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生物炭缓解山定子盐胁迫的生理基础研究

刘城志  
【摘要】:生物炭由于其具有多孔和内含多种物质,不仅能够吸附土壤中的有害物质还可以分解出一些必需元素来促进植株生长发育,有研究表明,生物炭对于土壤改良方面有很大的作用,例如改善土壤理化性质、活化土壤、持留土壤养分、增进土壤肥力,进而提高植株的发芽率、幼苗植株的存活率和植株的抗逆性,促进植物生长。土壤盐碱化严重影响作物的生长和产量,因此本试验研究添加生物炭对盐胁迫下山定子的影响。试验以当年生山定子实生苗为试材,设置短期高浓度盐处理(0.4%)和长期低浓度盐处理(0.2%),研究生物炭(20%)缓解山定子植株盐胁迫的生理基础。测定的指标分为两个方面,地上部分包括植株的生长量和叶片光合荧光;地下部分包括根系形态、活性氧清除系统、谷胱甘肽循环、对矿质元素的吸收。试验结果如下:1.在高浓度盐胁迫下,叶片净光合速率(Pn)明显下降,胞间二氧化碳浓度(Ci)显著升高,蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均下降,生物炭处理中Pn提高了36.0%,Ci降低了16.8%,Tr提高了25.0%,Gs提高了25.9%。在低浓度盐胁迫下,Pn明显下降,Ci浓度升高,Tr和Gs下降,生物炭处理中Pn提高了12.5%,Ci降低了2.6%,Tr和Gs分别提高了10.7%和25.4%。2.在高浓度盐胁迫下,根系活力明显降低,根系丙二醛含量明显升高,生物炭处理中根系长度提高了12.0%,根尖数目提高了21.9%,根系均直径提高了7.0%,分叉数提高了10.3%,根系活力提高了12.0%,根系丙二醛含量降低了70.9%。在低浓度盐胁迫下,根系长度、根尖数、根均直径、分叉数的生长均受到抑制;生物炭处理能够有效缓解盐胁迫对山定子根系形态的影响,根系长度、根尖数、根均直径、分叉数分别提高了7.6%、15.2%、9.0%和6.0%。3.在高浓度盐胁迫下,根系抗氧化酶活性明显下降,生物炭处理中过氧化物酶活性提高约一倍,超氧化物歧化酶活性升高了20.0%,过氧化氢酶活性升高了14.5%,抗坏血酸过氧化物酶活性升高了43.8%,脱氢抗坏血酸还原酶活性升高了8.1%,单脱氢抗坏血酸还原酶活性升高了12.8%。4.在高浓度盐胁迫下,根系谷胱甘肽循环的酶活性下降,生物炭处理中谷胱甘肽还原酶活性升高了43.9%,谷氨酰胺合成酶活性升高了2.6%,谷氨酸合成酶活性升高了10.7%,谷氨酸脱氢酶活性升高了14.8%。5.在高浓度盐胁迫下,除钠元素外根系对其他矿质元素的吸收都受到明显的抑制,对钠元素的吸收呈上升趋势。生物炭处理显著降低了根系对钠元素的吸收;而对于其他元素的吸收有不同程度的缓解作用,显著提高了对钾、磷、铜、镁、锰的吸收,分别提高了90.0%、90.0%、90.0%、80.0%和80.0%,明显提高了对锌、钙、氮、铁的吸收,分别提高了45.0%、48.0%、53.8%和60.0%。6.在低浓度盐胁迫下,植株生长发育受到明显抑制,主要表现为株高、茎粗、植株的增长量均受到抑制;生物炭处理能够有效缓解盐胁迫对山定子形态指标的影响,能够使株高、茎粗分别提高3.3%和2.0%,而根、茎、叶的增长量分别提高了36.6、68.0%和45.0%。


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