【摘 要】
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青藏高原地区早春和秋末昼夜温差大,常常对植物及土壤产生冻融胁迫,且该地区土壤盐碱化问题突出,冻融作用和土壤盐碱化作为两个主要制约因素会对当地农作物青稞(Hordeum vulgare L.var.nudum Hook.f.)产生不良影响。通过明确青稞播种期气候变化下冻融作用发生的情况,以此作为室内冻融胁迫温度设定的依据,通过研究青稞在面临盐碱和冻融复合胁迫时的生理指标的变化,可为土壤盐碱化背景下减
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青藏高原地区早春和秋末昼夜温差大,常常对植物及土壤产生冻融胁迫,且该地区土壤盐碱化问题突出,冻融作用和土壤盐碱化作为两个主要制约因素会对当地农作物青稞(Hordeum vulgare L.var.nudum Hook.f.)产生不良影响。通过明确青稞播种期气候变化下冻融作用发生的情况,以此作为室内冻融胁迫温度设定的依据,通过研究青稞在面临盐碱和冻融复合胁迫时的生理指标的变化,可为土壤盐碱化背景下减轻冻融作用对青藏高原农业造成的影响和损失提供理论依据。本研究利用在青藏高原青稞种植规划区1981-2019年39 a间气象观测站地表气温资料,以0℃作为阈值,将日最高温度大于0℃且日最低温度小于0℃的一天定义为冻融日(FTD)。经过数据整合与统计,结果表明,3-4月即青稞种植作业前期,全规划区均出现FTD现象。通过对39 a间各气象站的3月份累年月平均最低气温(0.1℃)进行计算,从而设定室内实验中冻融循环过程的最低温度(-5℃)。为了探究土壤盐碱化背景下青稞幼苗期面临冻融胁迫的响应特征,本研究选用是青稞水培实验,在1/2浓度Hoagland营养液中加入60 mmol/L的Na HCO3后,达到碱性土壤标准(p H=8.02),中性盐Na Cl浓度采取60 mmol/L;冻融循环(FT)阶段温度变化速率为-0.5℃/12 min,共取样三次,对应的取样温度为:T1:10℃、T2:-5℃、T3:10℃。实验测定了青稞幼苗的生理生态指标响应,结果证明,盐碱复合胁迫(S-A)和冻融循环降温过程(T1-T2)均会导致青稞幼苗丙二醛(MDA)含量显著增加。碱性盐和冻融复合胁迫造成青稞幼苗叶片相对电导率(RC)升高。冻融胁迫下的对照组CK(FT)和中性盐胁迫组S(FT)青稞幼苗中可溶性蛋白质的含量表现出先增后减的趋势;而碱性盐胁迫组A(FT)、盐碱复合胁迫组S-A(FT)的可溶性蛋白含量持续增长直至T3时刻温度回升。盐碱复合胁迫和冻融循环降温过程(T1-T2)均会导致青稞幼苗POD酶活性降低。冻融循环温度回升阶段(T2-T3),S(FT)组叶片中POD活性回升到初始水平,CK(FT)组与A(FT)组POD活性几乎维持在温度最低点的水平,S-A(FT)组POD活性持续下降。碱性盐胁迫下青稞幼苗的净光合速率(Pn)下降,冻融循环降温过程(T1-T2)也会造成CK(FT)、S(FT)、A(FT)的Pn显著下降,S(FT)组与S-A(FT)组的Pn在T2时刻达到最低值。冻融循环过程中,青稞幼苗蒸腾速率(E)呈现先增加后降低的趋势。青稞幼苗细胞间二氧化碳浓度(Ci)随胁迫程度的增加而增加。温度在-5℃时青稞幼苗气孔导度(gs)下降至最低值;冻融循环温度回升阶段(T2-T3),S(FT)、A(FT)、S-A(FT)的gs缓慢上升。冻融胁迫下S(FT)与S-A(FT)的水分利用率(WUE)显著降低。青稞幼苗对盐碱胁迫有着一定程度的抗逆性,冻融循环会加重土壤盐碱化对青稞幼苗的损害,影响幼苗的生物膜透性、渗透调节以及光合作用,为了更好地减轻土壤盐碱化和冻融灾害对青藏高原农业造成的影响和损失应适当的提前进行盐碱化土壤的改良以抑制盐碱和冻融复合胁迫所呈现出协同作用。
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