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川西变叶海棠生物学特性及其水分利用格局研究

作　者: 王海英
导　师: 徐庆
学　校: 中国林业科学研究院
专　业: 植物学
关键词: 变叶海棠表型变异土壤特性果实和叶片营养成分分析水分利用
分类号: S661.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

变叶海棠(Malus toringoides (Rehd.) Hughes)为蔷薇科(Rosaceae)苹果属(Malus)植物,是高海拔地区自然野生种,它在叶片制茶、果实加工、观赏以及植被恢复等方面具有重要的经济价值和生态价值。本文在对变叶海棠的表型变异、土壤理化性质、果实和叶片的养分特征调查分析的基础上,探讨了土壤特性对树体表型指标、果实和叶片营养成分的影响,同时对变叶海棠的水分利用格局进行了研究,以期为高效持续地利用这一优良资源奠定基础。主要研究结论如下:1)不同居群的各项表型指标都存在显著差异;古比、玉麦比和然柳3个居群的株高、胸径、冠幅性状,格鲁居群的叶片性状,以及玉麦比居群的果实性状相对较为优良;各项指标在居群内和居群间均存在较大变异,除了冠幅和叶片宽,其他指标都呈居群间变异大于居群内变异;株高、胸径、叶面积、叶片长、叶片宽、单果重、果实横轴、果实纵轴都与纬度呈负相关,果实、叶片性状与经度呈正相关,冠幅、叶片和果实性状与海拔呈显著的负相关。采取UPGMA法,以4.34为阈值用欧式距离把5个居群划分为3类。2)炉霍地区变叶海棠林地的土壤较紧实、呈弱碱性、含水量较低,整体土壤物理结构较差。五个居群中,格鲁的土壤物理结构最好。五个居群间的土壤养分分布呈现出不同的分异特征,古比的全N、全P、速效K含量显著高于其他居群;格色的速效P、速效N和速效K在5个居群中相对较低;然柳的有机质、速效N和和速效P含量都是最低的。总体来看,炉霍地区全N、全K、有机质以及速效养分含量处于中下等水平,全P含量偏低。土壤微量元素中,Ca和Fe含量显著高于其它;硒的含量较高,达到0.21 mg·kg-1。土壤养分之间具有一定的相关性,全氮含量与有机质、速效氮、速效钾含量呈正相关,有机质含量与速效钾呈正相关, pH值与全N、速效P呈负相关。通过主成分分析表明,变叶海棠在该地区生长受pH值等指标的波动影响较小。3)不同层次土壤化学性质对变叶海棠表型指标均有不同程度的影响:其中土壤全N、全P含量与树体胸径、株高和冠幅具有显著正相关;有机质含量与单果重、果实横轴、果实纵轴及百粒重具有显著正相关;速效N含量与叶面积呈显著正相关;全Ca和全Fe含量与叶片宽显著正相关;全Mg含量与叶片几项表型指标表现负相关关系;全Mn含量与树体几项表型指标表现出负相关关系;Na的含量与果实几项表型指标呈负相关关系;不同土壤层次的养分对树体生长的影响具有差异性,其中10-40cm土壤层各养分指标与树体表型指标相关性最大。层次土壤物理性质对变叶海棠表型指标影响较小,只有土壤持水量、孔隙度和最佳含水量下限与叶面积、叶片长表现出显著的正相关。4)变叶海棠果实中的Ca和Mg与土壤有机质呈显著正相关,Mn与土壤速效P呈极显著负相关。果实中的Mn和P元素分别与土壤中的全Mn呈极显著正相关。果实中的亮氨酸与土壤中的全N、速效K呈显著正相关;异亮氨酸Ile与土壤全Ca呈极显著正相关,而酪氨酸Tyr与土壤全Ca呈显著负相关;精氨酸Arg、丝氨酸Ser、甘氨酸Gly与土壤中的全Mn呈显著负相关。果实中的葡萄糖含量与土壤中的全N、全P含量呈显著正相关,果实总糖含量与土壤全K含量呈显著负相关;果实多糖与土壤质量含水量呈显著正相关,果实果糖与土壤密度、非毛管空隙体积呈显著负相关,果实维生素B2与土壤密度、体积含水量呈显著正相关,而与土壤通气度体积呈显著负相关。不同土壤层次养分对果实养分的影响具有差异性,其中,10-60cm土层养分对果实矿质元素含量影响最大。5)两种海棠果实中均含有较为丰富的营养物质和矿质元素,果实Vc含量分别为2.433mg·kg-1和2.133 mg·kg-1,VB2含量分别为3.00mg·kg-1和2.30 mg·kg-1,总糖含量分别为19.045%和19.163%。变叶海棠和花叶海棠果实17种氨基酸含量范围分别在0.03～0.50%和0.03%～0.45%。两种高山海棠果实的Mn元素、天门冬氨酸和胱氨酸的含量差异达到显著水平。变叶海棠和花叶海棠叶片蛋白质含量分别为25.16%和27.50%,Vc含量高达2574.000 mg·kg-1和2381.090 mg·kg-1,叶片中矿质元素和微量元素含量极为丰富,其K和Ca含量平均高达14865.105 mg·kg-1和6340.29 mg·kg-1。两种高山海棠叶片的蛋白质、二糖、葡萄糖含量差异显著,矿质元素中除Cu,Mn,Na,S元素外,其他元素含量差异均达到显著水平。通过初步研究发现变叶海棠和花叶海棠果实和叶片是值得开发利用的珍贵高山植物资源。6)变叶海棠与峨眉小檗(Berberis aemulans)植物水的主要来源是降水和深层土壤水,并不利用附近河水;在干季,一次降水10.06mm后,变叶海棠对该次降水的利用率为21.95%～60.01%,而峨眉小檗为20.08%～35.40%;在雨季,一次降水13.37mm后,变叶海棠对该次降水的利用率为43.97%～68.51%,而峨眉小檗为30.91%～72.55%;变叶海棠与峨眉小檗对雨季降水的利用率高于对干季降水的利用率;无论干季还是雨季,变叶海棠植物对该次降水的利用率显著高于其伴生植物峨眉小檗。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-16
第一章绪论  16-24
  1.1 引言  16-17
    1.1.1 研究背景  16
    1.1.2 研究目的和意义  16-17
    1.1.3 项目来源与经费支持  17
  1.2 国内外研究现状与评述  17-23
    1.2.1 变叶海棠国内外研究进展  17-21
      1.2.1.1 变叶海棠的生物学特性  17-18
      1.2.1.2 变叶海棠区系与居群特征  18-19
      1.2.1.3 变叶海棠的起源及其遗传多样性研究  19-20
      1.2.1.4 变叶海棠的抗逆性  20
      1.2.1.5 变叶海棠的栽培利用  20-21
    1.2.2 稳定同位素技术在植物水分利用策略研究中的应用  21-22
      1.2.2.1 稳定同位素示踪原理  21
      1.2.2.2 利用氢稳定同位素定量区分植物水分来源  21
      1.2.2.3 氢稳定同位素在植物水分利用研究中的应用  21-22
    1.2.3 研究评述  22-23
  1.3 研究目标和主要研究内容  23
    1.3.1 研究目标  23
    1.3.2 主要研究内容  23
  1.4 技术路线  23-24
第二章研究地区概况  24-28
  2.1 地理位置和地形地貌  24-25
  2.2 土壤特征  25
  2.3 气候特点  25-26
  2.4 植被概况  26-27
  2.5 河流  27-28
第三章变叶海棠表型变异分析  28-36
  3.1 研究方法  28-29
    3.1.1 居群的选择和材料的采集  28-29
    3.1.2 性状测定方法  29
    3.1.3 数据处理与分析  29
  3.2 结果与分析  29-35
    3.2.1 不同居群表型性状指标的差异  29-32
    3.2.2 不同表型性状因子之间的关系  32-33
    3.2.3 不同表型性状与地理位置因子的关系  33
    3.2.4 表型性状指标的主成分分析  33-34
    3.2.5 表型性状指标的聚类分析  34-35
  3.3 小结  35-36
第四章变叶海棠林地土壤理化性质及其对变叶海棠的影响  36-61
  4.1 研究方法  36-37
    4.1.1 样品的采集  36
    4.1.2 分析测定方法  36-37
  4.2 结果与分析  37-58
    4.2.1 土壤物理性状  37-43
      4.2.1.1 不同居群土壤含水量变化  37-38
      4.2.1.2 不同居群土壤容重变化  38
      4.2.1.3 不同居群土壤持水量变化  38-39
      4.2.1.4 不同居群土壤孔隙度、通气度变化  39-41
      4.2.1.5 不同居群土壤物理性状差异  41
      4.2.1.6 不同层次土壤物理性状差异  41-43
    4.2.2 土壤化学性质  43-49
      4.2.2.1 不同居群土壤pH 值变化  43-44
      4.2.2.2 不同居群土壤有机质含量变化  44
      4.2.2.3 不同居群土壤大量元素含量变化  44-46
      4.2.2.4 不同居群土壤养分的分布差异  46-47
      4.2.2.5 土壤养分层次间的分布特征  47
      4.2.2.6 不同居群土壤微量元素的分布差异  47-48
      4.2.2.7 土壤微量元素层次间的分布特征  48
      4.2.2.8 各土壤养分指标间的关系  48-49
    4.2.3 土壤理化性质的主成分分析  49-50
    4.2.4 土壤理化性质对变叶海棠表型的影响  50-54
      4.2.4.1 土壤养分与表型指标的相关分析  50-52
      4.2.4.2 土壤物理性状指标与表型指标的相关分析  52-54
    4.2.5 土壤理化性质与变叶海棠果实元素的相关分析  54-58
      4.2.5.1 土壤养分对果实矿质元素的影响  54-55
      4.2.5.2 土壤养分对果实氨基酸的影响  55-57
      4.2.5.3 土壤理化性质对果实糖分及维生素的影响  57-58
  4.3 小结  58-61
第五章两种高山海棠果实和叶片营养成分分析及其利用前景  61-67
  5.1 材料与方法  61-62
    5.1.1 试验材料  61
    5.1.2 分析方法  61-62
  5.2 结果与分析  62-65
    5.2.1 蛋白质、糖分和维生素含量变化  62
    5.2.2 氨基酸含量变化  62-64
    5.2.3 矿质元素成分变化  64
    5.2.4 脂肪酸组分变化  64-65
  5.3 两种高山海棠综合利用前景  65-66
    5.3.1 果实加工利用  65
    5.3.2 嫩叶制茶  65
    5.3.3 砧木利用  65-66
    5.3.4 生态恢复  66
    5.3.5 盆景开发  66
  5.4 小结  66-67
第六章变叶海棠植物水分利用格局  67-76
  6.1 研究方法  67-69
    6.1.1 野外采样  67-68
    6.1.2 样品预处理与测试  68
    6.1.3 数据分析  68-69
  6.2 结果与分析  69-74
    6.2.1 采样期间土壤含水量变化  69-70
    6.2.2 植物水δD 与土壤水δD 的关系  70-71
    6.2.3 植物对该次降水的利用率  71-72
    6.2.4 植物水δD、土壤水δD 与河水δD 的关系  72-73
    6.2.5 变叶海棠与峨眉小檗根系分布  73-74
  6.3 小结  74-76
第七章结论与讨论  76-81
  7.1 结论  76-77
  7.2 讨论  77-79
  7.3 展望  79-81
参考文献  81-89
在读期间的学术研究  89-90
致谢  90

川西变叶海棠生物学特性及其水分利用格局研究

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