CN108513882B - 一种野外草本植物环境控制试验的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种野外草本植物环境控制试验的方法，包括以下步骤：步骤1、栽种的样地选择；步骤2、栽种的植物选择；步骤3、在第一年4月上旬，在样地内盐生和旱生植物实生苗木，待盐生和旱生植物实生苗木种植后，进行灌水，确保灌水后土壤含水量达到饱和含水量；步骤4、4月底定植后，再进行一次灌水，通过人工管理，确保苗木定植成功；步骤5、5月初完成盐分和干旱梯度试验处理，随后在生长季节5月、7月和9月根据研究目的所需，进行野外观测试验和植物、土壤样品采集；步骤6、在第二个生长年4月中旬，再进行一次灌水，每次灌水后确保达到土壤饱和含水量。本发明的方法成本较低，盐分水分梯度明显，对照样易选取，效果良好。

Description

一种野外草本植物环境控制试验的方法

技术领域

本发明属于植物生理生态研究技术领域，涉及一种野外草本植物环境控制试验的方法。

背景技术

生物与环境的关系及其相互作用在漫长的生物演替过程中不断通过自然选择得以完善，在这一过程中环境不断改变进而影响生物，生物也不断进化以适应并反过来影响环境。每个物种都通过一定的生理生态策略来适应其物理和生物环境，可表现在生物化学、生理学、形态学、行为学以及群体社会学上等等。以干旱地区为例，降水格局改变和极端干旱频发为特征的持续气候变化，影响着植物的生存环境，水分作为限制植物生长的基本要素，通过影响不同器官的碳分配过程，决定其存活与生长。

干旱亦会引起土壤盐渍化的形成，即土壤底层或地下水中的盐分随毛管水上升到地表，水分蒸发后，使盐分积累在表层土壤中，这就形成了土壤盐渍化。土壤盐渍化主要发生在干旱、半干旱和半湿润地区，干燥气候是发生土壤盐渍化的主要外界因子，干燥度和地面蒸发与降水比值与土壤的盐渍化关系十分密切。盐分胁迫影响着植物产量、蛋白质合成和光合作用以及能量代谢。为了抵御盐分胁迫，适应生存环境，植物产生了一系列生理生化的改变以调节水分及离子平衡，维持正常的光合作用。

近几十年，旱生盐生植物生态适应研究呈现出由模拟实验到野外观察、从孤立研究到关联研究过渡的趋势。植物多种养分资源与多种环境胁迫的相互作用研究是近年来关注的焦点，然而这一方面的研究主要仍集中在实验种群，而对于自然种群对多种资源胁迫的反应及其适应性方面的研究则较少，缺乏深入、系统、定量的研究。

近年来对植物受环境变化的研究，一般有四种方式，即野外观察、野外栽培、实验室栽培、野外移植，其各自优点和缺点如下表所示：

表1四种植物观察方式的优缺点

应用较多的是野外观察和实验室栽培方法，可以看出，“野外观察”条件是植物原生生长环境，实验结果是自然条件下最真实展现，然而最大的缺点是环境因子梯度变化较难控制，无法较好地进一步阐释植物机理变化。“实验室栽培”中单因子或双因子环境梯度较易控制，然而土壤环境不是原生自然条件，且忽略了地下水对植物生长的影响，一些重要结果可能会错失，并且变化的土壤环境可能会引起耐盐耐旱植物后期生长不良甚至死亡。

综合考虑以上四种植物生长(野生或栽培)观察的优缺点，以及干旱区植物盐生旱生植物生长所需土壤特征、水分特征，本发明专利拟提供一种野外草本植物环境控制试验的方法，该方法土壤为原生土壤，植物易存活，未忽略地下水对植物生长的影响；植物种为荒漠本地种，植物取自大田培育幼苗，易获取，年龄可控制，较易控制实验环境因子梯度。该种方法结合野外观测和传统环境控制实验的优点，有效避免二者的缺点，在自然生态环境系统中进行环境控制实验可保障实验研究获得正确的结果，全面评价植物对环境的适应性行为与利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种野外草本植物环境控制试验的方法，该方法是：一、对土壤的选择，选择荒漠背景值的土壤，即，在原生分布骆驼刺和花花柴的荒漠地区，选择地势平坦，土壤背景值差异不大的区域进行植物栽培。二、对植物的选择，以选取本地优势种为原则，选择荒漠区旱生境环境下生长的植物骆驼刺，盐生境环境下生长的植物花花柴。三、用隔板(深度为1m)，材质为PVC，将不同盐分梯度、水分梯度以及对照组土壤和植物隔开，以阻隔盐分和水分的横向交换，避免试验组之间样品的交叉污染，同时避免克隆植株的产生对实验结果造成影响。四、在干旱区植物幼苗发育关键期和脆弱期，人工补充水分用以复壮植物幼苗，确保幼苗定植成功。本发明的方法成本较低，盐分水分梯度明显，对照样易选取，效果良好，可为开展野外草本植物环境控制试验和植物生理生态研究提供方法和技术保障。

其具体技术方案为：

一种野外草本植物环境控制试验的方法，包括以下步骤：

步骤1、栽种的样地选择：在原生分布骆驼刺和花花柴的荒漠地区，选择地势平坦，土壤背景值差异不大的区域作为盐分梯度和水分梯度试验样地；

对于盐生境：采取3种梯度：轻度盐渍化、中度盐渍化、重度盐渍化，选择6个6m×6m的样地，每个样地之间至少有2m的缓冲带，其中1个样地为预留试验区，其它5个样地每个样地再划分为4个小区，分别为“对照区”、“轻度盐渍化区”、“中度盐渍化区”以及“重度盐渍化区”，即共有20个小区。小区四周安置有隔板，以阻隔盐分和水分的横向交换，及避免克隆植株的产生对实验结果造成影响。

对于旱生境：为相对应盐分梯度的等渗透势试验，记为PEG-轻、PEG-中、PEG-重，试剂为PEG溶液，选择6个10m×10m的样地；

步骤2、栽种的植物选择：盐生境植物选取花花柴，选择健壮2-3年生实生苗木，苗高5-7cm，根长20-30cm，株间距1m，坑直径40cm，坑深度70cm；旱生境植物选取骆驼刺，选择健壮2-3年生实生苗木，苗高5-7cm，根长20-30cm，株间距1.5m，坑直径60cm，坑深度70cm，将盐生和旱生植物种植在坑内，植苗回填土至距离坑口10cm。

步骤3、在第一年4月上旬，在样地内盐生和旱生植物实生苗木，待盐生和旱生植物实生苗木种植后，进行灌水，确保灌水后土壤含水量达到饱和含水量；

步骤4、4月底定植后，再进行一次灌水，通过人工管理，确保苗木定植成功；

步骤5、在定植成功后，5月初完成盐分和干旱梯度试验处理，随后在生长季节5月、7月和9月根据研究目的所需，进行野外观测试验和植物、土壤样品采集。

步骤6、在第二个生长年4月中旬，再进行一次灌水，每次灌水后确保达到土壤饱和含水量即可。

进一步，步骤1中，隔板的深度为1m。

进一步，在第二年生长季节5-10月，根据研究目的所需，进行野外观测试验和植物、土壤样品采集。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)在野外原生土上栽培植物本地种，未忽略地下水对植物生长的影响，植物生长环境更符合自然条件，植物易存活；

(2)盐分与水分按梯度设置，较易建立实验梯度，研究结果可为机理解释提供技术保障；

(3)隔板深度为1m的设计，材质为PVC，用以阻隔盐分和水分的横向交换，避免样品间的交叉污染，确保实验的准确性。

附图说明

图1盐分梯度试验一级与二级试验处理方案；

图2干旱梯度试验一级与二级试验处理方案；

图3盐分梯度试验二级试验处理方案俯视图；

图4干旱梯度试验二级试验处理方案俯视图；

图5盐分梯度试验二级试验处理方案纵剖面图；

图6干旱梯度试验二级试验处理方案纵剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1：

(1)栽种的样地选择：在原生分布花花柴的荒漠地区，选择地势平坦，土壤背景值差异不大的区域(24×14＝336m²)，作为盐分梯度试验样地；

采取3种梯度(轻度盐渍化、中度盐渍化、重度盐渍化，根据表1设定)。选择6个6m×6m(花花柴为多年生草本)的样地，每个样地之间至少有2m的缓冲带，其中1个样地为预留试验区，其它5个样地每个样地再划分为4个小区，分别为“对照区”、“轻度盐渍化区”、“中度盐渍化区”以及“重度盐渍化区”，即共有20个小区。小区四周安置有隔板(深度为1m)，以阻隔盐分和水分的横向交换，及避免克隆植株的产生对实验结果造成影响，样方设置如图1、图3、图5。

(2)栽种的植物选择：盐生境植物选取花花柴，选择健壮2-3年生实生苗木，苗高5-7cm，根长20-30cm，株间距1m，坑直径40cm，坑深度70cm，将盐生和旱生植物种植在坑内，植苗回填土至距离坑口10cm。

(3)在第一年4月上旬，在样地内盐生植物实生苗木，待盐生植物实生苗木种植后，进行灌水，确保灌水后土壤含水量达到饱和含水量；

(4)4月底定植后，再进行一次灌水，通过人工管理，确保苗木定植成功；

(5)在定植成功后，5月初完成盐分梯度试验处理，随后在生长季节5月、7月和9月进行相关试验。

(6)在第二个生长年4月中旬，再进行一次灌水，每次灌水后确保达到土壤饱和含水量即可。

步骤1所述的3种盐分梯度中土壤盐分分级设置(表2)，溶质为NaCl；3种干旱梯度，为相对应盐分梯度的等渗透势试验。

表2土壤盐度分级表

注：标准参考《新疆土壤与改良利用》(中科院新疆生物土壤沙漠研究所，1980)。

表3盐分梯度试验设置

盐分梯度	NaCl浓度(mmol/L)
		轻度盐渍化	100
中度盐渍化	300
		重度盐渍化	500

注：NaCl浓度为按照表1中相应盐化程度含盐量计算所得。

实施例2：

(1)栽种的样地选择：在原生分布骆驼刺的荒漠地区，选择地势平坦，土壤背景值差异不大的区域(34*22＝748m²)，作为水分梯度试验样地；为相对应盐分梯度的等渗透势试验(记为PEG-轻、PEG-中、PEG-重)，试剂为PEG溶液，选择6个10m×10m(骆驼刺为半灌木)的样地，其它方法同盐分梯度组，样方设置如图2、图4、图6。

(2)栽种的植物选择：旱生境植物选取骆驼刺，选择健壮2-3年生实生苗木，苗高5-7cm，根长20-30cm，株间距1.5m，坑直径60cm，坑深度70cm，将旱生植物种植在坑内，植苗回填土至距离坑口10cm。

(3)在第一年4月上旬，在样地内旱生植物实生苗木，待旱生植物实生苗木种植后，进行灌水，确保灌水后土壤含水量达到饱和含水量；

(4)4月底定植后，再进行一次灌水，确保苗木定植成功；

(5)在定植成功后，5月初完成干旱梯度试验处理，随后在生长季节5月、7月和9月进行相关试验。

(6)在第二个生长年4月中旬，再进行一次灌水，每次灌水后确保达到土壤饱和含水量即可。

在野外环境条件下，以控制试验土壤基底值差异不大为前提，进行干旱梯度的设计，探究水分变化对骆驼刺一系列生理变化的影响。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种野外草本植物环境控制试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、栽种的样地选择：在原生分布骆驼刺和花花柴的荒漠地区，选择地势平坦，土壤背景值差异不大的区域作为盐分梯度和水分梯度试验样地；

对于盐生境：采取3种梯度：轻度盐渍化、中度盐渍化、重度盐渍化，选择6个6m×6m的样地，每个样地之间至少有2m的缓冲带，其中1个样地为预留试验区，其它5个样地每个样地再划分为4个小区，分别为对照区、轻度盐渍化区、中度盐渍化区以及重度盐渍化区，即共有20个小区；小区四周安置有隔板，以阻隔盐分和水分的横向交换，及避免克隆植株的产生对实验结果造成影响；

对于旱生境：为相对应盐分梯度的等渗透势试验，记为PEG-轻、PEG-中、PEG-重，试剂为PEG溶液，选择6个10m×10m的样地；

步骤2、栽种的植物选择：盐生境植物选取花花柴，选择健壮2-3年生实生苗木，苗高5-7cm，根长20-30cm，株间距1m，坑直径40cm，坑深度70cm；旱生境植物选取骆驼刺，选择健壮2-3年生实生苗木，苗高5-7cm，根长20-30cm，株间距1.5m，坑直径60cm，坑深度70cm，将盐生和旱生植物种植在坑内，植苗回填土至距离坑口10cm；

步骤3、在第一年4月上旬，在样地内盐生和旱生植物实生苗木，待盐生和旱生植物实生苗木种植后，进行灌水，确保灌水后土壤含水量达到饱和含水量；

步骤4、4月底定植后，再进行一次灌水，通过人工管理，确保苗木定植成功；

步骤5、在定植成功后，5月初完成盐分和干旱梯度试验处理，随后在生长季节5月、7月和9月根据研究目的所需，进行野外观测试验和植物、土壤样品采集；

步骤6、在第二个生长年4月中旬，再进行一次灌水，每次灌水后确保达到土壤饱和含水量。

2.根据权利要求1所述的野外草本植物环境控制试验的方法，其特征在于，步骤1中，隔板的深度为1m，隔板的材质为PVC。

3.根据权利要求1所述的野外草本植物环境控制试验的方法，其特征在于，在第二年生长季节5-10月，根据研究目的所需，进行野外观测试验和植物、土壤样品采集。

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