全 文 ：第 n卷第 3期
19 9 4年 9月
干旱 区研究
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沙拐枣幼苗生长规律及与其抗旱性关系研究 ’
魏 良民
(新疆农科院核技术生物技术所 ,乌鲁木齐 , 8 3 0 0 0 0)
李 康
(新疆林科院林科所 ,乌鲁木齐 , 8 3 0 0 0 0)
〔摘要〕本文对典型的旱生植物沙拐枣 ( aC il g on 二m ca p ut 一m 尸d u sa 巴 )当年新生幼苗在其自然干旱
生境下地下部分与地上部分的生长量 、 水分和 干物质含量 及其变化和碳水化合物含量的变化进
行了持续性研究 。 对其幼苗生长规律 ,地下部分与地上部分的关系及与植株整体抗旱性的关系进
行了探讨 . 试验结果表明幼苗根的生长 , 尤其在发育初期对植株抗旱性的建立有重要作用 。
关锐词 沙拐枣幼苗 , 生长规律 , 抗旱性 。
长期以来 ,对植物的抗旱性作了大量研究 ,但大都是研究植物的地上器官枝 , 叶的变化情
况 ;对地下部分 , 由于研究方法和实验条件的限制 ,这方面系统的研究工作还比较少 ,尤其是对
旱生植物 〔 2 , 5 , 。 植物的地下根系对其地上部分的生长 、 代谢 ,对水分吸收及抗逆性都有重要作
用 〔3 〕 。 旱生植物抗旱性强 ,与其根系的生长有很大关系 。 研究旱生植物在 自然干旱环境下根系
的生长及与其地上部分的关系 ,对认识其抗旱机制及在干旱地区固沙绿化植物育种都有一定
意义 。本文即是对典型旱生植物地下根系生长与其地上部分关系 , 以及与其抗旱性关系研究结
果的报道 。
1 材料与方法
实验材料为沙拐枣 ( ca l’ g on u m ca P ut 一m e d us a 尸 )种子当年萌发的幼苗 。 沙拐枣是一种多
年生小灌木 ,在中亚荒漠干旱地区有广泛分布 ,其抗旱能力很强 ,叶已退化为同化枝 , 为典型的
旱生植物 。 材料取自乌鲁木齐市西郊雅玛里克山无灌溉造林试验区山坡地带 。 该地属天山北
坡 ,海拔 l l o om , 年降水量为 2 6 6 . g m m ,年蒸发潜势达 2 7 3 1 . om m ,干燥度达 10 . 2 。 所采沙拐
枣幼苗均为 自然生长 ,种子在 4 月底 5 月初萌发 。
幼苗长到一定时间定期取样 。从第 1 次取样前就充分选好长势基本一致的植株作为标记 ,
以备以后取材之用 。 每次从长势基本相同能代表该阶段生长状态的植株中随机取 5 株以上 。 每
株均仔细挖土取回完整的植株 ,快速测定根和地上部分的高度 , 剪断后分别测定根和地上部分
的鲜重 ,然后分别烘干测其干重 , 用干材测定可溶性糖与淀粉的含量 ,用蕙酮法测定 〔, ’ 。 每次每
项测定至少重复 3 次 , 所有结果均 为 5 株以上的平均值 。 实验在 1 9 8 7 年和 1 9 8 8 年两年中进
收稿日期 : 1 9 9 4一 0 5一 0 6
DOI : 10. 13866 /j . azr . 1994. 03. 006
干旱 区研究 1 1卷
行 。
2结果与分析
2
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1植物地下部分与地上部分生长的变化
沙拐枣幼苗当年前 3个月内地下根和地上部分生长情况见图 1。 据实地观察 ,新生幼苗在
发育的前几个月内地上部分为一个单一的同化枝 ,很少有分枝 。其地下部分主要为一直向下生
长的主根 ,侧根很少 ,有个别的侧根也很小 。 幼苗主根和同化枝就可表示其地下根和地上部分
的生长情况 。 从图中可知 , 在 5 月底地下部 比地上部长得多 ,地下 /地上比达 2 . 48 。 从 5 月底到
6 月中 ,根基本维持不变 ,地上部分开始快速增长 ,速度达 0 . 4 c9 m d/ , 很快超过根部 , 使地下 /
地上比迅速下降到 .0 7 7 。 从 6 月中到 7 月初 ,根又开始快速增长 ,速度为 0 · “ sc m d/ ,而件时地
上部生长速度下降 ,仅为 0 . 0 c8 m d/ ,地下 /地上比又上升到 1 . 08 。 从 7 月初到 7 月底根生长速
度更快 ,达 0 . 3 c3 m d/ ,而地上部停止生长 ,使地下 /地上比上升到 1 . 60 。
2
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2 植物体内水分及干物质含量的变化
幼苗地下根与地上部含水量变化见图 2 。 在幼苗刚出土初期 ,地下部分与地上部分含水量
都很高 , 以后都渐下降 , 呈下降趋势 。 在 5 月底根中水分达 84 . 7% ,地上部达 92 . 1% 。 从 5 月
底到 6 月中 ,根中水分下降 1 7 . 4% , 而地上部只下降 8 . 3% , 远比根下降程度小 。 6 月中到 7 月
初 ,根水分下降 1 3 . 7% ,与前段时间基本相同 , 而同期地上部水分下降高达 25 . 2% , 下降程度
明显大于根部 。 从 7 月初到 7 月底 , 根部水分下降较多 , 超过地上部分的下降程度 。 根部水分
呈现先快 ,后慢 , 又快的倒 S 型下降趋势 ;而地上部则呈现先慢 、 后快 、 又快的正 S 型下降趋势 。
幼苗地下 、 地上部分干物质的变化与水分变化正相反 ,呈上升趋势 。 从 5 月底到 6 月中 , 地
下 、 地上干物质含量上升程度基本相同 。 从 6 月中到 7 月初 ,根中干物质上升 32 . 0 % , 而地上
部分上升 1 37 . 4 % , 是根的 4 . 3 倍 。 从 7 月初到 7 月底 ,根中干物质上升 34 . 8% ,而地上部只上
升 5 . 2% ,根是地上部的 6 . 7 倍 。 根中干物质呈现倒 S 的上升趋势 ,地上部呈现 S 型的上升趋
势 。
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图 1 幼苗地下 、 地上部生长变化
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3碳水化合物的变化
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3
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1可溶性糖的变化
图 2 幼苗地下 、地上含水 t 变化
3期 魏良民等 :沙拐枣幼苗生长规律及与其抗旱性关系研究
沙拐枣幼苗地下部分与地上部分可溶性糖含量变化差异很大 (图 3 )。 在 5月底时两者含
量基本相同 ,从 5 月底到 6 月中 , 根中可溶性糖含量下降 21 . 4% ,而地上部却剧烈上 升 3 5 .0
o %
,使得地下 /地上 比从 1 : ,17 下降到 0 . 20 。 从 6 月中到 7 月初 ,根中可溶性糖剧烈上升 27 2 .
7%
,而地上部只上升 50 . 0 % ,使地下 /地上 比升到 0 . 5 1 。 从 7 月初到 7 月底 ,根 中可溶性糖继
续增长 ,上升 58 . 5% , 而地上部却下降 35 . 8% , 使地下 /地上 比上升到 1 . 25 ,地下部分又超过
地上部分 。
.2 3
.
2 淀粉的变化
从图 4 可知淀粉的变化与可淀性糖的变化趋势基本一致 。 在 5 月底根中淀粉含量比地上
部分高 ,从 5 月底到 6 月中 ,根中下降 6 .6 7% ,而地上部却上升 10 0 . 8% , 地下 /地上从 1 . 26 下
降到 0 . 21 。 从 6 月中到 7 月初 ,根中淀粉剧烈增长 ,上升 2 8 7 . 5% ,地上部也明显增长 ,但增长
幅度比地下部小 ,上升 92 . 1% ,地下 /地上又上升至 0 . 43 。 从 7 月初到 7 月底 ,根中淀粉继续剧
烈增长 23 6 . 7% 。 而同期地上部却下降 1 1 . 0 % ,使地下 /地上上升到 1 . 5 7 ,地下部又超过地上
部 。
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图 3 可溶性抽含 t 变化 图 4 淀粉含里变化
3 讨论
植物的生长方式及其表现形态 ,不仅受到环境的影响 ,更具有本种的遗传性 〔 6 , 。 植物的地
下 /地上比可以反映植物与外界环境的关系〔 , 〕 。 旱生植物能够抗旱 , 这与其在长期演化适应过
程中所形成的自身特有的生长方法分不开 ,尤其在生长发育的初期 。 综上实验结果我们认为 :
3
.
1 沙拐枣幼苗初期生长规律
当地沙拐枣 4 月底 5 月初萌发后先主要长根 , 种子中贮藏的有机物质主要用于根的生长 ,
此时根中生长代谢旺盛 。 根长出后吸收土壤中大量水分 ,并将水分运到地上部贮存 ,使得地上
部含水量很高 。 5 月底后生长重点转向地上 ,根生长代谢明显减弱 , 其中的可溶性糖及淀粉含
量都下降 , 而同时地上部光合作用逐渐增强 ,生长加速 ,其可溶性糖及淀粉均上升 。 6 月中后地
上部光合作用迅速上升 ,合成的有机物迅速增加 , 不但使 自身的干物质增加 ,可溶性糖和淀粉
增加 , 同时向根部运送有机物 , 使地下部也增加 。 7 月上旬后地上部光合作用迅速下降至停止 ,
生长停顿 , 其中的有机物向地下输送 ,使根 中可溶性糖 、 淀粉 、 干物质均上升 ,而地上部基本维
干旱 区研究 1 1卷
持不变或下降 ,此时生长重点又转 向地下 ,根生长又加速 。 根的生长呈现出先快 、 后慢 , 又快的
趋势 ,这与中生植物小麦 、 玉米等地下 /地上比一直下降不同〔 , 、 ` 〕 。
3
.
2幼苗生长与环境的关系
当地旱生植物 4 月底开始萌发 , 4 月底到 5 月初为萌发生长初期 ,此时气温已升高 ,冬季
积累的冰雪都 已融化 , 土壤的水分充足 。 种子萌发后根快速生长 ,迅速扩大吸水面积以充分利
用短时丰富的水分 。此时气温还不很高 ,地上部光合作用还很弱 ,有机物主要用于根的生长 ,地
上部主要为茎的粗生长以减少表面积 ,减少水分的散失 。 根吸收的大量水分也向地上部运送 ,
使之含水量很高 。 5 月底到 6 月中 ,气温上升快 , 此时水分又较充足 ,地上部光合作用迅速上
升 。 为利用前段时间吸收的水分 , 光合作用的产物主要用于地上部的生长以迅速扩大光合作用
面积 。此时地上部生长代谢活动旺盛 ,其可溶性糖 、 淀粉 、 干物质都迅速增加 ,生长速度也加快 ,
而根中可溶 性糖和淀粉都下降 ,其生长活动已减弱 ,维持不增加 。 6 月中到 7 月初 ,温度已很高
,也有部分下雨降水量 ,地上部光合作用旺盛 ,光合作用产物不但满足地上部生长而且 向地下
输送 ,使地下 、 地上生长都较快 。 但此时已临近一年中最干旱的 7 月中下旬 ,地上部高生长减
缓 ,主要是粗生长 ,以尽量减少蒸腾面积 。 7 月份温度上升很高 , 蒸发上升很快 , 大气湿度下降 ,
环境变得干旱 , 7 月底达到一年的最干旱时期 。 从 7 月初到 7 月底 ,为抵抗 日趋严重的干旱保
全植株的生命 , 地上部停止生长甚至略有萎缩 ,其中的可溶性糖及淀粉均下降 ,部分有机物运
往根部 。此时根中可溶性糖和淀粉含量上升 ,其生长代谢活动有所加强 ,生长加快 , 向土壤深层
生长以扩大吸水面积 , 利于吸收水分 。
3
.
3 幼苗生长与其抗旱性的关系
干旱地区水分亏缺 , 水分状况已成为影响植物生长的非常重要的因素 。 沙拐枣抗旱 ,与它
生长前期能充分利用环境中的水分来安排生长有密切关系 。 在 4 月底到 5 月底萌发生长初期 ,
土壤中水分丰富 ,这时沙拐枣先迅速长根 ,扩大吸水面积 ,迅速吸取环境中丰富的含水 。此期地
上部高生长少 ,主要是粗生长 , 以减少蒸腾面积 ,并在其中贮存水分 。以后温度升高地上部进行
光合作用时就可利用前期吸收贮存的水分 ,并且根 已生长很快 ,可快速吸收水分 ,使光合作用
及生长都旺盛 。 到 7 月初时环境 已很干旱 ,这时地上部停止生长 , 甚至衰老萎缩 ,表面积减少 ,
蒸 腾降低 。 根快速向深处生长 , 其长度超过地上 ,扩大吸水面积 , 吸收深层的水 。 因此时上层土
壤中含水量已很少 ,这就为抵抗极端干旱作了准备 。 即它在严重的干旱胁迫来临前能 “ 预感 ”
到 ,迅速调节生长 ,使地上部停止生长 , 使根向深层生长 ,保住根部 ,保住生存 。
3
.
4 沙拐枣幼苗前一个月的生长对其以后抗旱很重要 。 选它作抗旱固沙植物时 ,在生长的
前一个月应人为多浇水 ,使土壤含水充足 ,含水层厚 , 保证根快速生长 , 并多吸收水分 。 以后它
可 自身调节 ,适应环境变化 ,渡过干旱期 。
参 考 文 献
华东师范大学生物系植物生理教研室 . 植物生理学实验指导 . 高等教育出版社 , 1 9 8 0
王洪春 . 植物抗旱性研究的进展 . 植物生理学专题讲座 . 科学出版社 , 1 9 87
苗果圆等 . 黄土高原旱地冬小麦根系生长规律的研究 . 作物学报 , 1 989 , 1 5 ( 2 ) : 104 一 115
鄂玉江等 . 玉米根系的生长规律及其与产量关系研究 . 作物学报 , 1 98 , 1 4 ( 2 ) : 14 9一 15 4
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