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艾纳香为贵州民族特色中草药,是提取天然冰片的主要来源之一。本文以有性繁殖的艾纳香幼苗为主要研究对象,采用室内实验的方法,研究其对水分与光照的响应机理,期望为艾纳香大规模栽培种植提供一定理论指导,促进艾纳香种植业经济效益的提高,为我省艾纳香产业化的发展添砖加瓦。主要从叶片相对含水量、生物量与根冠比、叶片显微结构、光合色素含量、渗透物质、丙二醛和抗氧化系统、根系活力、光合日变化、光响应曲线、叶绿素荧光参数等10大指标进行分析,结果如下: 1.在土壤含水量为60%的轻度干旱胁迫下,艾纳香叶片的叶片相对含水量降低、苗高降低、地径减少、生物量减小、叶片变薄、海绵组织增厚,从生化指标来看,通过叶绿素含量降低、可溶性糖和游离脯氨酸含量增加,可溶性淀粉减小,丙二醛和抗氧化酶活性的略微增加,根系活力增强,初始荧光值增大、增大最大光化学效率、减弱光系统Ⅱ等方式来对抗轻度缺水,光合日变化和光响应曲线因土壤含水量的缺失有不同变化趋势。表明轻度的缺水对艾纳香的影响不显著,艾纳香可以通过自身抗旱机制的调节比如增强根系活力,增加根冠比,改变生物量分配,一天中的温度最高时关闭气孔等方式达到良好生长情况,植株长势好、生物量积累较多,最大程度的利用有限水分。 2.在土壤含水量为40%的中度干旱胁迫下,艾纳香不论从宏观形态还是微观的生化指标上都表现出与对照组的显著性差异,而且在实验中期,气温升高,空气湿度降低的情况下,叶片采取了叶片卷曲、气孔关闭等方式应对干旱。虽然植株可以生长,但植物已经出现长势不良,苗高、地径、生物量的大幅度降低,艾纳香作为多年生草本植物,叶面积较大,所以比一般植物的耐旱性差。 3.在土壤含水量30%的重度胁迫下,艾纳香出现植株死亡,叶片萎蔫严重干枯掉落的现象。从生化指标来看,艾纳香通过减少叶片数量来减弱蒸发,单位质量的叶片可溶性糖和游离脯氨酸含量都增加,维持水分缺失造成的细胞渗透势平衡,MDA、CAT、SOD、POD等含量增加,对抗植物严重水分不足的威胁。从光合作用来看,重度胁迫下单位面积的叶片依旧保持较好的净光合速率,通过气孔导度和蒸腾速率的大规模降低来减弱蒸发,最大光化学效率、非光化学淬灭值为四个处理下的最大值,说明植株光合机构已经受损严重,植物已经无法正常维持生长。 4.通过对艾纳香整个实验过程水分的控制可以看出艾纳香耐旱性较差,在土壤含水量为40%的情况下进入生长旺盛期就表现出长势不良,有部分死亡,在30%的土壤含水量下幼苗有大量死亡的现象。如果延长艾纳香轻度干旱胁迫时间,进入9月下旬,气温降低,艾纳香植株可以恢复到较好的长势,但艾纳香作为以生物量为考量经济价值的中草药,在艾纳香栽培管理中应保证充足水分需求。 5.全光照下,艾纳香由于受到光抑制的影响,从形态指标上叶片相对含水量、苗高、地径没有轻度遮阴环境下表现好,生物量为4个处理下的最大值,叶片显微结构、光和色素、渗透物质、抗氧化酶等与轻度遮阴下没有显著性差异,从叶绿素荧光参数中的最大光化学效率可以看出光抑制现象,说明在光照充足的条件下,艾纳香叶片采取荧光扩散的方式减弱强光造成的伤害。艾纳香植株在光合午休过程中采用叶片卷曲的方式对抗强光照,导致净光合速率的降低。 6.轻度遮阴条件下,艾纳香长势良好,苗高、地径高于全光照处理,生物量与全光照处理下差距不大,这是因为在轻度遮阴下,没有达到艾纳香的光饱和点,不会产生光抑制现象,叶片通过增加叶片厚度、栅栏组织厚度、叶绿素含量、根系活力来弥补少量光照不足,进行良好的光合作用,积累较多有机产物。叶片的渗透势相对正常,全光照下需要采取增加可溶性糖、游离脯氨酸等渗透物质维持细胞渗透压平衡。轻度光照胁迫下艾纳香叶片对光合有效辐射的判断较为准确,保持较好的净光合速率。 7.中度光照胁迫下,艾纳香的叶片含水量、苗高、地径、生物量与全光照和轻度光照胁迫都有显著性差异,通过调节叶片厚度、叶绿素含量来增大净光合速率,但植物细胞已受到损伤,细胞渗透势不平衡,可溶性糖、游离脯氨酸增幅较大,通过CAT、SOD、POD等酶活性的改变产生化学防御体系,减小细胞受损程度,荧光参数的改变,提高光化学效率,达到较高的净光合速率,积累生物量。 8.重度光照胁迫下,艾纳香植株不会死亡,但长势差,出现明显的叶片变大变薄现象,叶片含水量、苗高、地径、光合色素含量都大量减小,渗透物质与抗氧化酶活性调节下,植物维持较弱生长特征。