西藏3種沙棘屬植物抗旱性比較研究

南吉斌，楊廣環(huán)，吳天彧，林 玲

(西藏農(nóng)牧學(xué)院 a資源與環(huán)境學(xué)院，b植物科學(xué)學(xué)院，西藏 林芝 860000)

水資源短缺是限制林木正常生長(zhǎng)的重要因素之一，我國(guó)干旱半干旱地區(qū)主要分布于西部[1]，面積占全國(guó)總面積的45%。西藏作為青藏高原的主體，其干旱、半干旱區(qū)面積較大，水土流失和植被退化嚴(yán)重[2]。因此，研究鄉(xiāng)土林木抗旱性，探索西藏地區(qū)林木抗旱機(jī)理，成為西藏干旱半干旱區(qū)造林工程首要解決的問題之一。

沙棘屬(Hipopophae)植物生長(zhǎng)快，具有耐旱、耐寒、耐澇、耐薄瘠、固氮能力強(qiáng)等特點(diǎn)[3]，是西藏干旱半干旱地區(qū)造林及荒漠化防治的優(yōu)選鄉(xiāng)土樹種之一[4]。沙棘屬植物為胡頹子科(Elaeagnaceae)落葉灌木或小喬木[5]，分布范圍較廣，西藏的沙棘屬植物主要分布于橫斷山區(qū)和雅魯藏布江大峽谷一帶的河流沿岸、河灘及溝谷地帶。西藏主要分布的沙棘屬植物有4個(gè)種和4個(gè)亞種，常見的有云南沙棘(Hippophaerhamnoidessubsp.Yunnanensis)、江孜沙棘(H.gyantsensis)和肋果沙棘(H.neurocarpa)3種[6-7]。目前，有關(guān)沙棘屬植物的研究主要集中在表型[8-9]、引種[10-11]、培育[12-13]、造林[14-15]和生理生化[16-17]等方面，關(guān)于西藏3種沙棘屬植物的綜合抗旱性研究尚未見報(bào)道。本研究以西藏常見的3種沙棘屬植物2年生幼苗為試驗(yàn)材料，通過按時(shí)間模擬不同地區(qū)的降雨變化，測(cè)定干旱條件下其光合熒光和生理生化指標(biāo)，探討干旱脅迫對(duì)3種沙棘屬植物幼苗生長(zhǎng)的影響，揭示3種沙棘屬植物在干旱脅迫下的生長(zhǎng)機(jī)制，以期為西藏干旱半干旱區(qū)造林樹種的選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)材料均為2年生實(shí)生幼苗。于2019年6月上旬選取長(zhǎng)勢(shì)良好、高度基本一致的云南沙棘、江孜沙棘和肋果沙棘3種沙棘屬植物幼苗(其中云南沙棘平均苗高52.98 cm，平均地徑5.06 mm；江孜沙棘平均苗高50.07 cm，平均地徑4.98 mm；肋果沙棘平均苗高49.36 cm，平均地徑5.17 mm)，種植在規(guī)格為21 cm×21 cm的營(yíng)養(yǎng)缽中，營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)以珍珠巖、腐殖質(zhì)、黏土按1∶1∶2的體積比配置，上面覆蓋細(xì)沙，每缽培育3株幼苗，每個(gè)種各培育20個(gè)營(yíng)養(yǎng)缽，3個(gè)樹種共60盆，統(tǒng)一放入西藏農(nóng)牧學(xué)院實(shí)驗(yàn)基地苗圃科研溫室，并進(jìn)行統(tǒng)一的水分和養(yǎng)分管理。

1.2 試驗(yàn)方法

采用盆栽模擬干旱脅迫試驗(yàn)，于2019年6月中旬在西藏農(nóng)牧學(xué)院實(shí)驗(yàn)基地苗圃科研溫室中進(jìn)行。試驗(yàn)共設(shè)計(jì)4個(gè)干旱脅迫梯度處理，分別為干旱0 d(CK)和持續(xù)干旱10，20，30 d處理。按單因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)(不同處理為因素，種為區(qū)組)，每個(gè)處理5個(gè)營(yíng)養(yǎng)缽。試驗(yàn)開始前2 d將各盆栽幼苗澆水至土壤含水量達(dá)飽和狀態(tài)，開始脅迫時(shí)，首先對(duì)30 d干旱處理不再澆水，讓其持續(xù)干旱；10 d之后對(duì)20 d干旱處理不再澆水，20 d之后對(duì)10 d干旱處理不再澆水。而CK組一直正常澆水，保持土壤含水量為田間持水量的65%。試驗(yàn)到7月中旬結(jié)束。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 光和指標(biāo)測(cè)定 干旱脅迫結(jié)束后，用美國(guó)Li-Cor公司生產(chǎn)的LI-6400便攜式光合儀標(biāo)準(zhǔn)葉室于09：00-11：00測(cè)定光合指標(biāo)，測(cè)定前設(shè)定光合有效輻射(photosynthetically active radiation，PAR)為1 000 μmol/(m2·s)，流速為500 mol/s，葉溫為20 ℃，CO2濃度為400 μmol/mol，測(cè)定的指標(biāo)有凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci)，并計(jì)算水分利用效率(water use efficiency，WUE)和羧化效率(carboxylation efficiency，CE)：WUE=Pn/Tr，CE=Pn/Ci。每個(gè)處理選擇生長(zhǎng)健壯良好的3株幼苗，每個(gè)幼苗測(cè)定3片葉子，結(jié)果取平均值。

1.3.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定 葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定于2019年7月中下旬上午10：00進(jìn)行，用LI-6400-40便攜式光合儀熒光葉室測(cè)定。每個(gè)種選取生長(zhǎng)一致的3株實(shí)生苗，每株測(cè)量3片功能葉，每片葉子測(cè)定3次，結(jié)果取平均值。測(cè)定前進(jìn)行暗適應(yīng)30 min，測(cè)定暗反應(yīng)下最小初始熒光(F0)和最大熒光(Fm)，并計(jì)算暗適應(yīng)下光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)和PSⅡ潛在活性(Fv/F0)。然后，打開活化光(1 000 μmol/(m2·s))進(jìn)行充分誘導(dǎo)(30 min)，測(cè)定光照條件下光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)光合電子傳遞速率(electron transfer rate，ETR)、有效光化學(xué)效率(Fv′/Fm′)、實(shí)際光化學(xué)效率(YPSⅡ)和光化學(xué)猝滅系數(shù)(qp)。

1.3.3 生理指標(biāo)測(cè)定 (1)葉片相對(duì)含水量。摘取供試植物中上部葉片15片，立刻稱量鮮質(zhì)量，然后將葉片放入水中，于暗處放置24 h后取出，用紙巾擦干葉片表面水分，稱量其質(zhì)量；然后再放入水中1 h，取出，擦干稱質(zhì)量，直至植物葉片質(zhì)量保持不變即為其飽和質(zhì)量，最后在干燥烘箱中于105 ℃殺青10 min，80 ℃恒溫下烘48 h，稱干質(zhì)量。計(jì)算葉片相對(duì)含水量和水分飽和虧缺，其計(jì)算公式為：

相對(duì)含水量(RWC)=(葉鮮質(zhì)量-葉干質(zhì)量)/(葉飽和質(zhì)量-葉干質(zhì)量)×100%；

水分飽和虧缺(WSD)=100%-相對(duì)含水量[18]。

(2)葉水勢(shì)(WP)。采用 WP4C 露點(diǎn)水勢(shì)儀進(jìn)行測(cè)定。于干旱脅迫結(jié)束后第2天早上，選取生長(zhǎng)部位相同、長(zhǎng)勢(shì)基本一致的葉片測(cè)定葉水勢(shì)。每個(gè)處理測(cè)定10片葉，重復(fù)3次。

(3)SPAD值。采用日本生產(chǎn)的SPAD-520型葉綠素儀進(jìn)行測(cè)定。隨機(jī)選擇健康良好無病蟲害的葉片，每個(gè)葉片測(cè)量3個(gè)點(diǎn)取平均數(shù)，重復(fù)3次。

1.3.4 生化指標(biāo)測(cè)定 脯氨酸(Pro)含量采用酸性茚三酮法[19]測(cè)定，丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸(TAB)比色法[20]測(cè)定，過氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚法[21]測(cè)定，還原性糖(RS)含量采用蒽酮比色法[22]測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理

1.4.1 數(shù)據(jù)處理 利用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用R語言和Origin 2017作圖，利用SPSS 20. 0軟件進(jìn)行one-way方差分析，用Duncan’s法進(jìn)行多重比較。

1.4.2 隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià) 為了消除樹種之間的差異，采用隸屬函數(shù)法對(duì)綜合指標(biāo)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理[23]。若指標(biāo)與抗旱性呈正相關(guān)，計(jì)算公式為：

X(u)=(x-xmin)/(xmax-xmin)。

若指標(biāo)與抗旱性呈負(fù)相關(guān)，計(jì)算公式為：

X(u)=1-(x-xmin)/(xmax-xmin)。

式中：X(u)為抗旱性隸屬函數(shù)值；x為植物某一指標(biāo)的實(shí)測(cè)值，xmin和xmax分別為所有植物品種中某一指標(biāo)的最小值和最大值。

先求出3種沙棘屬植物在各干旱處理梯度下的抗旱性隸屬函數(shù)值，然后對(duì)每一指標(biāo)在不同干旱脅迫梯度下的隸屬函數(shù)值求平均值，隸屬函數(shù)值越大，則表明抗旱性越強(qiáng)。

1.4.3 主成分分析 利用數(shù)學(xué)降維思想，將原來多個(gè)變量轉(zhuǎn)化為相互獨(dú)立的少數(shù)變量，按照方差大小進(jìn)行排序，再根據(jù)方差累積貢獻(xiàn)率(>85%)來確定主成分，以方差累積貢獻(xiàn)率最大的為第一主成分，以此類推，有多少個(gè)變量就有多少個(gè)主成分。最后計(jì)算綜合得分情況，得分越高，則表明該種植物的抗旱性越強(qiáng)，反之越差[24]。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種沙棘屬植物在各干旱脅迫梯度下的生長(zhǎng)狀況

3種沙棘屬植物在各干旱脅迫梯度下的生長(zhǎng)狀況見表1。

表1 3種沙棘屬植物在干旱脅迫下的生長(zhǎng)狀況

由表1可知，在相同干旱脅迫梯度下，江孜沙棘的生長(zhǎng)狀況優(yōu)于云南沙棘和肋果沙棘；在干旱脅迫結(jié)束時(shí)，以江孜沙棘生長(zhǎng)狀況最為良好。

2.2 干旱脅迫對(duì)3種沙棘屬植物光合指標(biāo)的影響

圖1顯示，隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，3種沙棘屬植物凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2(Ci)濃度、蒸騰速率(Tr)和羥化效率(CE)的變化總體均呈下降趨勢(shì)。由圖1-a可知，在干旱脅迫處理期間，江孜沙棘Pn最大，云南沙棘最小。與CK組相比，干旱30 d時(shí)，江孜沙棘、云南沙棘和肋果沙棘的Pn分別下降了73.60%，88.23%和85.04%；說明隨著干旱脅迫時(shí)間的增加，江孜沙棘的Pn較云南沙棘和肋果沙棘下降慢。

由圖1-b可明顯看出，隨著干旱脅迫時(shí)間的增加，江孜沙棘Gs的下降幅度大于云南沙棘和肋果沙棘。與干旱0 d相比，干旱脅迫結(jié)束時(shí)，江孜沙棘、云南沙棘和肋果沙棘的Gs分別下降了85.21%，82.64%和79.03%。由圖1-c可以看出，整個(gè)干旱脅迫期間，江孜沙棘的Ci大于云南沙棘和肋果沙棘。由圖1-d可見，與干旱0 d相比，在干旱脅迫結(jié)束時(shí)，江孜沙棘、云南沙棘和肋果沙棘的Tr分別下降了80.80%，46.60%和61.66%。由圖1-e可見，干旱脅迫下3種沙棘屬植物的水分利用效率(WUE)有明顯差異，江孜沙棘總體大于云南沙棘和肋果沙棘。在干旱脅迫的0～20 d，江孜沙棘的WUE幾乎呈直線上升趨勢(shì)，在干旱脅迫20～30 d時(shí)，其WUE才呈下降趨勢(shì)；云南沙棘和肋果沙棘的WUE在整個(gè)干旱脅迫期間均呈下降趨勢(shì)，且云南沙棘的下降幅度大于肋果沙棘。由圖1-f可知，在干旱脅迫的0～20 d，3種沙棘屬植物江孜沙棘、云南沙棘和肋果沙棘的羧化效率(CE)均呈下降趨勢(shì)，其中肋果沙棘的下降幅度大于云南沙棘和江孜沙棘；在干旱脅迫的20～30 d，江孜沙棘的CE又開始呈上升趨勢(shì)，而云南沙棘和肋果沙棘仍呈下降趨勢(shì)，其中云南沙棘的下降幅度大于肋果沙棘。

2.3 干旱脅迫對(duì)3種沙棘屬植物葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

由圖2可以看出，隨著干旱脅迫時(shí)間的增加，3種沙棘屬植物電子傳遞速率(ETR)、實(shí)際光化學(xué)效率(YPSⅡ)、有效光化學(xué)效率(Fv′/Fm′)均呈下降趨勢(shì)，而光化學(xué)猝滅系數(shù)(qp)的表現(xiàn)并不相同。由圖2-a可見，與干旱0 d相比，干旱脅迫結(jié)束時(shí)江孜沙棘、云南沙棘和肋果沙棘的ETR分別降低了28.91%，52.62%和49.60%，其中以江孜沙棘的下降幅度最小。由圖2-b可知，江孜沙棘的YPSⅡ均高于云南沙棘和肋果沙棘。在整個(gè)干旱脅迫期間，江孜沙棘、云南沙棘、肋果沙棘的YPSⅡ分別為0.177～0.358，0.118～0.328 和0.110～0.290。由圖2-c可見，整個(gè)干旱脅迫期間，江孜沙棘有效光化學(xué)效率(Fv′/Fm′)總體最大，與干旱0 d相比，干旱脅迫結(jié)束時(shí)，江孜沙棘、云南沙棘、肋果沙棘的Fv′/Fm′分別下降了27.13%，36.82%和45.24%，說明干旱脅迫對(duì)江孜沙棘的Fv′/Fm′影響較小，對(duì)肋果沙棘的Fv′/Fm′影響最大。由圖2-d可知，云南沙棘和肋果沙棘光化學(xué)猝滅系數(shù)(qp)隨干旱脅迫處理時(shí)間的增加呈逐漸降低趨勢(shì)，而江孜沙棘的qp則呈先下降后上升趨勢(shì)。三者相比，江孜沙棘qp的變動(dòng)幅度最小。與干旱0 d相比，干旱脅迫結(jié)束時(shí)，江孜沙棘、云南沙棘和肋果沙棘的qp分別下降了25.40%，38.71%和42.32%。

圖2 干旱脅迫對(duì)3種沙棘屬植物葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

2.4 干旱脅迫對(duì)3種沙棘屬植物生理指標(biāo)的影響

由表2可知，隨著干旱脅迫時(shí)間的增加，3種沙棘屬植物葉片相對(duì)含水量(RWC)、葉水勢(shì)(WP)、SPAD值均呈下降趨勢(shì)，而水分飽和虧缺值(WSD)均呈上升趨勢(shì)。與CK相比，干旱脅迫結(jié)束時(shí)，江孜沙棘、云南沙棘和肋果沙棘的RWC分別下降了8.91%，19.13%和22.84%，WSD分別上升了27.24%，52.88%和80.88%。在干旱脅迫期間，江孜沙棘WP最高，肋果沙棘次之，云南沙棘最??；與CK組相比，干旱脅迫結(jié)束時(shí)江孜沙棘、云南沙棘和肋果沙棘的WP分別下降了93.12%，91.61%和94.62%。3種沙棘屬植物的SPAD值在各干旱脅迫梯度下均差異顯著(P<0.05)，江孜沙棘、云南沙棘、肋果沙棘的SPAD值在干旱脅迫處理期間分別為 38.007～54.347，29.423～72.897，33.157～68.529，其中以江孜沙棘SPAD值的變動(dòng)幅度最小。

表2 干旱脅迫對(duì)3種沙棘屬植物生理指標(biāo)的影響

2.5 干旱脅迫對(duì)3種沙棘屬植物生化指標(biāo)的影響

由表3可知，隨著干旱脅迫時(shí)間的增加，3種沙棘屬植物脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)含量及過氧化物酶(POD)活性的變化趨勢(shì)表現(xiàn)一致，總體均呈上升趨勢(shì)，而還原性糖(Rs)含量隨干旱脅迫的進(jìn)行變化不盡相同，其中江孜沙棘和云南沙棘呈先上升后下降趨勢(shì)，肋果沙棘呈減小趨勢(shì)。云南沙棘和肋果沙棘的Pro含量在各干旱脅迫處理間差異顯著(P<0.05)；干旱脅迫結(jié)束時(shí)，江孜沙棘、云南沙棘和肋果沙棘的Pro含量分別是CK的2.46，5.01和4.11倍。與CK相比，干旱脅迫結(jié)束時(shí)，江孜沙棘、云南沙棘和肋果沙棘的MDA含量分別增加104.48%，145.41%和54.74%。3種沙棘屬植物的POD活性在各干旱脅迫處理間均存在顯著差異(P<0.05)，整個(gè)干旱脅迫處理期間以云南沙棘的POD活性最高，江孜沙棘的POD最小;與CK相比，干旱30 d時(shí)江孜沙棘、云南沙棘和肋果沙棘的POD活性分別增加了358.05%，349.87%和780.40%。3種沙棘屬植物的Rs含量在各干旱脅迫處理間變化較大，整個(gè)干旱脅迫期間，江孜沙棘、云南沙棘、肋果沙棘的Rs含量為 5.894～11.893，1.907～10.448和4.358～14.383 mg/g。相對(duì)而言，江孜沙棘Rs含量的變動(dòng)范圍小于云南沙棘和肋果沙棘。

表3 干旱脅迫對(duì)3種沙棘屬植物生化指標(biāo)的影響

2.6 3種沙棘屬植物苗期抗旱性的隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)

林木苗期抗旱性受多個(gè)因素的影響，而單一指標(biāo)無法準(zhǔn)確全面反映植物的抗旱能力，因此采用隸屬函數(shù)對(duì)3種沙棘屬植物的光合指標(biāo)(Pn、Gs、Ci、Tr等)、生理生化指標(biāo)(葉片相對(duì)含水量、葉水勢(shì)、脯氨酸等)等18個(gè)指標(biāo)進(jìn)行苗期抗旱性綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果見表4。由表4可以看出，江孜沙棘、云南沙棘和肋果沙棘的隸屬函數(shù)平均值分別為0.562，0.392和0.436。由此可知，3種沙棘屬植物抗旱性強(qiáng)弱表現(xiàn)為江孜沙棘>肋果沙棘>云南沙棘。

表4 基于隸屬函數(shù)的3種沙棘屬植物苗期抗旱性綜合評(píng)價(jià)

2.7 3種沙棘屬植物苗期抗旱性的主成分分析及評(píng)價(jià)

采用最大方差旋轉(zhuǎn)法對(duì)3種沙棘屬植物光合、生理生化共18個(gè)指標(biāo)(X1～X18)進(jìn)行主成分分析，探尋影響沙棘屬植物抗旱性的關(guān)鍵指標(biāo)，得到主成分特征值、方差貢獻(xiàn)率和累積貢獻(xiàn)率見表5。

表5 3種沙棘屬植物18個(gè)指標(biāo)的主成分分析得分矩陣

由表5可知，以特征值>1提取4個(gè)主成分，其中3個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率分別為39.770%，31.812%和19.835%，方差累積貢獻(xiàn)率達(dá)到91.417%，說明這3個(gè)主成分包含了3種沙棘屬植物18個(gè)指標(biāo)的大部分信息，可將原來的18個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為3個(gè)相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)，用于沙棘屬植物抗旱性的綜合評(píng)價(jià)。第1主成分中Pn、Gs、CE、YPSⅡ、ETR、qp、WP、SPAD值的載荷值較高，說明在第1主成分中Pn、Gs、CE等8個(gè)指標(biāo)為主要因子；第2主成分中WUE、RWC、Rs的載荷值較高，說明第2主成分中WUE、RWC、Rs為主要因子；第3主成分中Ci、Tr、Fv′/Fm′的載荷值較高，說明第3主成分中Ci、Tr、Fv′/Fm′為主要因子。

用Z1、Z2、Z3等3個(gè)主成分代替原來的18個(gè)指標(biāo)，根據(jù)表5計(jì)算特征向量值，并作為各主成分因子的系數(shù)，得出各主成分的線性組合(其中X1～X18為表5中各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的變量)為：

Z1=0.269X1+0.275X2+0.183X3-0.016X4+0.218X5+0.292X6+0.265X7+0.26X8+0.175X9+0.326X10+0.197X11-0.197X12+0.261X13+0.323X14-0.256X15-0.244X16-0.187X17-0.008X18；

Z2=0.209X1+0.118X2+0.207X3+0.06X4-0.262X5+0.228X6+0.221X7+0.256X8+0.033X9-0.031X10+0.331X11-0.331X12+0.250X13+0.163X14-0.222X15-0.254X16-0.284X17+0.371X18；

Z3=0.204X1+0.220X2+0.358X3+0.503X4-0.239X5+0.038X6+0.211X7-0.006X8+0.442X9+0.066X10+0.134X11-0.134X12+0.199X13+0.079X14-0.252X15-0.142X16-0.235X17+0.072X18。

以選取的3個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率(α1、α2、α3)作為權(quán)重，構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)方程為：F=α1Z1+α2Z2+α3Z3，即F=0.397 70Z1+0.318 12Z2+0.198 35Z3，由此計(jì)算綜合評(píng)價(jià)值F。

根據(jù)上述公式計(jì)算不同干旱脅迫梯度條件(0(CK)，10，20，30 d)下3種沙棘屬植物的綜合評(píng)價(jià)值，得到其平均值見表6。由表6可以看出，江孜沙棘綜合評(píng)價(jià)值最高(0.985)，肋果沙棘次之(-0.437)，云南沙棘最低(-0.548)，表明3種沙棘屬植物抗旱能力的強(qiáng)弱順序依次為：江孜沙棘>肋果沙棘>云南沙棘。

表6 3種沙棘屬植物抗旱性評(píng)價(jià)的綜合評(píng)價(jià)值及排名

3 討論與結(jié)論

光合作用是研究植物有機(jī)物積累的基礎(chǔ)，光合速率是植物生長(zhǎng)狀況和抗逆性的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，干旱脅迫下植物光合速率下降的主要原因是植物因干旱造成損傷所致[25]。本研究表明，隨著干旱脅迫處理時(shí)間的增加，3種沙棘屬植物的Pn、Gs、Ci、Tr總體均呈下降趨勢(shì)，這與趙瑜琦等[26]的研究結(jié)果一致。有研究表明，干旱脅迫條件下，植物光合作用受到抑制有氣孔和非氣孔兩種因素，而Ci由下降轉(zhuǎn)變?yōu)樯仙欠菤饪滓蛩厮耓27-28]。本研究中，3種沙棘屬植物Pn、Ci在干旱脅迫條件下均表現(xiàn)出降低趨勢(shì)，說明在干旱脅迫下3種沙棘屬植物光合作用下降的主要原因是氣孔因素作用的結(jié)果。各干旱脅迫處理期間，3種沙棘屬植物Pn大小依次表現(xiàn)為江孜沙棘>肋果沙棘>云南沙棘，干旱脅迫結(jié)束后，江孜沙棘Pn下降幅度最小，說明干旱脅迫對(duì)江孜沙棘光合作用的影響較小；隨著干旱脅迫處理時(shí)間的增加，江孜沙棘Gs、Tr的下降幅度均大于云南沙棘和肋果沙棘，說明江孜沙棘關(guān)閉氣孔，減少水分散失的自我保護(hù)能力強(qiáng)于云南沙棘和肋果沙棘。干旱脅迫條件下，江孜沙棘水分利用效率(WUE)總體大于云南沙棘和肋果沙棘，說明3種沙棘屬植物如果通過光合作用產(chǎn)生相同的干物質(zhì)時(shí)，江孜沙棘消耗的水分較少，節(jié)水能力強(qiáng)于云南沙棘和江孜沙棘。

植物葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)可快速、靈敏地反映逆境中植物光合作用的變化，是研究植物光合作用的探針[29-32]。本研究中，3種沙棘屬植物光合電子傳遞速率(ETR)、YPSⅡ、Fv′/Fm′均隨干旱脅迫時(shí)間的增加呈下降趨勢(shì)，說明干旱脅迫處理降低了光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)中的電子產(chǎn)量和電子傳遞速率，抑制了電子的活性，從而導(dǎo)致3種沙棘屬植物光合效率降低；隨干旱脅迫時(shí)間的增加，江孜沙棘ETR、Fv′/Fm′下降幅度最小，說明江孜沙棘PSⅡ抵御干旱脅迫的能力強(qiáng)于云南沙棘和肋果沙棘。隨干旱脅迫時(shí)間的增加，3種沙棘屬植物qp變化差異較大，云南沙棘和肋果沙棘qp隨干旱脅迫時(shí)間的增加呈降低趨勢(shì)，江孜沙棘則呈先下降后上升趨勢(shì)，其中江孜沙棘變動(dòng)幅度小于云南沙棘和肋果沙棘，說明隨著干旱脅迫時(shí)間的增加，江孜沙棘吸收的光能用于化學(xué)反應(yīng)的份額相對(duì)較為穩(wěn)定。

植物葉片含水量(RWC)、水分飽和虧缺值(WSD)是植物抗旱能力評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)[33]。有研究表明，植物葉片的RWC越高、WSD越低，說明植物抗旱性越強(qiáng)，反之越弱[34]。本研究中，隨著干旱脅迫時(shí)間的增加，3種沙棘屬植物的RWC均呈下降趨勢(shì)，而WSD呈上升趨勢(shì)；干旱脅迫處理結(jié)束時(shí)，江孜沙棘RWC的下降幅度和WSD的上升幅度最小，肋果沙棘RWC的下降幅度和WSD的上升幅度最大，說明3種沙棘屬植物中，江孜沙棘葉片的保水能力最強(qiáng)，肋果沙棘失水最嚴(yán)重。水勢(shì)(WP)是植物水分虧缺狀況的一個(gè)重要衡量指標(biāo)[35]。本研究中，3種沙棘屬植物的水勢(shì)均隨干旱脅迫處理時(shí)間的增加呈下降趨勢(shì)，說明在干旱脅迫逆境中，3種沙棘屬植物均可通過降低葉片水勢(shì)來調(diào)節(jié)體內(nèi)的水分梯度，從而增強(qiáng)吸水能力，這是植物適應(yīng)干旱環(huán)境的一種自我調(diào)節(jié)[36]。整個(gè)干旱脅迫期間，江孜沙棘WP最高，云南沙棘最小；干旱脅迫結(jié)束時(shí)，肋果沙棘WP下降幅度最大，說明肋果沙棘在干旱環(huán)境中葉片失水較多，保水能力最差。SPAD值是植物葉綠素含量的直接體現(xiàn)，可反映植物的生長(zhǎng)狀況和光合能力，隨著干旱脅迫程度的增加，不同植物的葉綠素變化存在差異[37]。在本研究中，3種沙棘屬植物的SPAD值均隨著干旱脅迫時(shí)間的增加呈下降趨勢(shì)，說明在干旱脅迫條件下，3種植物葉綠素合成受阻，降解加快，導(dǎo)致SPAD值下降。在整個(gè)干旱脅迫期間，江孜沙棘SPAD值的變化幅度最小，說明3種沙棘屬植物中，干旱脅迫對(duì)江孜沙棘葉片葉綠素代謝的影響較小。

丙二醛(MDA)是反映植物細(xì)胞膜脂氧化的重要指標(biāo)[38]。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著干旱脅迫時(shí)間的增加，3種沙棘屬植物葉片的MDA均呈增加趨勢(shì)，說明干旱脅迫可加劇3種沙棘屬植物膜脂的氧化作用，從而使植物細(xì)胞透性增大。在干旱脅迫結(jié)束時(shí)，云南沙棘MDA上升幅度最高，肋果沙棘最小，說明肋果沙棘細(xì)胞受傷程度最輕，云南沙棘最嚴(yán)重。滲透調(diào)節(jié)是植物適應(yīng)干旱脅迫環(huán)境的一種重要機(jī)制，而脯氨酸(Pro)是滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，其在干旱脅迫條件下呈上升趨勢(shì)。有研究表明，在干旱脅迫條件下，Pro變化幅度越小的植物耐旱性越強(qiáng)[39]。本研究表明，3種沙棘屬植物的Pro隨干旱脅迫時(shí)間的增加均呈上升趨勢(shì)；干旱脅迫結(jié)束時(shí)，江孜沙棘、云南沙棘和肋果沙棘的Pro含量分別是CK的2.46，5.01和4.11倍，說明在整個(gè)干旱脅迫期間，江孜沙棘Pro變化幅度最小，耐旱性最強(qiáng)。過氧化物酶(POD)是植物細(xì)胞膜脂過氧化防御系統(tǒng)中的保護(hù)酶之一，干旱脅迫會(huì)導(dǎo)致植物細(xì)胞POD活性升高[40]。本研究中，3種沙棘屬植物的POD活性在各干旱脅迫處理間均存在顯著差異(P<0.05)，且均隨干旱脅迫時(shí)間的增加呈上升趨勢(shì)；整個(gè)干旱脅迫期間，云南沙棘POD活性最高，江孜沙棘最小，干旱脅迫結(jié)束時(shí)，肋果沙棘POD活性上升幅度最大，說明相比較而言，3種沙棘屬植物中，肋果沙棘植物葉片細(xì)胞在干旱脅迫下積累的過氧化類物質(zhì)較多，受到的脅迫程度較大，抗旱性較弱。3種沙棘屬植物還原性糖(Rs)含量的變化在干旱脅迫條件下存在差異，隨著干旱脅迫時(shí)間的增加，肋果沙棘還原性糖含量呈下降趨勢(shì)，江孜沙棘和云南沙棘則呈先上升后下降趨勢(shì)，造成江孜沙棘和云南沙棘Rs升高的主要原因，是其在干旱脅迫條件下光合作用受到抑制，使Rs不能被正常利用，從而造成Rs的積累。

綜上所述，西藏常見植物的抗旱性研究是個(gè)極其復(fù)雜的過程，單從一個(gè)或幾個(gè)指標(biāo)無法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)3種沙棘屬植物抗旱性的強(qiáng)弱，所以采用隸屬函數(shù)和主成分分析對(duì)18個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。本研究表明，采用隸屬函數(shù)和主成分分析對(duì)西藏3種沙棘屬植物抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果表現(xiàn)一致，其抗旱能力依次為江孜沙棘>肋果沙棘>云南沙棘，說明3種沙棘屬植物中，江孜沙棘抗旱性最強(qiáng)，是西藏干旱半干旱地區(qū)造林的首選樹種。