干旱胁迫对珍珠猪毛菜水力特征的影响

doi:10.11686/cyxb2024393

摘要/Abstract

摘要：

水分是干旱区植物生存和生长的主要限制因子，可利用土壤水分的降低直接影响植物的水分运输能力和栓塞抗性。但是在干旱胁迫下荒漠植物水力性状动态变化特征的相关研究仍不清晰。因此，本研究以干旱、半干旱地区优势种和建群种珍珠猪毛菜为研究对象，设置对照组（充分供水）和干旱处理（不浇水），测定干旱胁迫至不同时间珍珠猪毛菜的水力参数。结果表明：1）随干旱胁迫时间增加，珍珠猪毛菜的叶比导率显著降低，栓塞抗性显著增加，水力安全边界显著降低，边材比导率无显著差异；2）与对照相比，干旱处理的珍珠猪毛菜水分调节对策更趋向于变水行为；3）干旱处理的珍珠猪毛菜栓塞抗性和水分运输效率之间解耦；4）水力安全边界和边材比导率是珍珠猪毛菜响应干旱胁迫的主要性状，可通过调控以上指标来适应土壤水分变化。总之，珍珠猪毛菜的水力性状受干旱胁迫影响显著，干旱胁迫下以栓塞抗性为代价维持较高的水分运输效率，但存在较高的水力风险。

关键词: 干旱胁迫, 珍珠猪毛菜, 水力性状, 水力效率-安全权衡, 水力策略

Abstract:

Moisture is a major limiting factor for plant survival and growth in arid zones， and reductions in available soil moisture directly affect the water transport capacity and embolism vulnerability of plants. Nevertheless， related studies on the dynamic change characteristics of hydraulic traits in desert plants under drought stress are still unclear. Therefore， in this research Salsola passerine， a dominant species in arid， semi-arid regions， was studied. Control （sufficient water supply） and drought treatments （no watering） were set up to determine the hydraulic parameters of S. passerina subjected to drought stress to different growth stages. The results demonstrated that， with increase in drought stress duration： 1） the leaf specific hydraulic conductivity of S. passerina exhibited a notable decline， embolism vulnerability notably increased， and the hydraulic safety boundary showed a significant decline， while sapwood-specific hydraulic conductivity did not differ significantly between control and drought treatments； 2） the water regulation responses of S. passerina subjected to drought stress exhibited a proclivity towards water-variable behavior， in comparison to the control； 3） decoupling between embolism resistance and water transport efficiency of drought-treated S. passerina； 4） hydraulic safety boundary and sapwood-specific hydraulic conductivity are the main adaptive traits of S. passerina in response to drought stress. Furthermore， these responses can be modulated to adapt to soil moisture changes. In conclusion， the hydraulic traits of S. passerina were significantly modified by drought stress， with higher water transport efficiency maintained at the cost of embolism vulnerability under drought stress. Thus， higher hydraulic risk exists.

Key words: drought stress, Salsola passerina, hydraulic traits, hydraulic efficiency-safety trade-off, hydraulic strategies

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图/表 9

表1 水分和处理时间对水力性状的双因素方差分析

Table 1 Two-way ANOVA of water content and treatment time on hydraulic traits

性状 Traits	水分 Water	处理时间 Treatment time	交互作用 Interaction
清晨叶水势Predawn leaf water potential	106.72**	17.50**	30.97**
正午叶水势Midday leaf water potential	361.94**	34.84**	165.05**
叶比导率Leaf specific hydraulic conductivity	25.88**	6.03*	5.33**
边材比导率Sapwood-specific hydraulic conductivity	6.68*	0.06	2.02
栓塞抗性Embolism vulnerability	47.39**	14.47**	4.16*
水力安全阈值Hydraulic safety margin	600.11**	73.90**	200.19**

图1 叶水势的变化不同大写字母表示同一时间对照组和干旱组间差异显著（P<0.05）；不同小写字母表示同一处理组不同时间差异显著（P<0.05）。下同。Different uppercase letters indicate significant difference between the control and drought group at the same time （P<0.05）； different lowercase letters indicate significant difference among different time at the same treatment group （P<0.05）. The same below.

Fig.1 Variation of leaf water potential

图2 对照组和干旱处理珍珠猪毛菜幼苗的水力面积灰色区域表示水力面积。The gray area represents the hydraulic area.

Fig.2 Hydraulic area of S. passerina seedlings under adequate water supply and drought treatment

图3 叶比导率和边材比导率的变化特征

Fig.3 Variation characteristics of leaf specific hydraulic conductivity and sapwood-specific hydraulic conductivity

图4 栓塞抗性和水力安全阈值的变化

Fig.4 Embolism vulnerability （P50） and variation of hydraulic safety margin

图5 水力性状间的相关关系*表示相关性显著（P<0.05）；**表示相关性极显著（P<0.01）；红色代表正相关；蓝色代表负相关。* indicates significant correlation （P<0.05）， ** indicates extremely significant correlation （P<0.01）， red represents positive correlation， blue represents negative correlation. ψPD：清晨叶水势Predawn leaf water potential； ψMD：正午叶水势Midday leaf water potential； KL：叶比导率Leaf specific hydraulic conductivity； KS：边材比导率Sapwood-specific hydraulic conductivity； P50：最大导水度损失50%时的木质部水势Xylem tension causing 50% loss of maximum hydraulic conductivity； HSM：水力安全阈值Hydraulic safety margin. 下同The same below.

Fig.5 The correlation between hydraulic traits

图6 不同水分处理下珍珠猪毛菜边材比导率与栓塞抗性的关系

Fig.6 Correlation between the sapwood-specific hydraulic conductivity （KS） and embolism vulnerability （P50） of S. passerina seedlings under different treatments

图7 珍珠猪毛菜水力策略的主成分分析

Fig.7 Principal component analysis of the hydraulic strategy of S. passerina

表2 主成分分析变量因子载荷值

Table 2 Principal component analysis variable factor loading values

主成分 Principal component	ψ_PD	ψ_MD	K_L	K_S	P₅₀	HSM
PC1	0.44	0.43	0.40	0.31	-0.41	0.45
PC2	-0.08	0.02	-0.36	0.90	0.22	-0.04

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