中国西北部沙漠地区短命豆科植物的生长及其对水分-氮素相互作用的生理响应，同时考虑季节性特征

沙漠豆科植物水分-氮素互作对生理响应的影响及适应机制研究。

　　

摘要

沙漠生态系统受到水分和氮的限制，豆科植物作为重要的氮来源，对这些因素的波动表现出高度敏感性。本研究假设水分和氮的联合作用会改变沙漠生态系统中短暂存在的豆科植物的生长和生理功能。我们通过使用¹⁵N示踪技术进行了温室盆栽实验，以研究两种沙漠豆科植物（Trigonella arcuata和Astragalus arpilobus）对不同水分和氮水平的响应。实验采用全因子设计，设置了四种水分水平（W1：5%，W2：7%，W3：9%，W4：11%的土壤湿度）和三种氮水平（N1：0 mmol L?1，N2：18 mmol L?1，N3：72 mmol L?1的¹⁵NH?NO?）。结果表明：(1) 水分和氮的处理对生长和叶绿素荧光的影响相似，最佳生长条件为W3N3，最低生长条件为W4N1；(2) 在严重胁迫下，植物通过渗透调节物质、脂质过氧化和抗氧化酶活性增强了抗逆能力，其中渗透调节物质对水分胁迫最为敏感，而脂质过氧化/酶活性对氮胁迫更为敏感；(3) 生理过程存在季节性适应，快速生长期生长特征、脂质过氧化和抗氧化活性较低，而叶绿素和渗透调节物质含量较高。我们的发现表明，干旱会限制氮的吸收，而充足的水分可以加速新陈代谢，但过量的水分会稀释养分。水分-氮的相互作用显著影响生理响应，并且这种影响会随生长季节的变化而变化。本研究为了解气候变化下沙漠豆科植物的养分利用和适应机制提供了见解。