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土壤营养空间条件和低氧胁迫对平邑甜茶和樱桃生理特性的影响

生利霞  
【摘要】: 根系是果树与土壤相互作用的纽带,土壤环境条件的改变会影响根系的发生与功能,进而影响地上部的生长。研究土壤营养空间条件对果树根系的影响,对于合理制定果树栽培与土壤管理措施具有重要意义。 一、采用控制营养液溶氧浓度的方法,研究了不同程度的低氧胁迫对平邑甜茶幼苗生物量、根系活力、根系呼吸速率以及氮代谢相关酶活性的影响。结果表明:低氧胁迫抑制了植株的生长,营养液溶氧浓度越低,抑制作用越明显;低氧处理前期根系呼吸速率也受到了明显地抑制,并且溶氧浓度越低抑制作用越强,但随处理时间的延长,抑制作用降低,而幼苗根系活力则先急剧升高后急剧下降;低氧胁迫诱导了硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合酶(GS)的活性,溶氧浓度越低酶活性增加幅度越大;而对谷氨酸脱氢酶(NADH-GDH)的活性先抑制后促进。平邑甜茶可通过增加呼吸消耗、改变代谢途径来缓解低氧逆境伤害。 二、以樱桃组培苗‘吉塞拉5号’为试材,采用营养液水培控制溶氧浓度的方法,研究短期低氧条件对其生理特性的影响,以及氮和钙在樱桃低氧胁迫中的生理功能及其作用机理。旨在探讨低氧胁迫对樱桃的伤害机制,寻找克服或缓解低氧伤害的方法,为樱桃栽培管理提供依据。主要结果如下: 1.低氧胁迫下,樱桃植株自身会产生应激反应来抵抗逆境伤害,表现为脯氨酸含量增加,根系活力、保护酶(SOD、POD、CAT)活性、NR活性、GS活性在处理初期升高,NADH-GDH活性在处理中期也受到一定的诱导。但随着胁迫时间的延长,胁迫加剧,植株自身的防御系统被破坏,樱桃叶片和根系的SOD、POD活性在2天后降低,而CAT、NR活性在4天时降低,根系活力、GS和NADH-GDH活性在6天时降低。经过8天的低氧处理后,樱桃叶绿素含量及光合能力下降,可溶性蛋白含量降低,植株的合成代谢下降;根系活力降低、根系呼吸速率下降,导致细胞能量不足,根系吸收功能降低;O2.-产生速率、H2O2及MDA含量升高,对膜系统破坏加重;这一系列的变化最终导致樱桃植株生物量下降。 2.低氧胁迫下,营养液加钙处理可以缓解樱桃的低氧伤害。与低氧处理相比,低氧加钙处理的樱桃植株叶绿素含量和光合能力升高,同时植株的保护酶(SOD、POD、CAT)活性增加,O2.-产生速率、H2O2及MDA含量降低,对植株的伤害降低;根系活力和根系呼吸速率升高,为植株根系吸收作用提供了足够的能量;氮代谢相关酶(NR、GS)活性也升高,为糖酵解提供NAD+,保证了糖酵解和电子传递的顺利进行,降低了对线粒体的伤害,最终减轻了对植株生长的抑制作用。且钙离子含量为10 mmol·L-1的处理效果好于5mmol·L-1的处理。而低氧缺钙处理各生理指标变化与之相反。由此表明适当提高生长介质Ca2+浓度是缓解樱桃低氧胁迫的一个有效方法。 3.低氧胁迫下,营养液加氮处理减轻了低氧胁迫对樱桃的伤害,这可能与硝酸还原酶的代谢有密切的关系。与低氧处理相比,低氧加氮处理使植物体代谢原料充足,保证了各类酶蛋白的合成,提高了可溶性蛋白和脯氨酸含量;叶绿素的含量提高、光合能力增强;NR活性升高,能不断地将硝酸盐还原,为电子传递提供受体,降低了电子传递阻力,降低了活性氧水平和MDA含量,提高了保护性酶(SOD、POD、CAT)活性,缓解了对线粒体及各类膜系统的伤害,同时又生成各类中间产物为合成代谢提供了原料;GS、NADH-GDH活性升高及时同化了硝酸还原生成的NH4+,避免了铵毒害。氮含量为22.5mmol·L-1的处理效果好于15mmol·L-1的处理。低氧缺氮处理各指标与之变化相反。 三、以平邑甜茶为试材,分别用容重为1.1、1.3和1.5g/cm3的土壤盆栽,研究不同土壤紧实度对平邑甜茶幼苗生物量、根系生长和代谢的影响,旨在为苹果栽培管理提供指导。结果表明: 土壤紧实度增加显著抑制平邑甜茶地下部分的生长,表现为地下部鲜重和干重、根系长度、侧根数量以及生长根和细根的质量、总表面积和总长度均随着土壤容重的增加而降低;而植株的高度、地上部鲜重和干重均以中等紧实度的B处理最高;随着土壤容重的增加,平邑甜茶根系活力、新生根的呼吸速率显著降低;细根的呼吸速率则随着容重的增加而增加;叶片和根系硝态氮含量随土壤容重的增加而增加;铵态氮含量叶片和根系变化一致,均是B处理最高,紧实度大的C处理次之,紧实度小的A处理最低;叶片NR活性随着土壤容重的增加而降低;而根系NR活性B处理略高于A处理,C处理显著低于A、B处理。叶片GS活性以B处理最高,C处理最低。而根系GS活性随着容重增加而升高,说明土壤紧实度能直接影响植株氮代谢活动,进而影响植株对养分的吸收和利用。 四、以平邑甜茶实生苗为试材,研究了粘土和不同量有机肥料组配对其光合作用、根系构型及根系活力和根系呼吸速率的影响,以及介质转换对其根系诱导和生理特性的影响。主要结果如下: 1.与粘土和壤土处理相比,在粘土中加入有机肥的处理由于改善了土壤的质地和营养状况,显著提高了叶绿素含量、净光合速率、株高、干茎、地上、地下鲜重、根系活力和根系呼吸速率,且粘土:有机肥=2:1处理高于粘土:有机肥=3:1处理。粘土:有机肥=2:1处理的生长根和细根的长度、面积高于粘土和壤土处理,而粘土:有机肥=3:1处理的生长根面积低于壤土处理,其它指标高于壤土和粘土处理,所有指标低于粘土:有机肥=2:1处理。 2.粘土转入壤土处理(A)的平邑甜茶,其地上、地下部鲜重、侧根角度高于粘土处理(C)、壤土转入粘土的处理(B),但低于壤土处理(D);主根直径高于壤土转入粘土的处理而低于粘土和壤土处理;侧根数量最低;内层细根的质量、面积、长度、直径最低,而外层细根的质量、面积、长度、直径高于壤土转入粘土的处理而低于壤土处理。壤土转入粘土的处理地上、地下鲜重、主根直径最低,侧根数量最多;内层细根的质量、面积、长度、直径最高,而外层细根的质量、面积、长度最低,直径略高于粘土处理。内部细根的根系活力由高到底为壤土壤土转入粘土的处理粘土转入壤土的处理粘土,外层细根为壤土粘土转入壤土的处理粘土壤土转入粘土的处理。外层细根硝态氮含量由高到低为粘土处理壤土处理壤土转入粘土的处理粘土转入壤土处理,铵态氮含量由高到低顺序为粘土处理壤土处理壤土处理粘土处理。外层细根NR、GS活性以粘土转入壤土处理最高、其次为壤土处理、粘土处理,而壤土转入粘土的处理最低。


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