论文部分内容阅读
木质部栓塞脆弱性曲线(Vulnerability curves，VCs)常用于描述植物木质部水势与木质部栓塞程度之间的相关性，它的建立可揭露在木质部负压不断增大情况下木质部导水率的变化规律，可量化植物木质部对栓塞“事件”的敏感性，这有助于人们更好地理解木质部水势和栓塞之间的关系，能更好地描述和比较树木的耐旱能力，并预测植物对未来气候变化的生理生化反应。离心机法可快速、高效地构建树木木质部栓塞脆弱曲线和测定树木木质部栓塞程度与抗栓塞能力，被广泛应用于植物水分生理学相关研究中，该方法是利用离心机对样品材料旋转离心，通过测量树木枝条在逐渐增大的离心力下木质部导水率来绘制木质部水势与木质部栓塞程度之间关系曲线，即木质部栓塞脆弱曲线。但植物体内水流物理性质的特殊性使离心法建立脆弱曲线易受人为因素影响，如样品枝条开放导管的存在(尤其是长导管树种)使离心机技术建立的脆弱曲线可能是“人工赝品”，因此，基于离心机技术构建的脆弱曲线准确性存在很大争议，遭到很多学者的质疑。 为进一步探讨Sperry离心机构建长导管物种脆弱曲线准确性问题，摸索Cochard转子甩水法是否能够有效建立长导管物种脆弱曲线，本研究以长导管物种刺槐(Robina pseudoacacia L.)为研究对象，针对目前常用的两种离心机技术(Cochard转子和Sperry转子)在构建长导管树种木质部栓塞脆弱曲线时可能存在的问题，设计多个不同的实验处理方式，并对不同处理测定的脆弱曲线分析比较，检测离心法构建长导管物种栓塞脆弱性曲线的可靠性和准确性，同时对Cochard转子甩水法改良并建立刺槐当年生枝条木质部甩水曲线，并与自然干燥法测定结果进行比较，验证了该方法的可靠性。此外，通过超纯水浸泡过夜的方式验证超纯水浸泡对刺槐当年生枝条最大导水率的影响，以期为准确且快速构建脆弱曲线方法的改进提供基础。主要研究结果如下: 1.相同水位和不同水位处理组在0.25MPa低转速持续离心时大转子枝条和小转子枝条木质部导水率均呈现不断下降，其中相同水位组大转子和小转子枝条木质部导水率与离心时间呈线性负相关(R2均大于0.99)，而不同水位下木质部导水率下降幅度明显大于相同水位组导水率下降幅度。这说明在Sperry转子不同张力下重复离心同一枝条时，枝条两端水位相同和水位不同建立刺槐脆弱曲线过程均存在额外栓塞的引入(除离心造成栓塞外)，且不同水位组存在更多的额外栓塞。 2.采用枝条只离心一次方法大小转子枝条在相同水位下建立的脆弱曲线均呈现近“s”形状，其中大转子枝条脆弱曲线P50是-2.333MPa，小转子枝条脆弱曲线P50是-1.959MPa。而枝条在不同离心张力下持续离心时，大小转子枝条在相同水位和不同水位下离心建立的脆弱曲线均呈现“r"形状，其中大转子相同水位脆弱曲线P50是-1.063MPa，大转子不同水位脆弱曲线P50值是-0.807MPa，小转子相同水位建立的脆弱曲线P50是-1.0931MPa，小转子不同水位建立的脆弱曲线P50是-0.9869MPa。这说明枝条是否重复离心对Sperry转子建立栓塞脆弱曲线有较大影响，且枝条只离心一次时枝条长度对Sperry转子建立脆弱曲线有一定影响(P50有较大差异)。可能原因是枝条重复离心通过低压液流计(LPFM)测定枝条导水率时引入的水流或离心过程枝条内部的水流使微泡或微颗粒等栓塞“种子”进入开放导管内，随着离心延长引入额外栓塞导致脆弱曲线形状发生改变。 3.Cochard转子模拟Sperry转子采用枝条只离心一次方法相同水位下建立的刺槐脆弱曲线是典型“r”型曲线，其P50值是-0.947MPa，与Sperry转子建立的近“s”型曲线存在差异，这可能是方法不同导致的，也可能是受季节变化的影响。 4.未经超纯水浸泡过夜枝条150kPa压力下冲洗约两分钟后木质部导水率达到最大，随着冲洗时间延长枝条导水率逐渐降低;超纯水浸泡过夜枝条150kPa压力下冲洗两到三分钟后枝条导水率达到最大，但随着冲洗时间延长枝条导水率基本稳定在某定值，与未经超纯水浸泡过夜枝条存在明显差异。这表明超纯水浸泡过夜处理可避免木质部最大导水率随冲洗时间延长而降低现象，通过超纯水浸泡过夜测定的实验结果更可靠。 5.Cochard转子不装枝条时水槽内水分蒸发率与转子转速呈线性正相关(R2=0.9945);Cochard转子装有枝条时水槽内水分蒸发率等于水槽半月板移动距离和离心时间(后期25-35分钟)的回归线斜率，且同样与转速呈线性正相关(R2=0.9746)，但水槽内水分蒸发率明显低于Cochard转子不装枝条时水槽内水分蒸发率。 6.采用改良的木质部甩水法建立的甩水曲线是“s”型曲线，其平均P50=-4.24MPa(n=6)，根据PLC和PLV推导关系，计算出刺槐栓塞脆弱曲线理论P50为-3.59MPa，与自然干燥法建立的刺槐脆弱曲线平均P50值(-3.74MPa)没有明显差异，表明木质部甩水法建立长导管树种栓塞脆弱性曲线是可能有效的。