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竹叶花椒光合特性及低温胁迫生理研究

【摘要】:竹叶花椒为芸香科,花椒属植物,是我国传统的香料、油料和药用树种,也是退耕还林中的重要生态经济树种,具有较好的经济、社会和生态效益。近年来,随着人们对竹叶花椒的喜爱,竹叶花椒的应用推广面积日益扩大,很多地方盲目引种,竹叶花椒的栽培区逐渐扩大到了高海拔、高纬度地区,而这些地方可能存在潜在的低温灾害,导致竹叶花椒生长不良或遭受冻害,影响其产量,此外也可能由于光照不足或光照过强,导致其光合效率低下,影响产量和品质。已有学者对花椒属一些种的抗寒性和光合特性进行了研究,但研究都不够系统,研究的种也主要为红花椒,而关于竹叶花椒的未见报道。了解竹叶花椒抗寒性和光合特性,为其栽培管理和应用推广提供参考。以竹叶花椒的优良品种汉源葡萄青椒(HPQ)及其变异少刺品系(SHPQ)为研究对象,研究自然越冬过程中HPQ和SHPQ的抗寒生理指标(相对电导率、MDA含量、SOD活性、POD活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量)的变化,水肥处理(土壤水分:20%、40%、60%和80%田间持水量(FWC),氮肥:0、75、150、300 kg N/hm2;磷肥:0、30、60、120 kg P2O5/hm2,钾肥:0、75、150、300 kg K2O/hm2)对HPQ 盆栽幼苗在不同温度(25℃、10℃、5℃、0℃、-3℃、-6℃和-9℃)条件下抗寒生理指标的影响,并利用隶属函数法进行抗寒性综合评价;研究HPQ和SHPQ叶片气体交换日变化和光响应特征。结果如下:(1)竹叶花椒叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、叶面饱和水汽压亏缺(I/pdL)日变化均呈“单峰”型,Pn峰值出现在12:00,其他参数峰值均出现在14:00;胞间CO2浓度(Ci)日变化呈“单谷”型,谷值出现在12:00。SHPQ水分利用效率(WUE)日均值显著高于HPQ,但两者Pn、Gs、Tr、Ci和VpdL日均值差异不显著;在12:00~14:00温度较高和光照较强条件下,HPQ的Pn均高于SHPQ,相反其他时刻HPQ的Pn均低于SHPQ。Pn、Tr和Gs与光合有效辐射(PAR)呈极显著正相关,其相关系数均大于三者与其他环境因子;Pn与叶绿素含量和产量呈极显著正相关。PAR是影响竹叶花椒光合作用的首要环境因子;HPQ光补偿点(LCP)、最大净光合速率(Amax)、暗呼吸速率(Rd)和表观量子效率(AQY)高于SHPQ,光饱和点(LSP)低于SHPQ,两者LCP差异显著,而其他参数差异不显著。(2)在自然越冬过程中,HPQ和SHPQ叶片相对电导率、SOD活性、可溶性糖和脯氨酸含量均呈“单峰”型变化,峰值均出现在气温最低时,与气温呈显著负相关;叶片MDA含量均呈“双峰“型变化,POD活性均呈“倒N”型变化;HPQ和SHPQ在越冬过程中抗寒性综合值呈现出“降低→升高→降低”的变化规律;越冬过程中HPQ的抗寒性平均综合值低于SHPQ。(3)随着处理温度的降低,各水肥处理竹叶花椒叶片中SOD、POD和CAT酶活性以及可溶性糖和可溶性蛋白含量均呈先增加后减小的变化趋势,均在0℃时达到峰值;各水肥处理中,60%WFC+300 kg N/hm2+30 kg P2O5/hm2处理的SOD、POD、CAT酶活性和可溶性糖和可溶性蛋白含量的平均值以及抗寒性综合值最高,而20%WFC处理的最低;各指标与抗寒性综合值呈极显著相关性(P0.01)。抗寒性综合值随田间持水量(FWC)及氮、磷和钾施用量的增加呈先增加后下降趋势,估算出在 62%WFC、252 kg N/hm2、87 kg P2O5/hm2和 237kg K20/hm2水肥管理条件下植株可获得较高的抗寒性综合值。SHPQ具有潜在较强的低光照环境适应能力和较高水分利用效率,在日照时数少和及干旱条件下具有更强的生长适应性;SHPQ的抗寒性总体强于HPQ,在一定的低温条件下或范围内具有更强的适应性;适宜的土壤水分与氮肥、磷肥和钾肥配施处理能显著提高竹叶花椒叶片的保护酶活性、渗透调节物质含量和耐受低温程度,对于提高竹叶花椒抗寒性具有重要的作用和意义。

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