喀斯特干湿交替生境下AM真菌对金银花（Lonicera japonica Thunb.）生长和生理的影响

【摘要】喀斯特地貌在全球范围内均有大量分布,尤其在中国的西南地区,是最大的喀斯特地貌连续带。喀斯特地区由于土层浅薄,岩石裸露率高,储水能力差及岩石渗漏性强,临时性干旱频繁发生；另一方面,由于喀斯特通常分布在降水丰富的亚热带地区,同时全球气候变化导致这些地区降水增多,因此喀斯特地区植物实际面临的(和将要面临的)是反复的干湿交替生境。丛枝菌根(Arbuscularmycorrhizal,AM)真菌可提高宿主植物对干旱的耐受性,但对反复的干湿交替,即对交替干旱复水是否具有补偿效应,随着干旱时间的延长,菌根效应是否会发生改变还未可知。为了回答以上科学问题,本实验选择喀斯特地区适生种金银花(LonicerajaponicaThunb.),采用三因素(接种、水分处理、干旱时间处理)随机区组设计,研究接种丛枝菌根-摩西球囊霉(Glomusmosseea)对金银花在处理1[1-CK、干旱2周(1-D)、干旱2周后复水(1-DW)]和处理2[2-CK、干旱4周(2-D)、干旱4周后复水(2-DW)]下的生长和生物量分配、光合特性及元素吸收规律。其主要结果如下：1.在处理1和处理2下,接种菌根后金银花地上部分叶片数、叶表面积、枝条节数均得到提高,地下根系长度伸长,表面积和体积增加,根系的延伸扩展了根系吸收面积,菌根对金银花吸收土壤更远处的水分和养分具有积极作用,从而改善了整株的生长状态。在遇到干旱胁迫时,未接种植物根系生长受限,植物选择减少叶片数量、总叶面积,并通过缩小根系直径,延长根系长度及范围来吸收养分。而接种菌根在干旱环境下根系直径与对照组无显著差异。在干湿交替处理中：未接种菌根两周干湿交替中表现补偿作用,干旱时间延长,补偿作用减弱甚至消失；接种菌根植物不管是在两周还是四周干湿交替中均未表现明显的补偿作用。生物量的分配上,水分胁迫对地上部分影响较大,干旱胁迫显著降低地上部分生物量,而接种菌根会显著提高植株地下部分的投入,两者均提高了植株的根叶比,且随着时间延长,根叶比提高,但接种真菌对根叶比的增加促进作用更明显。2.在干旱条件下金银花的光合速率和蒸腾速率均显著降低,接种AM真菌在处理1中(干旱2周,1-D)对光合作用没有促进作用,但随着干旱时间的延长(2-D),对光合作用表现出促进作用。未接种植株在两周干旱复水后,净光合速率和蒸腾速率明显上升,复水有补偿作用,但在四周干旱复水没有补偿作用；接种真菌不管是干旱2周还是干旱4周后复水均没有表现补偿作用。接种真菌显著提高了气孔的密度,且在干旱及干湿交替条件下降低了植物蒸腾速率,干旱条件下气孔限制值明显高于未接种。对于水分利用效率,接种真菌明显提高了干旱条件下植株的内在水分利用效率,但没有提高2周后干旱复水植物的内在水分利用效率,然而,干旱时间延长明显提高植株水分利用效率。综合分析认为,接种真菌是利用增加气孔数量、提高胁迫条件下气孔调节能力,以及降低蒸腾速率来提高植株在干旱和干湿交替条件下的耐受性。3.接种菌根能明显提高植株体内P、N元素的含量,在处理1和处理2中,其提高幅度均遵循“对照>干旱处理>干湿交替处理”这一规律。菌根对根中P含量的提高作用在处理1中同样遵循“对照>干旱处理>干湿交替才处理”规律,但随着干旱时间的延长,即在处理2种,菌根对干旱处理的促进作用增强,表现为“干旱处理>对照>干湿交替处理”。接种真菌提高了植株对叶片中K、Ca、Mg三种元素的吸收,但促进效应随着对照、干旱处理、干湿交替处理降低。在这三种矿质元素中,叶片Mg元素含量对AM真菌响应最强烈,在处理1中,对照和干旱处理下Mg元素含量分别增加了3.16、1.93倍,在处理2中,对照和干旱处理下分别增加了2.07、2.25倍。K元素含量对接种真菌最为敏感,接种真菌后各处理条件下,K元素含量提高明显。但干湿交替对Ca、Mg含量无显著影响,在根系各元素含量中,接种真菌均显著提高了根系三种矿质元素含量,对照与干旱条件下促进作用明显,干旱复水不显著,复水对K、Ca没有明显的补偿作用,但Mg元素的吸收在两种干旱复水处理下均有所回升,说明真菌在面对过饱和的瞬时水分胁迫时对Mg元素的吸收影响较小。在未接种的植株中对3种元素的吸收起到明显的补偿作用。实验表明,未接种真菌植物在干旱两周复水时有补偿作用,随干旱时间延长复水补偿作用减弱。接种真菌对植株生长、生理及元素吸收有促进作用,在干旱条件下促进作用明显,复水处理对金银花的补偿作用不明显。随接种时间延长,干旱条件下促进作用显著提高,干旱复水条件下有促进植物生长的趋势。说明长期接种AM真菌有利于植物在喀斯特干旱环境下生长,因此也促进其对干湿交替生境的适应,对植被恢复起到积极作用。
【作者】马晔；
【导师】刘锦春；
【作者基本信息】西南大学，生态学，2014，硕士
【关键词】喀斯特；干湿交替；AM真菌；生物量；光合作用；元素吸收；

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