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本研究以超旱生灌木红砂（Reaumuria soongorica）为研究材料,研究在甘肃省自东向西水分梯度递减条件下该灌木天然种群生物量和生理特征差异,同时,将兰州市北山山上、山下生长的红砂与柠条（caragana korshinkii）、白刺（nitraria sibirica）在PEG梯度渗透胁迫下的生理响应进行比较研究,探讨其耐旱机理。得出以下主要结论:1.红砂天然种群分布区自东向西随着水分梯度递减,其主要形态指标及生物量（干、鲜重）,单株鲜重/单株干重基本都呈减小趋势,但武威点的当年生枝条鲜重、当年生枝条干重、单株鲜重/单株干重较张掖、酒泉点低。对各形态指标及生物量与相对湿度（RH）建立回归方程得出,它们之间满足较好的直线关系。2.自东向西水分梯度递减条件下不同地理种群红砂叶片膜脂过氧化产物丙二醛（MDA）含量增多,同时伴随着超氧化物自由基(O2-·)的产生速率提高,相应诱导了SOD、POD和CAT酶活性升高,渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖含量增加,但酒泉点SOD、POD和CAT酶活性均有降低的趋势;除武威点外,其余各样点红砂叶片叶绿素a、叶绿素b含量相差均不大。3.聚乙二醇（PEG）梯度渗透胁迫下,兰州市北山上生长的红砂、柠条及白刺3种耐旱灌木比较结果表明:红砂叶片相对含水量最高,持水能力最好,水势下降最快,保持了更高的束缚水含量;红砂在遭受渗透胁迫时脯氨酸积累的最快,可溶性糖随胁迫时间的延长呈升高趋势;红砂SOD、POD酶活性呈现不断升高的趋势;CAT酶活性先升高再降低,变化幅度最大;山上红砂Chla含量随着PEG处理浓度的增大呈先增加后减少趋势,Chlb含量呈现减小的趋势,山下红砂Chla、Chlb随着PEG处理浓度的增大均不断减少;柠条叶片MDA含量明显高于其他两个灌木,变化幅度最大,其次为红砂;随PEG渗透胁迫时间的延长和胁迫程度的加强,兰州市北山山上、山下红砂和柠条叶片O2-·产生速率呈现增大再减小的趋势,白刺呈先减小再增大的趋势。主成分分析结果显示:3种耐旱灌木山上、山下抗旱性指标携带的信息基本一致。红砂抗旱性指标第一主成分,第二主成分已经包括了水分状况指标、抗氧化保护酶活性、渗透调节物质的大部分信息;柠条抗旱性指标第一、二主成分主要是水分状况指标和维持膜稳定性相关的指标,第三主成分主要是抗氧化保护酶活性和渗透调节物质;白刺抗旱性指标第一、二主成分主要是抗氧化保护酶活性、渗透调节物质,以及维持膜稳定相关的指标,第三主成分是叶绿素指标。用模糊数学隶属函数对3种灌木进行综合评价,结果表明红砂>柠条>白刺。兰州北山山上3种灌木抗旱能力较山下强。