毛白杨抗旱节水优良无性系评价与筛选

论文摘要

本篇论文以19个毛白杨无性系苗木为材料,采用干旱胁迫等方法,研究了不同水分条件毛白杨无性系苗木生长规律、叶解剖结构特点,不同时期叶水分生理特性、光合和蒸腾耗水特性,以及毛白杨无性系在土壤干旱及复水过程中的生长与生理生化反应;并以40个毛白杨无性系5年生林木为研究对象,与苗木对比,研究了林木的形态、生长及生理特性,筛选出了速生且抗旱性和节水性都较强的毛白杨无性系,进而为毛白杨育种实践提供理论依据。毛白杨是高耗水且抗旱性较强的阳生树种,光补偿点（19～37μmol·m-2·s-1）和光饱和点（多为1800μmol·m-2·s-1）均较高;无性系间耗水量差异显着,单株蒸腾耗水量为92～269 g·d-1,白天耗水速率为112.1～218.8 g·m-2·h-1。在土壤逐渐干旱过程中,无性系46、83和BL1表现出较强的抗旱性,BL8、42和28号表现出较强的节水能力,它们的叶水势、净光合速率、水分利用效率等下降较慢,耗水量减少较大,SOD、POD和MDA含量大幅上升。但在重度干旱胁迫时期,无性系30和50号表现出很强地忍耐饥饿的能力（水合补偿点低,分别为-3.38±0.29 MPa、-3.50±0.40 MPa）,BL1、83和BL5的忍耐饥饿能力则较弱（水合补偿点较高,为-1.37～-1.05 MPa）。建立毛白杨抗旱节水指标体系,用主成分分析法对研究的所有指标进行筛选得出:林木冠高、冠幅和分枝角度对衡量林木生长量的作用不大,上、下表皮厚度和比叶重对抗旱性的影响较小,SOD和MDA在不同水分条件下表现不稳定,在测定的时要慎重选择。采用隶属函数值法对毛白杨无性系进行综合评价得出:毛白杨无性系幼苗BL2he BL8的表现最佳,生长迅速（苗高、地径分别为122.2～139.3 cm、1.109～1.261 cm）、抗旱性强（角质层厚1.26～1.28μm,栅海比值分别为2.05和4.85）、节水能力强（叶片蒸腾速率和耗水量较小,分别为4.09～4.36 mmol·m-2·s-1和169.09～226.55 g·d-1,气孔阻力较大,为3.64～4.66 mmol·m-2·s-1,瞬时水分利用效率和叶片δ13C较高,分别为2.87～3.05μmolCO2·mmolH2O-1和-30.629～-30.099‰）,且在干旱来临时,能保持较强的抗旱能力和节水能力（水合补偿点低-2.66 to -1.75 MPa）,是造林的首选优良无性系;无性系林木64、30、26和69号不仅成活率高（88～94%）、生长快（胸径、树高分别为4.0～4.5 cm、6.0～6.5 m）,抗旱能力（叶厚60～91μm、角质层厚0.83～1.33μm、净光合速率18.2～20.0 mmol·m-2·s-1）和节水能力（瞬时水分利用效率5.8～6.5μmolCO2·mmolH2O-1、叶片和枝条δ13C -27.2‰～-25.5‰）都较强,它们也是造林的优良无性系。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 概述
• 1.1 从“生物节水”到“林业节水”
• 1.2 树木节水生理
• 1.2.1 稳定碳同位素与水分利用效率
• 1.2.2 树木蒸腾耗水
• 1.3 树木抗旱生理
• 1.3.1 生长
• 1.3.2 形态解剖结构
• 1.3.3 叶片水分生理
• 1.3.4 光合作用、蒸腾作用及气孔调节
• 1.3.5 叶绿素荧光
• 1.3.6 抗氧化保护系统与膜脂过氧化
• 1.3.7 内源激素代谢
• 1.4 树木抗旱节水性的综合评价
• 1.4.1 树木抗旱节水性评价指标
• 1.4.2 树木抗旱节水性评价方法
• 1.5 毛白杨生长及生理特性研究
• 1.5.1 生长性状
• 1.5.2 生理特性
• 2 试验材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 苗木部分
• 2.1.2 无性系林木
• 2.2 试验地概况
• 2.2.1 山东冠县苗圃试验区
• 2.2.2 河北威县苗圃试验区
• 2.2.3 北京林业大学校内生物院苗圃试验区
• 2.3 技术路线
• 2.4 试验方法
• 2.4.1 苗木部分
• 2.4.2 无性系林木
• 2.5 数据处理
• 2.5.1 主成分分析法
• 2.5.2 聚类分析法
• 2.5.3 模糊数学隶属函数值法
• 3 毛白杨无性系的苗木生长规律及其生理特性
• 3.1 不同毛白杨无性系苗木叶解剖结构比较
• 3.2 不同毛白杨无性系苗木年生长规律
• 3.2.1 苗高和地径生长
• 3.2.2 叶生长
• 3.3 不同毛白杨无性系苗木叶片水分生理特征
• 3.3.1 叶片含水量
• 3.3.2 叶片保水力
• 3.4 不同毛白杨无性系苗木耗水规律
• 3.4.1 不同无性系日蒸腾耗水量及耗水速率比较
• 3.4.2 耗水量及耗水速率日变化规律
• 3.5 不同毛白杨无性系苗木光合生理特性
• 3.5.1 光响应曲线特征
• 3.5.2 光合作用
• 3.5.3 蒸腾作用
• 3.5.4 气孔调节
• 3.5.5 叶绿素荧光动力学参数
• 3.6 不同毛白杨无性系苗木叶片叶绿素含量
• 3.7 不同毛白杨无性系苗木叶片碳同位素分辨率与水分利用效率
• 13C)的比较'>3.7.1 碳同位素组成比值(δ¹³C)的比较
• 3.7.2 瞬时水分利用效率（WUEi）的比较
• 3.7.3 碳同位素比值（δ13C）及碳同位素分辨率（Δ13C）与水分利用效率的关系
• 3.8 不同毛白杨无性系苗木生物量
• 3.9 小结
• 4 干旱胁迫对毛白杨无性系苗木生长及生理的影响
• 4.1 干旱胁迫对毛白杨苗木叶片生长的影响
• 4.2 毛白杨苗木对干旱胁迫的水分生理响应
• 4.2.1 叶水势对干旱胁迫及恢复浇水的响应
• 4.2.2 毛白杨无性系叶水势与土壤含水量的关系
• 4.3 干旱胁迫对毛白杨苗木耗水特性的影响
• 4.3.1 依据叶水势与土壤含水量对干旱胁迫时期的划分
• 4.3.2 干旱胁迫对耗水量的影响
• 4.3.3 干旱胁迫对耗水速率的影响
• 4.3.4 干旱胁迫对耗水量日变化的影响
• 4.3.5 干旱胁迫对耗水速率日变化的影响
• 4.4 干旱胁迫对毛白杨苗木光合生理特性的影响
• 4.4.1 对光响应曲线的影响
• 4.4.2 对光合作用的影响
• 4.4.3 对蒸腾作用的影响
• 4.4.4 对气孔调节的影响
• 4.4.5 对水分利用效率（WUEi）的影响
• 4.5 干旱胁迫对毛白杨苗木叶绿素含量的影响
• 4.6 干旱胁迫对毛白杨苗木酶活性的影响
• 4.6.1 对丙二醛（MDA）的影响
• 4.6.2 对超氧物歧化酶（SOD）的影响
• 4.6.3 对过氧化物酶（POD）的影响
• 4.7 小结
• 5 毛白杨无性系林木生长规律及生理特性
• 5.1 不同毛白杨无性系叶解剖结构特征
• 5.2 毛白杨无性系林木生长及形态特征
• 5.2.1 胸径和树高生长
• 5.2.2 树冠特征（冠高和冠幅）
• 5.2.3 第一分枝角度
• 5.2.4 树皮形态
• 5.3 毛白杨无性系气体交换与气孔调节
• 5.3.1 净光合速率（Pn）
• 5.3.2 蒸腾速率（Tr）
• 5.3.3 气孔调节
• 5.4 毛白杨无性系碳同位素分辨率与水分利用效率
• 5.4.1 水分利用效率（WUE）
• 13C 与碳同位素分辨率Δ¹³C'>5.4.2 碳同位素比值δ¹³C 与碳同位素分辨率Δ¹³C
• 5.4.3 碳同位素分辨力与水分利用效率的关系
• 5.5 小结
• 6 毛白杨抗旱节水优良无性系筛选
• 6.1 毛白杨抗旱节水指标体系的建立
• 6.2 毛白杨抗旱节水优良无性系的综合评价
• 6.3 林木抗旱节水指标的定量化分析及检验
• 6.4 小结
• 7 结论与讨论
• 7.1 毛白杨无性系差异
• 7.2 指标之间的重要关系
• 7.3 毛白杨幼苗与田间林木差异
• 7.4 筛选结果
• 参考文献
• 本研究创新点
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢