塔克拉玛干沙漠公路主要防护物种对咸水灌溉的生理响应及形态适应

Drought and salt stress are key factors that influence the plant growth and development, the physiological response and morphological characteristics is the key to understand the adaptive strategy for plants in stress environments. With the field investigation, control experiment and laboratory analysis together, the present study will be conducted to comprehensively analyze the adaptability of three desert plants Haloxylon ammodendron, Tamarix ramosissima and Calligonum mongolicunl under different drought and salt stress in Taklimakan Desert artificial shelterbelt. The experiments include three aspects: Understand the individual morphological characteristics (plant height, crown, root-shoot ratio, assimilating branch/leaf growth rate) and physiological response (photosynthetic rate, transpiration rate, water use efficiency, assimilating branch/leaf water potential) for three plants under different drought and salt stress. Reveal the physiological and morphological adaptive strategy and mechanism on drought and salt stress for three plants, and quantitate the adaptation range for three plants on the soil water and salt; Evaluate the drought resistance and salt resistance ability and the significance of ecological adaptability for three plants comprehensively. The results not only can predict the survival prospect for the species under different salt water irrigation regions along the Taklimakan Desert artificial shelterbelt, but also can provide a suitable irrigation system and irrigation methods for the three plants, which can ensure the desert road's unimpeded and shelterbelt system's sustainable development in Taklimakan Desert.

干旱、盐胁迫是影响干旱区植物生长发育的关键因子，植物在这两类胁迫下的形态特征和生理响应是揭示其适应策略的关键。该申请以塔克拉玛干沙漠咸水灌溉条件下生存的三种荒漠植物梭梭、多枝柽柳和沙拐枣为研究对象，采用野外调查、控制实验与室内分析相结合的方法，综合研究不同水、盐胁迫环境下植物的适应性。通过对三种植物在不同干旱、盐胁迫下的个体形态特征（株高、冠幅、根冠比、同化枝/叶生长速率）及生理响应特征（光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、同化枝/叶水势)的实验观测研究，揭示三种植物对干旱、盐胁迫的生理调节过程与形态适应机制，最终量化三种植物对土壤水、盐的适应范围，综合评价三种植物的抗旱、抗盐能力。研究成果不仅可以对沙漠公路沿线不同矿化度咸水灌溉区各物种的生存前景作出预测，同时可以为建立适合这三种植物的灌溉制度和灌溉模式提供科学依据，从而为确保沙漠公路的畅通和防护植被体系的可持续发展奠定科学基础。

干旱、盐胁迫是影响干旱区植物生长发育的关键因子，植物在这两类胁迫下的形态特征和生理响应是揭示其适应策略的关键。荒漠植物引种到极端干旱的沙漠地区，其生理活动、个体形态、生物量累积等方面将做出怎样的响应和反馈，以及其是否能够通过特殊的调控机制来适应极端环境，是植物能否引种成功的关键，也是评估人工防护林建设成败的重要指标。.本项目根据三种植物在不同矿化度咸水灌溉下的生理响应和形态适应特征，探明三种植物适应不同水、盐胁迫的生理生态对策；划分出各物种对土壤水、盐的适应范围，进而对三种植物未来的生存前景做出预测。研究成果最终可以为沙漠公路沿线防护林不同矿化度灌水区域筛选出最适物种和建立适合各物种的灌溉制度和灌溉模式提供科学依据。主要研究结果如下：.(1)揭示了地下咸水灌溉是塔克拉玛干沙漠公路防护林植物生长所需的唯一水源。咸水灌溉虽然导致了表层土壤盐分聚集以及盐结皮的形成，但并未对植物生长造成影响，因为盐分聚集的地方几乎没有植物吸收根的分布，而在植物根系分布最多的根区，土壤盐分却不足1.0 mS cm-1。.(2) 植物通过光合、水分等生理特征的改变以及形态特征的调整来适应极端的干旱和盐胁迫，对比不同灌水周期下（干旱胁迫下）不同物种的形态特征和光合水分生理特征发现，梭梭较沙拐枣有更强的干旱和盐胁迫适应性，而沙拐枣对水、盐胁迫的响应更为敏感。柽柳虽然是盐生植物，但其抗旱能力不及梭梭和沙拐枣，在沙漠公路沿线的长势和生存前景不是很好，这可能与土壤质地及土壤粘粒的含量分不开的，柽柳往往生长于土壤粘粒比较大的沙漠与绿洲交错带。.（3）对比不同灌溉周期下植物的生理响应，以及植物地上地下的物质分配，说明干旱胁迫情况下导致更多的生物量向地下分配，此外，干旱胁迫下加剧了同化枝的脱落。4周的灌水周期是既节水又能保证植物正常生长的灌溉周期，是最适宜于塔克拉玛干沙漠工路防护林的灌水措施，有利于沙漠公路及防护林的可持续发展。