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在干旱荒漠区植物为了适应荒漠环境,具有许多生理结构上的变化,它不仅仅表现在叶片生物化学和气孔特征等方面的适应性,而且还体现在向叶片连续不断的输送水分的能力。胡杨和多枝柽柳是我国西北干旱区内陆河流域的本土优势物种,研究其木质部水力特性与相关的木质部解剖结构,对了解此植被适应干旱环境的生物学背景具有重要的意义。本文选择塔里木河和黑河下游为研究靶区,以胡杨和多枝柽柳为研究对象,重要探讨其木质部水力特性相关问题,主要研究结论如下:
1)极端干旱区塔里木河下游成株胡杨和多枝柽柳木质部自然栓塞程度均较高;胡杨和多枝柽柳多年生枝条自然栓塞程度,即PLC值,在清晨与正午之间均没有显著性差异,PLC均值高于55％;成株胡杨和多枝柽柳侧根的PLC均值都大于80%。
不同生境下成株胡杨和多枝柽柳木质部水力特性之间存在显著性差异,即:塔里木河下游成株胡杨和多枝柽柳木质部PLC均值和最大导水率均分别高于黑河下游胡杨和多枝柽柳的。
2)土壤含水率在7-32%时,胡杨幼株木质部PLC均值在45%-65%之间波动,其中主干的PLC均值低于根系;胡杨幼株侧根的栓塞程度与叶片气孔导度、土壤含水率之间具有较好的负相关关系(R=0.829,R=-0.9);胡杨幼株侧根水势在-1.2 Mpa时,成株胡杨侧根水势在-1.63MPa时木质部失去50%的导水能力,是属于抗栓塞能力较低的木材树种。
不同水分处理对多枝柽柳幼株侧根,主干和小枝的木质部起始导水率和PLC均值,并对侧根的最大导水效率具有显著的影响(p＜0.05)。严重干旱胁迫诱导柽柳幼株侧根最大导水效率增加(p＜0.01),随着土壤干旱胁迫程度的加剧,多枝柽柳幼株各部位的PLC均值随之而增加(侧根R=-0.860**,主干R=-0.853**,小枝R=-0.776**)。对干旱胁迫处理过的柽柳幼株进行18-25天的复水处理之后,柽柳幼株侧根PLC值显著降低(p＜0.01),复水处理使严重干旱胁迫组幼株侧根的PLC值约降低20%;柽柳幼株侧根在水势为-2.99MPa时失去50%的导水能力(P50=-2.99MPa)。
3)在同一直径范围内(2≤d＜5mm),成株胡杨和多枝柽柳侧根的平均导管直径均大于幼株侧根;在种内,平均导管直径侧根大于小枝;胡杨和多枝柽柳木质部导管直径,水力直径与木质部最大导水效率之间存在极显著正相关关系(R＞0.95),与导管密度之间存在一定的负相关关系,但相关性没有达到显著性水平。胡杨和多枝柽柳幼株侧根(2≤d＜5)的导管直径、水力直径和最大导水效率之间没有显著性差异(P＞0.05),但柽柳幼株侧根的导管壁厚度,导管壁间厚度均高于胡杨幼株侧根(P＜0.01),这些导管壁特征是很可能是引起胡杨和多枝柽柳幼株侧根木质部抗栓塞能力差异性的主要因素。
干旱区内陆河流域自然生长的胡杨和多枝柽柳木质部自然栓塞程度均较高,在干旱胁迫环境下,适当的木质部栓塞可减少过度蒸腾失水,从而有利于保持其体内水分平衡。胡杨和多枝柽柳木质部最大导水能力随水分条件的变化而发生相应的变化,即随着干旱胁迫程度的加剧,其木质部导水率也会发生一定程度的增大,这对木质部张力的增大起到一定的减缓作用,从而可防止灾难性木质部栓塞化事件的发生。