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河西走廊荒漠绿洲边缘5种典型一年生草本植物对风蚀和沙埋

胁迫的响应

中文摘要

在我国西北荒漠绿洲边缘，一年生草本植物是人工固沙植被群落的恒有植物层

片和草本层的优势植物类群。风蚀和沙埋是风沙活动的主要表现形式，也是荒漠绿

洲边缘一年生草本植物生存的关键驱动因素。本文以河西走廊荒漠绿洲边缘典型一

年生草本植物狗尾草（Setariaviridis）、虎尾草（Chlorisvirgata）、雾冰藜（Bassia

dasyphylla）、白茎盐生草（Halogetonarachnoideus）和沙米（Agriophllumsquarrosum）

为研究对象，通过对其进行风蚀和沙埋盆栽模拟实验：不蚀不积（CK）、轻度（F1，

风蚀2cm）、中度（F2，风蚀5cm）、重度风蚀（F3，风蚀8cm）处理和轻度（S1，

1/3H沙埋，H为株高）、中度（S2，2/3H沙埋）及重度沙埋（S3，3/3H沙埋）处理，

揭示5种典型一年生草本植物的个体形态与生理对不同风蚀和沙埋的响应。研究结

果表明：

（1）重度风蚀和沙埋显著抑制了一年生草本植物幼苗的存活及生长。当植物幼

苗处于重度风蚀时，虎尾草和沙米幼苗存活率显著降低，分别为45.30%和39.76%，

在轻度风蚀处，沙米幼苗存活率降低幅度较大。当全部沙埋时，白茎盐生草和沙米

幼苗存活率显著降低。重度风蚀下，狗尾草、虎尾草和雾冰藜株高减少程度较大，

此时，狗尾草、雾冰藜、白茎盐生草和沙米主根长相对较长；沙埋处理下，各植物幼

苗株高均显著降低；重度沙埋下，狗尾草、虎尾草和白茎盐生草的减少最多。重度

风蚀和沙埋严重阻碍了幼苗体内光合作用，导致光合产物减少，使植物幼苗在胁迫

加剧时，生物量积累降低。但在有限的生物量下，幼苗可以通过增大根冠比来适应

风蚀和沙埋胁迫。

（2）5种一年生草本植物幼苗的渗透调节物质、丙二醛含量、光合色素及根系

活力均在风蚀和沙埋处理下差异显著（P＜0.05）。各植物幼苗叶片丙二醛（MDA）

含量高值集中在重度风蚀和沙埋处，此时白茎盐生草和沙米幼苗MDA含量最大；

在风蚀处理下，狗尾草和雾冰藜渗透调节物质（游离脯氨酸和可溶性糖）在重度风

蚀处积累量最多，且白茎盐生草和沙米幼苗可溶性糖含量在此时最大，与对照相比

差异显著（P＜0.05）；雾冰藜和白茎盐生草的根系活力在轻度风蚀处时达到最大值，

其余幼苗根系活力在风蚀处理下逐渐降低；光合色素含量在轻度风蚀处时含量较高，

随后开始降低。在沙埋处理下，狗尾草、虎尾草和雾冰藜幼苗的渗透调节物质在重

度沙埋下含量较高；雾冰藜苗根系活力中度沙埋处达到最大值，狗尾草、虎尾草和

沙米幼苗根系活力在各处理下均呈下降趋势，其中虎尾草下降幅度最大；光合色素

在轻中度沙埋时含量较高，在全部沙埋时降至最低。

（3）在风蚀和沙埋处理下，5种一年生草本植物幼苗保护酶活性差异显著（P＜

0.05），且物种间存在差异。在风蚀处理下，雾冰藜和沙米SOD活性逐渐增加，而狗

尾草和虎尾草则表现为先降低后升高的趋势；5种一年生草本植物幼苗POD活性均

随风蚀程度的增加而升高，其中狗尾草、虎尾草和雾冰藜含量较高；各植物幼苗CAT

活性均在重度风蚀处达到最大值；在沙埋处理下，狗尾草和虎尾草SOD活性在中度

沙埋时有所下降，但随后升至最高，雾冰藜和沙米幼苗则表现出逐渐升高的趋势；

各植物幼苗POD活性均显著上升，并且在全部沙埋时达到最大值；在沙埋处理下，

狗尾草和虎尾草幼苗CAT活性随沙埋程度的增加而逐渐增加，雾冰藜、白茎盐生草

和沙米幼苗CAT活性则随沙埋深度的增加呈先降低后上升的趋势。

（4）相关分析表明，植物幼苗在风蚀和沙埋处理下其生长存活与渗透调节物质

及保护酶活性多呈极显著相关关系（P＜0.01），表明二者对保持植物叶片水分平衡

和保证植物体内细胞膜不受损害以维持正常生长起着关键作用；主成分分析表明，

风蚀处理下各植物幼苗主要通过主根长、可溶性糖和SOD对植物进行调控，而沙埋

处理下则通过株高、游离脯氨酸和POD对植物内部进行调节。隶属函数法表明，5

种植物幼苗抗风蚀能力大小为狗尾草＞雾冰藜＞白茎盐生草＞虎尾草＞沙米；抗沙

埋能力大小为狗尾草＞雾冰藜＞虎尾草＞沙米＞白茎盐生草。综上所述，在生长及

生理层面，禾本科中的狗尾草和藜科中的雾冰藜均能够通过适当的生理调节