【正文】 SOD活性測(cè)定：采用氮藍(lán)四唑（NBT）法，以單位時(shí)間內(nèi)抑制光化還原50%的氮藍(lán)四唑?yàn)橐粋€(gè)酶活性單位U。從實(shí)驗(yàn)的整體趨勢(shì)可得出：外源鈣處理對(duì)干旱條件下復(fù)羽葉欒樹幼苗的光合及水分特性表現(xiàn)出一定的補(bǔ)償效應(yīng)。在高溫干旱條件下，板栗葉片表面溫度升高、氣孔阻力加大，光合速率顯著降低[115]。脅迫中期，無鈣處理組各干旱脅迫水分利用效率均低于對(duì)照（CK），但與對(duì)照無差異；鈣處理組輕度干旱情況下幼苗水分利用效率與對(duì)照（GCK）無差異，但其水分利用效率高于對(duì)照，中度干旱顯著低于對(duì)照，而在重度干旱脅迫時(shí)，幼苗水分利用效率明顯高于對(duì)照。脅迫初期，無論是無鈣組，或者是鈣處理組各干旱脅迫間均表現(xiàn)出顯著性差異：其中無鈣組輕度干旱、%、%、%；而對(duì)于鈣處理組而言，%、%、%。特別是對(duì)于土壤高鈣離子與干旱所形成的雙重脅迫對(duì)石灰?guī)r地區(qū)植物生長(zhǎng)的影響所進(jìn)行的研究不多。Abdel[103]的研究表明施鈣能補(bǔ)償這種負(fù)效應(yīng)，并起到增加植物鮮重和干物質(zhì)量的作用。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與此相符，復(fù)羽葉欒樹幼苗的總生物量整體隨干旱脅迫強(qiáng)度的加強(qiáng)而降低，但在脅迫初期輕度干旱和中度干旱下其總生物量沒有受到影響。但地下生物量任然顯著高于對(duì)照，或維持在對(duì)照水平。標(biāo)準(zhǔn)誤） Effects of water stress on total biomass of Koelreuteria paniculata with exogenous Ca2+ (M177。MS)如圖33A，脅迫初期、脅迫中期復(fù)羽葉欒樹幼苗地徑均呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)。土壤含水量采用稱重控水法進(jìn)行控制，即在對(duì)苗木停止供水的第二天起，每天16:00時(shí)用管狀取樣器取苗木盆中的土壤測(cè)定含水量的變化情況，以確定停止?jié)菜髠€(gè)處理達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求的土壤含水量。在脅迫發(fā)生時(shí)，植物各器官的生長(zhǎng)發(fā)育都會(huì)受到一定程度的限制，抑制的是植物細(xì)胞的增大、分裂、伸長(zhǎng)，使細(xì)胞的增殖受到影響，造成植物地上生物量的急劇減少，以防止水分從葉部分的過多消耗[91]。幼苗鮮質(zhì)量也隨著PEG濃度的增加而減小。A2B2177。177。表26 兩因素交互作用對(duì)復(fù)羽葉欒樹種子發(fā)芽參數(shù)及幼苗鮮質(zhì)量的影響Tab. 26 Effect of interaction of double factors on the Germination parameters and seedling FW of Koelreuteria paniculata (mean177。但均未能恢復(fù)到對(duì)照水平，25和30 mmol與對(duì)照(CK)相比，在5%、15%、25%PEG處理下，%、%、%，而在30%PEG處理下種子無萌發(fā)。而外源鈣離子濃度的增加不會(huì)對(duì)復(fù)羽葉欒樹種子的發(fā)芽勢(shì)產(chǎn)生影響。177。177。A1B3177。177。177。s1）條件下萌發(fā)。56′53″ E）[7072]。 研究意義通過對(duì)復(fù)羽葉欒樹種子萌發(fā)及幼苗在鈣離子作用下抗旱性的表現(xiàn)特征，總結(jié)鈣離子在石灰?guī)r地區(qū)植被的抗逆性中的作用。 研究背景及意義 研究背景重慶市中梁山海石公園（29176。 對(duì)植物生長(zhǎng)狀況的影響Ca主要通過改善植物生長(zhǎng)狀況、刺激微生物活性、提高養(yǎng)分的吸收及利用效率等途徑，促進(jìn)植物根和也的發(fā)育。 鈣與植物抗旱性的研究進(jìn)展 Ca在植物中的分布鈣主要以果膠酸鈣、鈣調(diào)素蛋白和肌醇六磷酸鈣鎂等形態(tài)存在于植物細(xì)胞中；而檸檬酸鈣、草酸鈣等大量的有機(jī)酸鈣則主要存在于植物液泡中[42, 43]。Wu[40]等人對(duì)側(cè)柏的研究表明，種源不同二年生側(cè)柏幼苗的凈光合速率、光呼吸和CO2補(bǔ)償點(diǎn)都存在顯著差異。許育彬[32]等對(duì)甘薯的研究發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫下，甘薯的葉片數(shù)減少，葉面積明顯下降。由于巖溶地區(qū)通常降雨較多，但土壤調(diào)蓄能力較弱，保水能力差，造成大量表層巖溶水表層巖溶水流失。白云巖表層泉水（，Ca2+ mg造成碳酸鹽巖的成土速率極慢[712]。因此巖石的可溶性、透水性，水的溶蝕性、流動(dòng)性是巖溶作用發(fā)生的基本條件[1]。由于土層淺薄、地表地下巖溶發(fā)育，并且廣泛發(fā)育著地表和地下的雙重空間結(jié)構(gòu)地下洞隙縱橫交織，地下河發(fā)達(dá)，形成作為巖溶標(biāo)志的地下溶洞。目前，水資源短缺是公認(rèn)的全球性環(huán)境問題之一。逃避干旱是指植物在趕在嚴(yán)重干旱脅迫之前完成其生活史。景蕊蓮[35]對(duì)小麥的研究認(rèn)為：根的數(shù)目較少，根的總干重中等，且根系較長(zhǎng)的品種抗旱能力強(qiáng)。SOD是最先發(fā)生反應(yīng)的酶，處于保護(hù)系統(tǒng)的核心地位。 Ca在植物中的功能鈣是植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一，不僅參與植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)建成，在生物有機(jī)體的生命活動(dòng)中起著重要的作用，它參與有機(jī)體的生長(zhǎng)、發(fā)育、衰老和病理等過程。即使是氣孔關(guān)閉過程對(duì)脫落酸等不敏感的植物種類，高量Ca2+也能使其氣孔關(guān)閉[5355]。屬中度石漠化區(qū)。但是，復(fù)羽葉欒樹現(xiàn)有資源少，產(chǎn)籽量有限，種子出苗率在20%左右[68]，限制了復(fù)羽葉欒樹的發(fā)展。 試驗(yàn)設(shè)計(jì)2012年2月25日, 選取成熟充分、顆粒飽滿，活力正常的復(fù)羽葉欒樹種子，自然條件下風(fēng)干，帶回室內(nèi)，低溫（5 ℃）保存至2012年3月1日。將胚根突破種皮視為萌發(fā)，分別統(tǒng)計(jì)并計(jì)算出種子萌發(fā)的特征參數(shù)。177。177。A1B400000A2B0177。A2B400000A3B0177。177。不同濃度外源鈣離子對(duì)幼苗的鮮質(zhì)量有一定的影響。5%、15%、25%PEG處理下鮮重明顯小于對(duì)照，%、52%、%。而在30%PEG處理下，CaCL2濃度的增加不能是種子萌發(fā)。A0B1177。A4B1177。177。另一方面，中低濃度的鈣離子增大了幼苗鮮質(zhì)量，增大了成苗率，而高濃度的外源鈣則其相反的效果。利用這種策略，提高了植物的保水能力。2012年7月進(jìn)行干旱處理。脅迫中期，GLS、GMS、與LS、MS相比，雖有一定的增加，但都不能達(dá)到對(duì)照水平；GSS與SS相比有所減低，但為能表現(xiàn)出差異，GSS顯著低于對(duì)照。外源鈣處理組，脅迫初期GSS地上生物量與對(duì)照物差異。如圖37B，外源鈣處理：脅迫初期，GLS、GMS與LS、MS間無差異，且均與對(duì)照物差異，GSS顯著低于SS組，但仍顯著高于對(duì)照，GSS組較對(duì)照比，R:%，較SS組的增加幅度有了很大的減小。本實(shí)驗(yàn)說明，在脅迫初期輕度、中度干旱下，幼苗地下生物量沒有受到影響，但重度干旱則顯著的增加了幼苗地下生物量。從地下生物量/地上生物量比值看，經(jīng)鈣處理后，比值有所較低，脅迫初期甚至可以恢復(fù)到對(duì)照水平。 結(jié)果與分析 外源鈣對(duì)干旱脅迫下復(fù)羽葉欒樹幼苗葉片相對(duì)含水量的影響復(fù)羽葉欒樹幼苗的相對(duì)含水量變化如圖41。（E）的影響干旱脅迫對(duì)幼苗的蒸騰速率E有顯著的影響（圖43）。標(biāo)準(zhǔn)誤） Effects of water stress on WUE of Koelreuteria paniculata (M177。在許多研究中，干旱植物的氣孔導(dǎo)度和凈光合速率表現(xiàn)出很強(qiáng)的相關(guān)性，均表明氣孔行為和光和活性存在協(xié)同性[119]。其中植物的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及酶保護(hù)系統(tǒng)尤為重要。 結(jié)果與分析 干旱脅迫及外源鈣對(duì)復(fù)羽葉欒樹幼苗可溶性蛋白含量的影響在干旱脅迫初期、中期及末期，可溶性蛋白含量均隨脅迫程度的加劇表現(xiàn)出先上升后下降趨勢(shì)，在中度干旱時(shí)含量達(dá)到最大值；雖然在重度干旱厚可溶性蛋白含量有所下降，但依然表現(xiàn)為高于或與對(duì)照組無差異（圖51）。目前對(duì)石灰?guī)r地區(qū)土壤的的高鈣環(huán)境對(duì)植物抗旱性的影響所進(jìn)行的研究較少，缺少揭示干旱脅迫時(shí)鈣離子對(duì)植物滲透調(diào)節(jié)及抗氧化系統(tǒng)的表達(dá)量影響的研究。調(diào)節(jié)植物對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)過程，在環(huán)境脅迫下，鈣和鈣調(diào)素參與脅迫信號(hào)的感受、 傳遞、響應(yīng)與表達(dá)，提高植物的抗逆性[81]。孔艷菊[114]黃櫨幼苗的研究表明：隨著干旱脅迫的加劇，黃櫨幼苗相對(duì)含水量有不同程度的下降，但在整個(gè)過程中都維持在較高水平，下降幅度不大。圖42 外源鈣對(duì)干旱脅迫下復(fù)羽葉欒樹幼苗凈光合速率的影響（平均值177。而在外源鈣的作用下，同一脅迫水平下幼苗相對(duì)含水量下降的幅度、速度均減小并且與無鈣組同水平的處理?xiàng)l件均表現(xiàn)出顯著性的差異，但并不能使相對(duì)含水量恢復(fù)到對(duì)照水平（數(shù)據(jù)見附表3）。形成“地表水貴如油，地下水滾滾流”的特殊景觀，季節(jié)性干旱頻發(fā)[108, 109]。而在脅迫中期和末期，根冠比隨干旱脅迫強(qiáng)度的加強(qiáng)表現(xiàn)出現(xiàn)增加后下降的趨勢(shì)，但各干旱組根冠比均顯著高于對(duì)照。王偉[95]等認(rèn)為，干旱脅迫發(fā)生會(huì)使葉水勢(shì)下降，葉面積減小，植物新梢生長(zhǎng)受到抑制。標(biāo)準(zhǔn)誤） Effects of water stress on roots biomass of Koelreuteria paniculata with exogenous Ca2+ (M177?？梢娒{迫程度越強(qiáng)、時(shí)間越長(zhǎng)，復(fù)羽葉欒樹幼苗總生物量減少的就越多（數(shù)據(jù)見附表2）。外源鈣處理后，脅迫初期，GCK組幼苗株高顯著高于對(duì)照，其余各干旱組均維持在對(duì)照水平。供試土壤為中梁山海石公園山地黃壤，其基本理化性狀為：，速效磷5mg/kg，%。 干旱脅迫下種子發(fā)芽、幼苗生長(zhǎng)特性對(duì)幼苗生存具有十分重要的意義[8587]。A2B3177。177。177。L25 mmolL25 mmol可見中低濃度外源鈣離子對(duì)幼苗的生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用。表3 雙因素分析結(jié)果Tab. 23 Tests of betweensubjects effects來源Source因變量Dependent VariableFSigCaCl2發(fā)芽率發(fā)芽勢(shì)發(fā)芽指數(shù)活力指數(shù)PEG發(fā)芽率發(fā)芽勢(shì)發(fā)芽指數(shù)活力指數(shù)CaCl2PEG發(fā)芽率發(fā)芽勢(shì)發(fā)芽指數(shù)活力指數(shù) 不同濃度外源鈣離子對(duì)復(fù)羽葉欒樹種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響由圖21（數(shù)據(jù)見表22）可以看出,隨著外源鈣離子濃度的增加，復(fù)羽葉欒樹種子的發(fā)芽率整體呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)。177。177。A1B2177。177。種子活力指數(shù)（Vi）=幼苗生長(zhǎng)勢(shì)（幼苗鮮質(zhì)量）Gi。選取大小均一、籽粒飽滿的復(fù)羽葉欒樹種子1875粒，洗凈后于水中浸泡48 h，使種子吸脹；%高錳酸鉀消毒6~10 min，流水沖洗3次，再用蒸餾水沖洗干凈，用濾紙吸干種子表面水分，每25粒置于d=100 mm鋪設(shè)2層濾紙的培養(yǎng)皿中。 本研究以復(fù)羽葉欒樹種子為對(duì)象，研究了石灰?guī)r地區(qū)土壤中交換性鈣離子對(duì)干旱條件下復(fù)羽葉欒樹的種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響。尤其是復(fù)羽葉欒樹，其大樹生長(zhǎng)狀況良好，特別是在石灰?guī)r地區(qū)季節(jié)性干旱發(fā)生時(shí)表現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性，其種子落入土壤后能較好的萌發(fā)，幼苗生長(zhǎng)正常。從而使植物光合反應(yīng)系統(tǒng)對(duì)干旱脅迫具有較高的抗性。 Ca對(duì)植物抗旱性影響Ca在植物體內(nèi)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和生理功能，使其在植物抗逆性方面發(fā)揮重要作用。 滲透調(diào)節(jié)滲透調(diào)節(jié)是植物忍耐和抵御干旱的一種重要生理機(jī)制，可作為選擇作物耐旱品種的一種重要生理指標(biāo)。所以在水分虧缺環(huán)境下，不僅僅會(huì)是植物光合速率下降，而且還會(huì)抑制光反應(yīng)中原初光能轉(zhuǎn)換、電子傳遞、光和磷酸化及暗反應(yīng)過程[37]。水分的虧缺直接影響到細(xì)胞的分裂、延伸及分化，其影響結(jié)果直接體現(xiàn)在植株大小及產(chǎn)量的降低。通常將植物對(duì)水分脅迫的反應(yīng)分為兩種情況：一種是適應(yīng)，另一種是適應(yīng)性反應(yīng)。研究表明，從石灰?guī)r地區(qū)泉水的水化學(xué)檢測(cè)看，白云巖表層泉水的pH偏高。 巖溶生態(tài)系統(tǒng)的生境特點(diǎn) 成土速率極慢巖溶地區(qū)土壤為碳酸鹽巖風(fēng)化而成。其內(nèi)涵既包括巖溶環(huán)境如何影響生命，也包括生命如何影響巖溶環(huán)境。其土壤具有偏堿性和富鈣性[6]。植物的抗旱性，即植物在干旱環(huán)境中生長(zhǎng)、繁殖或生存的能力，以及在水分脅迫解除后迅速恢復(fù)的能力。 干旱脅迫對(duì)植物個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育的影響植物對(duì)干旱脅迫的反應(yīng)首先體現(xiàn)在其生長(zhǎng)受到抑制。水分的主要作用是影響氣孔的關(guān)閉及細(xì)胞中的代謝。可見單一的抗氧化酶或抗氧化物不足以抵抗干旱脅迫帶來的傷害，只有整個(gè)活性氧調(diào)節(jié)系統(tǒng)協(xié)同起來共同抵抗氧化傷害。Ca是保衛(wèi)細(xì)胞調(diào)節(jié)氣孔開關(guān)的信號(hào)分子[50]。此外，施鈣適當(dāng)提高植物體含鈣量，能改善干旱脅迫下植物的光合作用[62]，提高葉片CO2羧化效率，推遲光合作用由氣孔限制向非氣孔限制的轉(zhuǎn)變[47]。落葉樹種中刺桐表現(xiàn)最差，成活率較低；楊樹屬北方樹種，引種入石灰?guī)r地區(qū)后，雖能成活，但生長(zhǎng)狀況不佳；香椿和復(fù)羽葉欒樹則表現(xiàn)了較強(qiáng)的適應(yīng)性。而發(fā)芽指數(shù)反映了種子發(fā)芽的速率和整齊程度，種子發(fā)芽速度越快，整齊度越好，在較廣的范圍內(nèi)就越能迅速生長(zhǎng)[69]。表21試驗(yàn)處理方案 Treatments of the experiment. PEGCaCl2CK（A0）A1A2A3A4CK（B0）CKA1B0A2B0A3B0A4B0B1A0B1A1B1A2B1A3B1A4B1B2A0B2A1B2A2B2A3B2A4B2B3A0B3A1B3A2B3A3B3A4B3B4A0B4A1B4A2B4A3B4A4B4 種子萌發(fā)試驗(yàn)