张帆[1]2002年在《水培模拟营养胁迫对杉木人工林更新影响的调控研究》文中研究说明杉木是我国重要的人工造林树种，但近年来的集约化营林生产和人工林产区的酸沉降导致了林地土壤酸化，林分生产力下降。作为酸化土壤上最主要的植物生长限制因素的Al胁迫逐渐上升为引起杉木人工林更新困难的主要原因之一。对杉木人工林Al胁迫的研究，目前只进行过林地土壤Al毒害阈值的界定，对缓解途径的研究尚未涉及。营养调控是治理发生Al胁迫的酸化土壤和改造已受到Al胁迫的林分的有效而实际的途径之一，但目前国内外对这一内容的研究较少。本研究拟为通过营养调控缓解杉木人工林Al胁迫对策的提出提供基础和理论依据。 研究采用室内水培模拟试验，通过研究Ca、P和N素作为单一营养调控因素对Al胁迫下3月龄杉木实生苗生长的影响，分析探讨了各因素缓解Al胁迫的能力与机制，及其有效缓解Al胁迫对杉木幼苗生长抑制作用的浓度水平。研究结果表明： 1、Al浓度为1mmol·L~(-1)时能严重影响3月龄杉木实生苗的生长。提高培养液Ca/Al、P/Al、NH_4~+-N/Al或NO_3~--N/Al(摩尔比)，均能够不同程度缓解Al胁迫。其共同的原因在于调控因素水平的提高相应增加了培养液离子强度，使得Al活度降低，减少了幼苗对Al的吸收。 2、提高培养液Ca浓度能通过Ca与Al竞争性的拮抗作用抑制幼苗对Al的吸收。并提高培养液pH值，改变Al形态，降低环境中同浓度Al对植物的毒性。从而促进Al胁迫下幼苗的生长。本试验条件下，培养液Ca/Al≥2.8086(摩尔比)是Ca有效缓解Al胁迫的浓度水平。 3、提高培养液P/Al值主要是通过P与Al在幼苗体内的聚合作用，形成毒性较低的Al—P聚合体，并限制Al在幼苗体内的转运，减少其与Al敏感细胞器的接触，从而降低幼苗体内Al的毒性。本试验中，培养液P/Al≥4.5089(摩尔比)时，能显着缓解Al对幼苗生长的影响。 4、增加培养液NH4_~+-N的量能部分缓解杉木幼苗受到的Al胁迫。本试验中，培养液NH_4~+-N/Al≥4.7087(摩尔比)时，其对Al胁迫下杉木幼苗生长的促进作用较为显着。但NH_4~+-N缓解Al对幼苗抗氧化系统损伤的作用及促进根系完整发育的作用不如Ca和P有效。其作用机理可能在于抑制植物对Al的吸收。 5、提高培养液NO_3~--N浓度对促进Al胁迫下杉木幼苗生长的作用较小。这种促进作用并非来自其提高环境pH的能力，很可能只是由于提高了培养液离子强度，减小了Al与幼苗根系接触几率的原因。
吴鹏飞[2]2009年在《P高效利用杉木无性系适应环境磷胁迫的机制研究》文中研究说明杉木[Cunninghamia Lanceolata (Lamb.) Hook]是我国南方最重要的造林树种之一。随着杉木造林面积的不断扩大,阔叶林面积锐减,杉木越来越多地在同一林地上连续栽植,多代连栽导致林地生产力下降,出现了人工林经营的“第二代效应”,已严重影响了杉木人工林的持续经营。我国南方林区20世纪80 - 90年代营造的大面积杉木速生丰产林,多已进入主伐阶段,均面临二代更新问题。目前杉木人工林地力衰退防治措施主要是通过改良土壤条件来促进杉木生长,这种传统的改地适树防治方法较少考虑通过选择养分利用效率高的基因型来适应林地的土壤条件,特别是对在较低肥力水平的林地上能获得高产的营养高效利用基因型研究甚少,当前速生的杉木基因型对林地养分的利用效率不一定是最高,有的是以牺牲林地的养分为代价来获得高产,这种基因型虽然速生,但对地力消耗也大,因此截止目前有关杉木人工林地力衰退降防治效果不明显,仍未研究出可供生产上大面积推广应用的防治杉木连栽生产力下降的有效措施,因此如何解决南方林区大面积杉木林退化地的造林更新成为当前林业生产中急需解决的重大课题。本文针对南方林区土壤有效磷低但全磷丰富的特点,从提高杉木对林地磷素的利用效率入手,通过对我国杉木中心产区不同杉木无性系子代测定林生长和磷素利用特性的全面调查,进行不同杉木无性系子代测定林生长和P素利用效率的比较研究,在此基础上初步筛选出P高效利用杉木速生无性系。利用初选的12个P高效利用速生杉木无性系为研究对象,通过均一性磷胁迫模拟试验,分析不同杉木无性系对环境低磷胁迫的形态学和生理学响应差异,探讨P高效利用杉木无性系适应低磷胁迫内在机制,进一步筛选对土壤难溶性磷活化能力高和耐低磷能强的P高效利用杉木无性系。最后利用对土壤难溶性磷活化能力高和耐低磷能强的2个P高效利用杉木无性系进行异质供磷胁迫模拟试验,通过设计不同钙梯度低磷水培处理,通过异质供磷胁迫条件下杉木无性系形态学和生理学特异性指标的测定,探讨钙在P高效利用杉木无性系对环境低磷胁迫信号感受中的作用,分析P高效利用杉木无性系适应环境磷胁迫的内在机制,为揭示杉木耐低磷营养性状的生态遗传和完善林木营养遗传学方法提供科学依据。主要的研究结果如下:1、7年生84个不同杉木无性系子代测定林的生长存在明显差异。不同无性系子代测定林树高、胸径和材积的年均生长量分别为0.84 m·a-1、1.12 cm·a-1、0.0036 m3·a-1。初步筛选出M8、M10、M11、M23、M28、M29、M30、M32、M33、M34、M101、M102、M136、M151、M211、M239和M249等17个速生杉木无性系,占参试无性系总数的19.77 %。2、17年生45个不同杉木无性系子代测定林的生长存在明显差异。不同杉木无性系子代测定林树高、胸径和材积的年均生长量分别为0.94 m·a-1、1.22 cm·a-1、0.0161 m3·a-1。初步筛选出了M17、M34、M35、M40和M43号等5个速生无性系,占参试无性系总数的11.11 %。与初级嫁接种子园实生苗相比,17个无性系树高、胸径和材积平均现实增益值分别为11.81 %、15.50 %和37.16 %。3、17年生不同杉木无性系的全树P利用效率平均为4886.67 g·g-1。其中M1利用效率最高,是不同无性系平均值的1.27倍,依次排序为M17>M10>M9>M45>M23>M41>M3>M19>M24>M43>M8>M25>M37>M34。不同无性系干材P利用效率大小排序为M1>M10>M9>M17>M41>M23>M19>M45>M3>M43>M8>M25>M24>M37>M34,其中M1比平均值增加25.84 %,是M34的1.57倍。4、初选21个P高效利用杉木速生无性系在不同P处理条件下根系生长差异明显。难溶性Fe-P充足处理中,不同杉木无性系根系长度、表面积、平均直径和体积的平均值分别为15.58 m、566.56 cm2、0.77 mm和17.13 cm3,其中M8、M9、M11、M39和M302的根系发育较好,说明这7个杉木无性系在土壤有效态磷匮乏但难溶性磷丰富的逆境中根系觅养能力较强。缺磷处理中M1、M3、M9、M17、M21和M302根系发育较好,可见这4个杉木无性系耐磷饥饿能力较强。5、初选21个P高效利用杉木速生无性系在不同P处理条件下生物量差异较大。与正常供磷相比,难溶性磷充足处理条件下生物量平均增加24.06 %,其中M302、M9、M8、M1、M11、M17、M39和M19增幅较大,说明它们在有效磷缺乏但难溶性铁磷充足逆境中觅养能力较强,在体内抗逆机制调节作用下生物量反而高于正常供磷。缺磷处理中,不同杉木无性系生物量平均减小31.97 %,其中M39、M1和M302耐磷饥饿能力较强,保持较高生产力,这可能与其体内磷素利用效率较高有关。6、不同P处理对初选21个P高效利用杉木无性系体内P素积累与分布影响不同。参试21个不同杉木无性系各器官P素含量平均值的高低均表现为:叶>根>茎。其中根P素含量受低磷胁迫影响显着,这可能是杉木无性系遭遇低磷胁迫时,一方面体内P素向地下部转移,提高根系生产力,以增强对土壤P素的觅养能力;另一方面是由于根系活化了土壤中难溶性磷而使根的P素含量增多。铁磷处理中,M5、M17、M19、M21、M24、M37、M41、M48和M302号杉木无性系根P素含量较高;缺磷处理中,M3、M4、M5、M19、M21、M24、M28、M39、M102和M302根P素含量较高。7、不同P处理对不同杉木无性系P素利用效率的影响存在差异。在正常供磷、铁磷处理和缺磷处理中,参试21个杉木无性系PUE的平均值分别为1.826 kg·g-1、1.663 kg·g-1和1.814 kg·g-1。铁磷处理条件下M3、M4、M19和M38号杉木无性系PUE比正常供磷处理大,增幅为2.48 %～28.04 %;缺磷处理条件下M41、M1、M19、M9、M17、M11、M37、M24、M21和M211均比正常供磷处理大。8、随着低磷胁迫时间的延长,参试21个不同杉木无性系叶绿素总量的平均值表现出先快速增加,再缓慢增加的趋势;铁磷处理表现出同样变化规律。缺磷处理中,叶绿素总量先迅速增加,后增加速度变缓,最后减小。铁磷处理的胁迫末期,M3、M18、M24和M102号杉木无性系叶绿素总量的增幅比正常供磷处理大。缺磷处理的胁迫末期仅有M5、M18和M41等3个杉木无性系叶绿素总量增幅比正常供磷处理大。9、低磷胁迫越严重,杉木叶片MDA含量升高越快。随着试验时间的延长,正常供磷处理中参试21个不同杉木无性系叶片MDA含量的平均值表现为先缓慢下降,再较大幅度下降,最后缓慢增加的变化趋势;铁磷处理变化规律与正常供磷处理相似;缺磷处理表现出不同变化规律:先缓慢上升,再急剧下降,最后缓慢增加。与正常供磷处理的胁迫末期相比,铁磷处理中M4、M19、M39、M102、M211和M302叶片MDA含量增幅较小,;缺磷处理中是M4、M5、M11、M18、M37、M38、M48和M211叶片MDA含量增幅较小。10、随着试验时间的延长,不同P处理中参试21个杉木无性系叶片可溶性蛋白含量的变化表现出相似的规律:升高→下降→缓慢下降至胁迫前水平。但不同杉木无性系叶片可溶性蛋白含量的变化规律差异悬殊。与正常供磷处理中杉木无性系叶片可溶性蛋白含量的增幅相比,铁磷处理胁迫初期,M1、M3、M4、M8、M18、M19、M24、M28、M37、M38、M48和M211号的增幅较大,表明这12个无性系对低磷胁迫较敏感,可能是由于它们能够迅速启动体内酶等抗逆蛋白活性物质的生物合成;至胁迫末期,M11、M18、M19、M37、M38和M211的增幅较大,可能是铁磷处理逆境条件下这6个杉木活化难溶性铁磷能力较强,有效缓解了体内正常蛋白质合成受阻困境,且抗逆蛋白合成能力较高。缺磷处理低磷胁迫初期时,M1、M3、M4、M8、M9、M11、M19、M21、M24、M28、M38、M39、M41、M48和M211号的增幅较大;至胁迫末期,M3、M4、M11、M18、M19、M21、M24、M38、M39和M211号的增幅较大。11、随着试验时间的延长,铁磷处理和缺磷处理条件下初选21个P高效利用杉木速生无性系叶片APA活性的平均值的变化规律与正常供磷处理相似:缓慢下降→升高→下降至较低水平的变化规律。然而,不同杉木无性系叶片APA活性的变化规律差异显着。铁磷处理胁迫初期, M1、M8、M9、M11、M17、M19、M39、M48和M211叶片APA活性增幅比正常供磷处理大;至胁迫末期,M3、M5、M8、M9、M11、M18、M19、M24、M28、M37、M38、M39和M211比正常供磷处理大。缺磷处理低磷胁迫初期,M1、M8、M38、M41和M211叶片APA活性增幅比正常供磷处理大;胁迫末期M1、M3、M5、M8、M18、M19、M24、M28、M37、M39、M102、M211和M302比正常供磷处理大。12、初选21个P高效利用杉木速生无性系在不同P处理条件下干物质积累与各生理学指标之间相关性不强,但与不同形态学指标密切相关。铁磷充足处理中,根长、根表面积、根直径和根体积的增量与杉木无性系干物质积累量的相关系数分别达0.640、0.686、0.682和0.658,P值检验均呈极显着相关;缺磷处理条件下,根长、根面积和根体积对干物质产量影响显着,苗高也是决定干物质积累的相关因子之一。PUE与不同形态学指标相关性不大,不同生理学指标中叶绿素a和叶绿素总量均与杉木无性系PUE呈显着负相关。铁磷处理中,杉无性系PUE与叶片可溶性蛋白含量和APA活性分别呈显着水平和极显着水平,说明在林地有效磷匮乏但全磷丰富条件下,叶片的可溶性蛋白含量及APA活性可以作为评价筛选P素高效利用杉木无性系的可靠生理指标。13、参试21个杉木无性系中M39号杉木无性系在有效磷匮乏全磷丰富的环境中适应性较强,且能保持较高的生物量积累速度,对P素的利用效率也较高,属于P高效利用杉木速生基因型;而M3、M4、M18、M19和M38的PUE较高但生物量产量较低,M1、M8、M9、M11、M17和M302具速生丰产特性,但PUE较低,可见这11个杉木无性系的开发潜力大,建议加强改良研究。缺磷处理试验表明:M1号杉木无性系耐磷饥饿特性明显,在极度缺磷的逆境中,能维持较高的根生长和干物质积累速度,可作为杉木营养遗传学研究的首选材料;M9号杉木无性系在完全缺P逆境中PUE较高,根生长速度较快,但生物积累量较小,这可能是与其通过扩大根系觅养能力较强,但体内P素的转移重复利用的能力较差有关。14、不同异质供磷处理对M1和M4号杉木无性系根系生长的影响差异明显。两室均为正常磷供处理中,M1和M4两室根系生长差异均不大。高浓度铁磷、低浓度铁磷和缺磷处理条件下,M1和M4室Ⅰ中的根系长度、表面积、平均直径和体积生长量均比室Ⅱ大,但随着生长介质中磷素全量的减少,M1根系长度、表面积、平均直径和体积生长量均呈一定增加的趋势;而M4在生长介质中含有难溶性铁磷时根系生长速度较完全缺P时慢,这可能与它活化铁磷能力较强有关,一旦体内磷素充足,其通过根系延伸进行觅养的能力减弱。15、不同异质P处理对M1和M4号杉木无性系体内P素分布的影响不同。M1号杉木无性系正常供磷处理条件下根与茎的P素含量相差最小,而在缺磷处理中差异最为明显;随着低磷胁迫加重,根与叶P素含量的差值递减趋势。通过对M1号杉木无性系室Ⅰ和室Ⅱ中根P素含量的比较,高浓度铁磷、低浓度铁磷和缺磷处理条件下室Ⅰ的根P素含量分别比室Ⅱ大0.18g·kg~(-1)、0.11g·kg~(-1)和0.35g·kg~(-1),表明M1号杉木在土壤磷极度匮乏逆境中耐磷饥饿杉木无性系可通过根系磷素分配格局的变化来维持根系的正常生长。M4号杉木无性系正常供磷、高浓度铁磷、低浓度铁磷和缺磷处理根系平均P素含量分别比叶小了0.36 g·kg~(-1)、0.12 g·kg~(-1)、0.48 g·kg~(-1)和0.10 g·kg~(-1)。根与叶P素含量相比,不同P处理中缺磷处理中两者差异最小,而低浓度铁磷处理中两者差异较大。通过对M4号杉木无性系室Ⅰ和室Ⅱ中根P素含量的比较,高浓度铁磷、低浓度铁磷和缺磷处理条件下室Ⅰ中根的P素含量分别比室Ⅱ大0.11 g·kg~(-1)、0.01 g·kg~(-1)和0.04 g·kg~(-1),表明高浓度铁磷处理中两室根系P含量差异最大,说明在土壤有效磷匮乏但全磷丰富逆境中,活化铁磷能力较强杉木无性系根系磷素含量较大。16、不同异质供磷处理对M1号和M4号杉木无性系PUE的影响差异较大。随着铁磷胁迫加重,M1号杉木无性系PUE呈逐渐升高趋势,与正常供磷处理相比,高浓度铁磷处理和低浓度铁磷处理PUE的值分别减小了21.20 %和2.94 %,而P0处理增大了7.78 %,说明土壤P含量越少,M1体内养分回收利用效率越高,耐磷饥饿越强;M4号杉木无性系PUE呈缓慢升高趋势,缺磷处理中PUE达2.41 kg·g~(-1),分别比正常供磷处理、高浓度铁磷和低浓度铁磷处理大了12.88 %、6.54 %和4.64 %。通过不同P处理M1和M4号杉木无性系PUE的比较,M4号杉木无性系PUE均比M1大,这可能与它们对铁磷活化能力不同有关。17、不同异质供P处理对M1和M4号杉木无性系各生理指标的影响差异明显。不同异质供P处理对M1号杉木无性系各生理指标影响的差异表现为:正常供磷处理叶绿素总量表现出升高→缓慢降低→升高的变化规律;高浓度铁磷处理和缺磷处理呈缓慢升高→缓慢降低的变化趋势。叶片MDA含量变化规律的差异:正常供磷和缺磷处理条件下呈升高→降低的变化趋势;高浓度铁磷处理缓慢增加,而低浓度铁磷处理表现出升高→降低→缓慢升高的变化规律。叶片可溶性蛋白含量变化规律的差异:不同处理均随着胁迫时间的延长,表现出先快速升高,再逐渐降低的变化趋势。叶片APA活性变化规律的差异:不同P处理均表现为缓慢变化之后,快速增强,再减弱的变化趋势。不同异质供P处理对M4号杉木无性系各生理指标影响的差异表现为:不同P处理叶绿素含量均表现出升高→降低→缓慢升高的变化规律,其中缺磷处理变化幅度很小。叶片MDA含量变化规律的差异:不同处理均表现出缓慢升高→降低的变化趋势,其中正常供磷处理降幅最大,缺磷处理最小。叶片可溶性蛋白含量变化规律的差异:不同处理均随着胁迫时间的延长,表现出先快速升高,再逐渐降低的变化趋势。叶片APA活性变化规律的差异:不同P处理均表现为缓慢变化之后,快速增强,再减弱的变化趋势。18、不同Ca梯度在杉木感受低磷胁迫的试验表明:低磷胁迫条件下随胁迫时间的延长,水培杉木营养液酸度呈先上升后下降的变化规律。与无磷无钙处理相比,加钙处理有助于调节杉木根系生理活性,促进根系分泌酸性物质。随着Ca梯度的减小,杉木根P积累量所占百分数先依次降低再升高;叶和茎的变化规律不明显,但两者总是呈相反方向增减。不同Ca梯度中,处理Ⅰ的PUE最高,其余6个处理差异未达显着水平,其中对照最低,值为0.717 kg·g~(-1),表明高钙处理对低磷胁迫杉木PUE有一定的影响,但变化规律不明显,这可能与水培环境持续缺磷且试验培养期较短有关。不同Ca梯度处理条件下,低磷胁迫杉木各生理学指标的变化规律不明显。随着水培施Ca浓度降低,低磷胁迫杉木叶片MDA含量呈先下降后升高再降低的变化趋势,叶绿素总量的变化规律与MDA相近;叶片可溶性蛋白含量与APA活性的变化规律相似,总体趋势表现为降低→升高→降低。有关Ca和P的互作在杉木感受环境低磷胁迫中的作用还需进一步深入研究。
张帆, 罗承德, 张健[3]2005年在《外源钙、磷、氮对铝胁迫下杉木幼苗生长影响的调控研究》文中进行了进一步梳理为缓解Al胁迫对杉木人工林更新的影响,本文采用水培模拟Al胁迫,引入Ca、P、NH4+N、NO3-N营养调控因子,探讨Al胁迫对杉木幼苗根茎生长的影响.结果表明,增加Ca或P浓度,能促进根、茎的正常生长发育,根系的形态特征明显变化,降低组织内MDA含量和POD活性.增加NH4+N浓度只能促进茎的生长,对根系发育影响不明显.增加NO3-N浓度对根茎生长均无明显的规律性影响.增加NH4+N和NO3-N浓度,能抑制MDA含量增加,并在一定范围内降低POD活性,但效果不及Ca或P明显.经回归方程拟合,得出本试验条件下营养因子有效缓解Al胁迫的阈值是Ca/Al≥28,P/Al≥44,NH4+N/Al≥45(摩尔比).
林婷[4]2009年在《不同营养条件下铝与酚类物质对杉木无性系苗若干生理生化过程的影响》文中研究说明杉木(Cunninghamia laceolata)是我国南方特有的速生用材林树种,其地力退化、生产力锐减一直是制约林业生产的重大疑难问题。随着大气环境日益恶化,土壤酸化已成为人工杉木林地力衰退、更新困难的重要原因。土壤酸化的一个严重后果是土壤中铝离子含量增大,对植物产生毒害作用。另外,杉木自毒作用所分泌的酚酸类物质将进一步加剧土壤酸化,一方面可能会加深铝毒对杉木的影响,另一方面,一定浓度的酚酸也可能与铝螯合,降低Al的活度从而降低对植物的毒害。鉴于此,本项目拟在原有研究工作的基础上,利用已分离出的酚酸类物质(邻羟基苯甲酸)与活性铝相结合,同时考虑不同营养条件,采用3因素5水平的二次旋转回归正交方法,人工模拟对杉木无性系进行逆境胁迫,测定其相对电导率,丙二醛含量,超氧化物歧化酶活性和叶绿素荧光动力学参数等若干生理生化指标并建立数学模型,以期为培育杉木耐铝及酚酸类物质植物品种提供理论依据和实验基础。主要研究结果概括如下:在杉木不同无性系的不同胁迫时期,各个生理生化过程的回归模型复相关系数F2的显着性检验均达到显着水平,说明试验所建立的回归方程与实际情况拟合较好,能够反映不同胁迫时期中各生理生化指标与各试验因素(自变量)之间的综合关系。在本试验条件下,可以用所建立的回归模型预测或模拟各生理生化指标的变化。1、复合胁迫对杉木不同无性系叶片相对电导率的影响在胁迫不同时期,影响杉木不同无性系相对电导率的主要因素各不相同。对于无性系FS01,在胁迫叁个时期,都存在营养条件的非线性作用(X32)对相对电导率有显着影响。另外还有活性铝和邻羟基苯甲酸的线性作用以及叁个因子间的交互作用在不同胁迫时期分别对相对电导率产生不同影响。其中,活性铝与营养条件的交互作用(X1X3)以及邻羟基苯甲酸与营养条件的交互作用(X2X3)在胁迫前期对相对电导率发挥了显着影响,且该影响表现为物质浓度高时相互增效,浓度低时相互拮抗;胁迫中期,活性铝与营养条件的交互作用(X1X3)以高浓度时相互拮抗,低浓度相互增效的方式对相对电导率产生显着影响;胁迫后期,活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)对相对电导率发挥了显着作用,该作用在物质浓度高时表现为相互增效,浓度低时相互拮抗;对于无性系FS11,在不同胁迫时期对相对电导率有显着影响的因素主要是叁个因子的线性作用以及因子间的交互作用。其中,活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)在胁迫前期对相对电导率表现为高浓度时相互增效,低浓度时相互拮抗,而在胁迫后期则刚好相反。活性铝与营养条件的交互作用(X1X3)在胁迫中期显着影响FS11的相对电导率,且该影响表现为高浓度时相互增效,低浓度时相互拮抗。2、复合胁迫对杉木不同无性系叶片丙二醛(MDA)含量的影响在胁迫不同时期,影响杉木不同无性系MDA含量的主要因素各不相同。对于无性系FS01,胁迫的叁个时期中铝浓度与酚酸浓度的交互作用(X1X2)对MDA含量都有显着影响,但胁迫前期为正相关,胁迫中期和后期是负相关。叁个因子的线性作用和非线性作用也在不同胁迫时期对MDA含量产生不同的显着影响。其中,在胁迫前期,存在活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)以及邻羟基苯甲酸与营养条件的交互作用(X2X3)对FS01的MDA含量有显着影响,且该影响都在物质浓度高时相互增效,物质浓度低时相互拮抗;在胁迫中期和后期,活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)都以高浓度时相互拮抗,低浓度相互增效的方式对MDA含量产生显着影响。对于无性系FS11,在胁迫前期,只有活性铝与邻羟基苯甲酸的线性作用(X1,X2)对MDA含量有显着影响,随着胁迫时间的延长,显着影响MDA含量的因素逐渐出现了叁个因子的非线性作用,到了胁迫后期,还有邻羟基苯甲酸与营养条件的交互作用(X2X3)也对MDA含量发挥显着影响,该影响在邻羟基苯甲酸浓度和营养条件水平较高时相互拮抗,较低时相互增效。3、复合胁迫对杉木不同无性系叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响影响杉木不同无性系SOD活性的主要因素在不同胁迫时期各不相同。对于无性系FS01,在胁迫前期和后期,都存在活性铝浓度和邻羟基苯甲酸浓度的线性作用(X1,X2)以及活性铝与营养条件的交互作用(X1X3)对SOD活性有显着影响,在胁迫中期,对SOD活性有显着影响的则是叁个因子的非线性作用(X12,X22,X32)。活性铝与营养条件的交互作用(X1X3)在胁迫前期表现为高浓度时相互增效,低浓度时相互拮抗,在胁迫后期时则正好相反;对于无性系FS11,在胁迫前期和中期,对SOD活性有显着影响的因素都是活性铝和邻羟基苯甲酸的非线性作用(X12,X22)。在胁迫后期,除了活性铝的非线性作用(X12)外,还有活性铝和邻羟基苯甲酸的线性作用(X1,X2)以及两者间的交互作用(X1X2)对SOD活性有显着影响,其中,活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)在物质浓度高时表现为相互拮抗,浓度低时表现为相互增效。4、复合胁迫对杉木不同无性系叶片初始荧光值Fo的影响影响杉木不同无性系初始荧光值Fo的主要因素在不同胁迫时期不尽相同。对于无性系FS01,在胁迫的不同时期,活性铝的线性作用(X1)对Fo都有显着影响,除此之外,活性铝的非线性作用(X12)、邻羟基苯甲酸和营养条件的线性作用(X2,X3)以及因子间的交互作用也在不同胁迫时期对初始荧光值Fo发挥了不同的影响,其中,活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)以及邻羟基苯甲酸与营养条件的交互作用(X2X3)分别在胁迫中期和后期对Fo的变化产生显着影响,且该影响都表现为高浓度时相互增效,低浓度时相互拮抗;对于无性系FS11,在胁迫叁个时期,对Fo有显着影响的因素都较少,分别包括活性铝的线性作用和非线性作用(X1,X12)、邻羟基苯甲酸的线性作用(X2)以及活性铝与营养条件的交互作用(X1X3),其中,活性铝与营养条件的交互作用(X1X3)在胁迫前期以高浓度时相互增效,低浓度时相互拮抗的形式对Fo产生显着影响。5、复合胁迫对杉木不同无性系叶片PSⅡ最大光化学效率FV/Fm的影响在胁迫不同时期,对杉木不同无性系PSⅡ最大光化学效率FV/Fm有显着影响的因素各不相同,但都包括活性铝的线性作用(X1)。对于FS01,活性铝的非线性作用(X12)、邻羟基苯甲酸的线性作用(X2)以及因子间的交互作用也在胁迫不同时期对FV/Fm产生了不同的影响,其中,活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)在胁迫中期对FV/Fm有显着影响,该影响在活性铝与邻羟基苯甲酸浓度高时相互拮抗,浓度低时相互增效。活性铝与营养条件的交互作用(X1X3)在胁迫后期时显着影响FV/Fm,但该影响则表现为高浓度时相互增效,低浓度时相互拮抗;对于无性系FS11,在胁迫叁个时期,活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)都对FV/Fm有显着影响,并且在胁迫叁个时期都表现为高浓度时相互拮抗,低浓度相互增效。胁迫前期,还有活性铝的非线性作用(X12)也显着影响FV/Fm的变化,胁迫中期,叁个因子的非线性作用都对FV/Fm有显着影响。6、复合胁迫对杉木不同无性系叶片实际光化学效率φPSⅡ的影响在胁迫不同时期,影响杉木不同无性系实际光化学效率φPSⅡ的主要因素各不相同。对于无性系FS01,在胁迫叁个时期,活性铝和邻羟基苯甲酸的线性作用(X1、X2)对φPSⅡ都表现出显着的负相关,另外活性铝和营养条件的非线性作用(X12,X32)以及活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)也在不同胁迫时期对FS01的实际光化学效率φPSⅡ发挥了不同影响,其中,活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)在胁迫后期以高浓度时相互拮抗,低浓度时相互增效的形式对φPSⅡ产生显着影响。对于无性系FS11,在胁迫叁个时期对φPSⅡ都有显着影响的因素包括活性铝的线性和非线性作用(X1,X12),另外,在不同胁迫时期,还有邻羟基苯甲酸和营养条件的线性作用(X2、X3)、邻羟基苯甲酸的非线性作用(X22)以及活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)分别对实际光化学效率φPSⅡ发挥了不同影响。其中,活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)在胁迫中期和后期都对φPS有显着影响,且该影响都表现为高浓度时相互拮抗,低浓度时相互增效。
林立更[5]2007年在《DL-异柠檬酸-γ-内酯降解杉木铝毒害的作用机理研究》文中指出采用正交回归旋转设计进行杉木幼苗水培试验，研究pH值、活性铝浓度、DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度及培养液营养浓度4个试验因素对杉木幼苗活性铝吸收的综合影响。通过测定不同活性铝胁迫时期(前期0-15天，中期16-30天，后期31-45天)各处理培养液中总氨基酸浓度、活性铝浓度、电导率、酸度、DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度、络合铝浓度及植株体内各器官总铝含量、络合铝含量的变化，结合各影响因素的结构矩阵方差分析和相关系数F检验，对所建立的数学模型参数进行优化，从而得出一系列优化的四元二次回归方程。根据所构建的数学模型，建立各试验指标对pH值、活性铝浓度、DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度及培养液营养浓度变化的响应曲线。并通过红外吸收光谱法及核磁共振等技术鉴定DL-异柠檬酸-γ-内酯与Al的络合物结构，从而从理论上进一步深入探讨DL-异柠檬酸-γ-内酯对杉木Al毒害降解作用的机理，为我国南方大面积森林铝毒害防治提供借鉴。研究结果表明：1、培养液总氨基酸浓度总体上随着活Al浓度的增加和胁迫时期的推后呈上升趋势。在pH值、活性铝浓度以及培养液营养浓度不变的条件下，培养液总氨基酸浓度总体上随着DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的增加呈下降趋势，但在不同铝胁迫时期影响作用不同。在铝胁迫前期和中期，培养液总氨基酸浓度与DL-异柠檬酸-γ-内酯的浓度呈线性负相关，且下降的速率相当；而铝胁迫后期却表现为随着DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的增加先略微上升而后逐渐下降。其它条件一定时，培养液中总氨基酸浓度随着培养液营养浓度的增加呈略微下降趋势，表明较高的培养液营养水平也有助于提高DL-异柠檬酸-γ-内酯缓解杉木幼苗根系分泌氨基酸的作用。2、不同铝胁迫时期pH对培养液电导率的影响不同。在铝胁迫前期，培养液电导率随着pH值的增加先略微上升后下降，而在铝胁迫中后期，培养液电导率总体上随着pH值的增加而下降；不同铝胁迫时期培养液电导率随活性铝浓度的变化趋势也不一样，在铝胁迫前期、中期培养液电导率随着随活性铝浓度的增加先上升后下降，但在前期上升下降的幅度较大，铝胁迫后期培养液电导率随着随活性铝浓度的增加呈平缓上升趋势。DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度对培养液电导率具有重要影响，在铝胁迫前期，培养液电导率随着DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的增加先上升后下降，而在铝胁迫中后期，培养液电导率表现为随DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的增加而下降。其它因素一定的条件下，培养液电导率总体上随培养液营养浓度的增加而下降，特别是在铝胁迫的中后期，培养液电导率与培养液营养浓度存在直接的线性负相关关系。3、在叁个不同铝胁迫时期，培养液pH值均表现为随着活性铝浓度增加而降低，铝胁迫时期的前后对培养液pH．值影响不大。在pH初始值、活性铝浓度、培养液营养浓度一定的条件下，在铝胁迫前期培养液pH值与DL-异柠檬酸-γ-内酯呈线性正相关，随其浓度的增加呈略微上升趋势；在铝胁迫中期，培养液pH值随DL-异柠檬酸_γ-内酯浓度的增大先下降后上升；而在铝胁迫后期培养液pH值与DL-异柠檬酸-γ-内酯呈线性负相关。可见在铝胁迫前期和中期，DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度在一定程度上有利于增加培养液的pH值。培养液营养浓度对培养液pH值也具有一定的影响。在铝胁迫前期，培养液pH值随培养液营养浓度的增加先略微下降再略微上升，而在铝胁迫中后期，培养液的pH值随培养液营养浓度增加呈升趋势，但上升的幅度较为平缓。4、在相同铝胁迫时期，培养液活性铝浓度随其初始浓度的增大而增大，但在铝胁迫前期增幅最大；相同活性铝浓度条件下，随着铝胁迫时期的推后变化规律不同，但总体上表现为随铝胁迫时期的推后，培养液活性铝浓度呈上升趋势。在pH初始值、活性铝浓度、培养液营养浓度一定的条件下，不同铝胁迫时期，培养液活性铝浓度对DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度变化的响应不同，但总体上表现为随着DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的增加呈下降趋势；其它条件一定时，培养液活性铝浓度随着培养液营养浓度的增加总体上呈下降趋势。5、相同铝胁迫时期条件下，培养液中DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度随活性铝浓度的增加先增大后减小；随其初始浓度增加总体上呈上升趋势：而在不同铝胁迫时期，培养液营养浓度对培养液中DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的影响不同，在铝胁迫前期和中期，培养液中DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度随培养液营养浓度的增大先上升后下降，而在铝胁迫后期，培养液中DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度与培养液营养浓度呈线性正相关关系。其它条件一定时，培养液中DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度总体上随着铝胁迫时期的推后呈上升趋势。pH值对培养液中DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的影响不大。6、在相同铝胁迫时期，培养液络合铝浓度总体上表现为随活性铝浓度的增加先上升后下降，并且在叁个铝胁迫时期变化趋势基本一致。当其它条件一定时，培养液络合铝浓度在不同铝胁迫时期对DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的变化响应不同：在铝胁迫前期、后期培养液络合铝浓度表现为随DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的增加而上升，而在铝胁迫中期培养络合铝浓度表现为随DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的增加先上升后下降；不同铝胁迫时期，培养液络合铝浓度对培养液营养浓度的响应不同，但总体上表现为随着培养液营养浓度的增加而上升。7、通过测定不同铝胁迫时期杉木幼苗根、茎、叶总铝含量及铝络合物含量的变化，研究在DL-异柠檬酸-γ-内酯存在条件下，杉木幼苗植株对铝吸收的量以及不同形态铝在各器官的分布规律。结果表明：杉木幼苗对铝的吸收主要集中在根部，能够运输到茎部的很少，根部总铝含量是茎部的几十倍以上，这也说明根部是铝对杉木幼苗害毒的最初部位。仅在铝胁迫45d时在根中检测到含量很低的铝络合物，铝络合物是直接进入植物体内，还是进入体内的Al~(3+)与体内已经存在的DL-异柠檬酸-γ-内酯作用还需要进一步研究。经过测定，培养液中DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度未见明显变化，估计进入植物体内的络合物含量少于0.0002％，而培养液中铝在DL-异柠檬酸-γ-内酯存在条件下约70％以络合物形式存在。由此可见，与铝络合形成难以被植株体吸收的络合物可能是DL-异柠檬酸-γ-内酯降低活性铝对杉木幼苗毒害作用的主要机制。8、通过红外吸收光谱法和核磁共振技术进一步对DL-异柠檬酸-γ-内酯与铝的络合物的结构进行鉴定，发现是2个DL-异柠檬酸-γ-内酯失去羟基上的氢与1个Al~(3+)与形成较稳定络合物。
陈苏英[6]2014年在《不同家系杉木根系叁维构型的差异及其对养分胁迫的响应研究》文中进行了进一步梳理根系构型是植物根系在土壤中的空间分布特征。不同根系构型植物对生长介质中养分和水分吸收效率及其对环境胁迫的适应性存在差异,根系形态构型会随着植物遗传因素和环境因子的不同而发生变化,从而调节根系对养分和水分的吸收,因此近年来有关植物根系构型的研究受到重视。但由于植物生长的土壤具有不透明性和密闭性等特点,难以获取完整根系进行定量描述和分析,极大地限制了人们对于根系构型的研究深度,因此如何定量观测和描述植物根构型成为当今植物学界急需解决的重大课题。杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国南方重要的速生用材树种之一,由于杉木分布较广,受地域差异和生态遗传隔绝影响,形成了适应不同环境条件的生态类型。不同生态类型的杉木在养分利用率和抗逆性上存在显着差异,目前的研究主要集中在杉木地上部分的养分利用率上,而对不同生态类型杉木根系叁维构型的定量化研究较少。由于受根系观测技术的限制,目前对不同生态类型杉木的根系构型是否存在差异及其对养分胁迫的响应机制还不清楚,极大地限制了对不同杉木根系养分吸收机制的研究。鉴于此,本文根据根系生物学和胁迫植物学的原理和方法,以福建省漳平五一国有林场杉木种子园内的不同家系杉木为研究对象,利用自主设计的养分胁迫装置,进行室内模拟试验,设计了用于拍摄水培杉木根系的数码摄像平台,通过多台数码摄像机从多视角拍摄杉木根系侧面,根据拍摄系统的特征对获得的二维图像进行叁维影像跟踪、转化和表达,最终获得重构后的叁维根系图像。在此基础上,进行不同家系杉木根系构型的定量描述和分析,并定量比较不同杉木根系构型与地上部生长的相关性,研究不同养分胁迫条件下不同杉木家系根系形态参数,分析杉木根系对养分胁迫的响应机制,为筛选具有理想根构型的杉木基因型提供理论依据。主要研究结果如下：1、不同家系杉木根系叁维构型特征表现为：杉木根系为直根系,根系成二分枝鲱骨型,主要靠侧根吸收养分,侧根数量多,吸收能力强,生长快。在正常供养条件下,不同家系的主根长、根系分枝状况、根幅和平均分枝角度等存在显着差异,其中1号、15号、23号、27号、32号和42号家系根系分枝上部根少,中下部根多,基本成倒伞型,主根较长,根系分枝以一级和二级侧根为主,平均分枝角度1号和42号大于70。,其它家系在500-600之间；10号家系根系发达,根系分枝成伞状,根幅最大；20号和28号家系,根系分枝成伞型,主根较其它家系短,根幅较大,其根系分枝以一级侧根为主,二级侧根较少：而29号家系,平均主根最短,平均分枝角度较1号、15号和42号家系小,其根系分枝成倒伞状。在正常供养条件下杉木根系分蘖较多,根幅相对较大,主根较长。2、不同家系杉木一级侧根与主轴的夹角在10。范围内基本呈现相同的规律：即一级侧根与主根的夹角,在每10。范围内基本呈正态分布。夹角在0-10。和大于90。根系所占百分比较小,在水平和垂直方向的一级侧根基本没有；在水培环境下,根系纵向生长较快,一级侧根与主轴的夹角,在不同的角度范围内所占的百分比不同,但总体上随着生长期的加长,偏向于向小角度集中。3、不同家系杉木根系在水平面XOY上的投影在3600范围内的分布情况为：生长初期杉木根系在水平方向上呈对称分布,随着生长期的变化,一部分二级侧根出现,根系生长呈不对称分布,且表现为根系在某一角度范围内所占比重大；在生长后期,根系二级分枝增多,开始出现叁级侧根,根系分布范围又落在较对称的区域。但由于杉木根系生长周期长,根系处于不断分蘖的状态,因此对于杉木根系在水平面上的投影对称与否还有待进一步观测。4、对正常供养条件下的不同家系杉木根幅、总根长、根平均直径、根表面积和根体积等指标进行方差分析结果表明：不同家系杉木的各生长指标除根体积增量外,其它生长指标均存在显着差异(p<0.05)。其中10号家系根幅最大,与27号家系存在极显着差异：42号与15号家系根长增量存在极显着差异(p<0.01),42号家系平均根长增量约为最小15号家系的5.6倍；不同家系最大根平均直径增量出现在32号家系,最小的为27号家系,仅为最大值的40%；而不同家系平均根表面积增量为4.886cm2,最大增量出现在15号家系,32号家系低于表面积平均增量的58.1%；根体积的平均增量最大值出现在28号家系,10号和42号次之,最小值出现在1号家系,仅为平均值的36%。5、对不同家系杉木根系的叁维形态特征参数进行聚类分析并与其母树生长指标进行的相关性分析表明：1号、42号、15号、23号、27号和32号家系杉木属中间型根构型,主根上部根系少下部多,成倒伞状根系,其地上部分的生长较好,均大于整体平均值；10号家系属于大型根系,根系成伞状,根构型参数均大于总体均值,但其母树生长性状较差；而20号、28号和29号家系属于小型根系,除29号家系外,其它家系母树的生长性状较差,29号家系主根上部根系少下部多,成倒伞型,根冠较大,其母树生长性状较优。可见根系分枝上部少中下部多的倒伞状根系类型母树生长较优,中型根系类型杉木母树生长较快,可见根系发达的杉木其地上部生长不一定最快。6、养分胁迫条件下不同家系杉木根幅存在极显着差异。不同养分胁迫下平均根幅变化表现为：OH>对照>1/4H>1/8H,说明杉木根系具有向地性和趋肥性；在供试的10个家系中,根幅较大的有42号、1号、10号和28号家系,较小的有15号、23号、27号、29号和32号家系；养分胁迫下同一家系根幅差异除15号家系外,均存在极显着的差异。7、养分胁迫条件下不同家系杉木根系生长表现为：不同家系根平均直径和根表面积在各养分水平下均存在显着差异,总根长和根体积在不施加养分和1/8H养分条件下的差异也达显着水平。从总体上看,不同养分处理下的杉木根系,除根系平均直径外,其它指标的变化总体上表现出相同的规律：即根长生长量、根表面积和根体积在养分胁迫条件下达最大值,其它养分条件下随着养分浓度的递增,生长量有逐渐增大的趋势,说明在养分胁迫条件下杉木根系为了寻觅更多的养分,可在水平方向上增加根长的生长,增加其根系吸收面积,以满足自身所需的养分供应。
郭育红[7]2010年在《铝胁迫对不同类型杉木人工林土壤微生态的影响》文中认为杉木是我国南方最重要的造林树种之一,长期的林业生产实验表明,连栽导致地力衰退,生产力下降,而且这种生产力下降现象随着杉木连栽次数的增加越加明显,杉木连栽障碍已成为阻碍南方林业可持续发展的重要因素之一。许多学者从杉木的生物学特性、栽培制度及自毒作用等角度对杉木人工林地力衰退的机理进行探讨,并取得了较为丰硕的研究成果。随着全球酸化现象越来越严重,铝毒害造成的森林衰退已引起全球生态学家的密切关注。我国南方土壤为富铁铝化的酸性土壤,在全球环境恶化的综合作用下,杉木人工林的铝毒害已成为限制杉木人工林可持续发展的主要因素之一。本论文通过外源铝胁迫及模拟生物培养的方法,以杉木一代林、杉木二代林及阔叶林土壤为培养基质,通过测定铝胁迫下不同林分类型杉木幼苗根际与非根际土壤pH、微生物区系及关键酶活性的动态变化,并结合方差分析和多重比较,从而对铝胁迫下不同林分类型杉木幼苗根际及非根际土壤微生态环境进行研究,研究结果对揭示不同林分类型土壤pH值及生物学特性对铝胁迫的应答机制,实现杉木人工林林地可持续经营奠定理论基础。研究结果表明:1.铝胁迫均会导致不同林分类型杉木幼苗根际及非根际土壤pH值下降;且随着铝胁迫浓度的升高,不同林分类型根际及非根际土壤pH值下降幅度越大。活性铝对土壤的致酸作用主要发生在胁迫前期;而在胁迫中期和胁迫后期,被酸化的土壤pH逐渐回升,随着胁迫时间的延长,各处理间pH差异逐渐减小。不同林分类型杉木幼苗根际及非根际土壤在同等铝浓度作用下pH降幅大小顺序为二代林>一代林>阔叶林,表明阔叶林对铝胁迫引起的土壤酸化的缓解作用大于一代林和二代林。2.随着活性铝胁迫浓度的增加,不同林分类型杉木幼苗根际及非根际土壤细菌数量均表现为先增加后减小的趋势,说明适当浓度的铝能够促进细菌数量的增加,而随着浓度的增加这种促进作用转变为抑制作用,且随着胁迫时间的延长,抑制作用强度减弱;就根际及非根际土壤细菌数量差异而言,根际土壤的细菌数量普遍较非根际多;3种林分类型间的差异相比,阔叶林受到的抑制作用最小,说明阔叶林细菌在外界铝胁迫作用下的缓冲能力最好。3.随着活性铝含量的增加,不同林分类型杉木幼苗根际及非根际土壤放线菌的数量表现为先增加后减小的趋势,说明适当浓度的铝能够促进放线菌数量的增加,而随着浓度的增加这种促进作用转变为抑制作用,且随着时间的延长,抑制作用强度增加且低浓度铝对放线菌数量的促进作用小于细菌,即放线菌对铝毒的忍耐能力小于细菌。4.随着土壤活性铝含量的增加,不同林分类型杉木幼苗根际及非根际土壤真菌数量呈增加的趋势,且随铝胁迫浓度增加其真菌呈梯度递增趋势,胁迫后期的增加幅度高于胁迫前期和胁迫中期;3种林分类型相比,真菌增加幅度大小关系为二代林>一代林>阔叶林,根际的增幅也较非根际大。5.土壤脲酶在低浓度活性铝作用下活性升高,高浓度活性铝作用下其活性呈下降趋势。杉木一代林、二代林及阔叶林相比,土壤脲酶活性的降低幅度大小顺序为阔叶林>一代林>二代林。且由于根际效应的影响,使根际脲酶活性降低幅度小于非根际。6.随着活性铝含量的增加,土壤蔗糖酶活性呈降低的趋势,且中期的降低幅度大于前期和后期,非根际土壤活性降低的幅度高于根际土壤。3种林分类型降低幅度大小关系为二代林>一代林>阔叶林。7.随着活性铝含量的增加及胁迫时间的延长,土壤过氧化氢酶活性表现为先增加后减小的趋势,说明在一定的胁迫时间内适当铝浓度处理能够促进过氧化氢酶活性的升高,而随着浓度的增加及胁迫时间的延长,这种促进作用转变为抑制作用,且前期抑制强度最大,后期抑制作用强度减小。3种林分类型相比,过氧化氢酶活性降低幅度大小顺序为阔叶林>一代林>二代林;且由于根际效应的影响,使根际酶活性降低幅度小于非根际。8.随着活性铝含量的增加,土壤多酚氧化酶活性表现为先增加后减小的趋势,而随着浓度的增加这种促进作用转变为抑制作用;3种林分类型相比,多酚氧化酶活性降低幅度大小顺序为二代林>一代林>阔叶林;就根际土壤及非根际土壤多酚氧化酶活性差异而言,根际多酚氧化酶活性降幅小于非根际。
冯志敏[8]2009年在《杨树丰产郁闭林的营养及根系调控研究》文中提出杨树速生性强,轮伐期短,养分消耗多,而一般林地土壤养分供应状况差,总养分、速效养分含量都较低,而且连做栽培,生产者只重视林产品的收获,不重视养分的适时回归,使杨树生长条件进一步恶化。如何改善杨树生长条件,尤其是养分需求状况,以促进杨树速生丰产,一直是人们关注的问题。科学施肥是维持土壤肥力,调节养分平衡,提高单位面积木材产量的重要技术措施。杨树林分郁闭后,根系盘生容易使杨树形成“小老树”,并且伴随着根系生长量减少、根系逐渐老化、根毛较少、吸收营养能力差等一系列的问题。因此,对杨树郁闭林分的根系进行营养调控,提高根系的养分吸收能力,对于促进杨树速生,增加木材蓄积量,提高其种植效益具有重要意义。本试验依据根系的再生能力,通过断根技术,并且配合根系合理的配方施肥促根的方法,来研究断根对林木生理特性及土壤环境的影响,以期为杨树人工林速生丰产栽培技术提供必要的理论支持和依据。主要研究结果如下:1、不同林龄的根系活力测定结果表明,一年生及当年生毛细根、根尖部位的根系活力及根系活跃吸收面积最高,其次是两年生根,说明杨树吸收养分主要以幼小细根为主。其吸收水分和营养物质及合成、分解代谢旺盛,有助于抵御和防止病原物的侵入和扩散。而根系生长至四、五年其根系活力及根系活跃吸收面积明显降低。此研究为以后断根试验提供理论依据。2、不同断根施肥处理对杨树生长量有不同的影响,距树体80cm两侧断根施肥措施能够显着促进树体年生长量的增长,与对照相比胸径年生长量提高了60.5%,树高年生长量提高了145%,说明适当的断根施肥措施可以促进树体的生长。4月下旬至5月下旬期间,施肥处理叶片中氮、磷、钾元素含量含量高于对照,所有的断根或断根施肥处理均小于对照,这是因为此时期主要影响因子是断根量的大小,断根以后施肥在这一期间没有及时发挥效果。但是经过大约一个月的根系恢复,处理5、处理6、处理7、处理8、处理2叶片中的N、P、K逐渐高于对照,这是因为施肥对元素的吸收在这一期间开始表现出了促进作用,并且随着时间的推移各处理中元素含量持续降低至落叶,直至后期的生长季节也高于对照。3、各处理的杨树林地根际土壤pH值均低于非根际土壤,而有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、有效铜和有效锌的含量均高于非根际土壤,与其它处理相比,80cm两侧断根施肥处理的根际土和非根际土壤速效养分含量最高,差异达显着水平。与对照相比,80cm两侧断根施肥处理显着提高了林地土壤的脲酶、转化酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶和过氧化物酶活性,而断根未施肥处理则降低了土壤酶的活性。其中80cm两侧断根施肥处理无论是微生物总量还是细菌、放线菌、真菌的数量其增长幅度都是最大的。4、与对照相比,杨树断根施肥栽培措施可提高叶片中GA、CTK、IAA的含量、降低ABA的含量,从而达到促进树体生长的目的。本研究得出80cm两侧断根施肥处理,对于促进杨树的生长发育是最好的。与对照和断根相比,合理的断根施肥,可以提高光合速率和水分利用率,降低呼吸消耗比,这种变化说明适量施肥可以显着改善杨树叶片光合性能。本试验研究表明在80cm两侧断根施肥可以显着的提高树体的光合性能,并且提高水分利用效率。5、断根经过8个月的恢复后,树体须根及侧根都有增多的趋势,增加了根系吸收面积,断根施肥处理较仅断根处理刺激萌发的根系更多,这可能是由于施肥的增效效应,使得根系恢复更好。断根的程度不同对树体的影响也不同,其中以80cm两侧断根施肥处理根系恢复最为明显,提高了树体的生长势。6、不同的施肥处理均显着的增加了杨树的生物量,而腐殖酸肥料对杨树的生长量具有明显的促进作用,年平均树高和年平均胸径比对照分别增加了82%,55%;其次是处理9年平均树高和年平均胸径比对照分别增加了68%,46.2%。N、P、K叁元素配施比其中任一种或两种配施的效果都要好,能促进杨树叶片对N、P、K的吸收和累积,其中处理9叶片中叁种元素含量一直到生长季节的末期都是最高的。7、各施肥处理与对照相比均能提高土壤中的养分含量、土壤中的酶活性,本试验研究得出施肥不会对土壤养分带来不利的变化,更不会对土壤生态环境带来严重的影响。施肥显着提高了土壤微生物数量,与对照相比处理10和处理9中微生物总数分别增加了158%,147%。
刘志杰[9]2014年在《杉木14-3-3蛋白介导根系应答水分胁迫的研究》文中研究指明杉木是我国特有的速生用材树种,单产高,用途广,分布遍及我国南方16省(区)。受夏季太平洋副热带高压的影响,我国南方杉木人工林主产区季节性伏旱和秋旱频繁,严重制约着杉木林生长及南方林业产业的发展。根系是植物与根际环境“交流”的首要门户,在长期进化过程中,根系形成完善的生长机制来应答水分胁迫,但我们对其复杂的调控过程仍有诸多未知。本研究以杉木根系为材料,利用双向电泳-质谱分离的方法鉴定出杉木根系在PEG模拟水分胁迫下的差异响应蛋白,并从中发现植物中广泛参与信号转导的14-3-3蛋白,推测其可能作为重要的调控因子参与杉木根系应答水分胁迫。基于实验室前期克隆出的杉木14-3-3基因家族不同成员的cDNA全长序列,我们对其中两个14-3-3基因进行在大肠杆菌原核表达分析,并构建植物过表达载体,之后对野生型拟南芥材料进行遗传转化,探索杉木根系14-3-3蛋白在根系响应水分胁迫过程中扮演的角色。主要研究结果如下：1、利用双向电泳技术,研究了PEG模拟水分胁迫下,杉木无性系根系蛋白质差异表达情况,选取20个具有统计意义的蛋白点,对这些蛋白进行质谱分析,成功鉴定了11个蛋白点,主要分为6大类,分别为：参与植物体内氧化还原平衡、细胞信号转导、胁迫响应、能量代谢、光合作用相关蛋白及其他功能未知蛋白,其中包含在植物中广泛参与信号转导的14-3-3蛋白。2、通过设计带酶切位点的基因特异引物,分离克隆杉木14-3-3-0,14-3-3-4两个不同家族成员的cDNA全长序列,构建重组原核表达载体pET32a-14-3-3-0, pET32a-14-3-3-4,并转化大肠杆菌Rosetta,经IPTG诱导,14-3-3编码的蛋白可在大肠杆菌中高效表达,利用SDS-PAGE的方法也检测到分子量约为31kD的目的蛋白,与预测的蛋白分子量相符。3、分别克隆出不带终止密码子的14-3-3-0,14-3-3-4基因,将其构建到由花椰菜花叶病毒(CaMV)35S启动子诱导的植物表达载体pTEV7上,通过农杆菌介导浸花法转化拟南芥植株,卡那霉素抗性筛选与PCR检测显示获得转基因拟南芥阳性株,经过筛选、培养、鉴定,我们获得1个转14-3-3-0基因拟南芥纯和系,2个转14-3-3-4基因拟南芥纯和系。4、RT-PCR结果表明,杉木14-3-3基因整合到拟南芥基因组中并成功表达。利用目的基因与GFP融合蛋白共定位技术研究了杉木14-3-3蛋白的亚细胞定位。激光共聚焦显微镜观察显示,在根尖成熟区获得清晰的视野,杉木14-3-3蛋白主要定位于细胞核中。在甘露醇模拟水分胁迫下,和野生型拟南芥相比,转杉木14-3-3-0拟南芥植株弱小,主根伸长及地上部生长显着弱于野生型WT,一定程度上表现为水分胁迫敏感型；而转杉木14-3-3-4拟南芥植株幼苗的主根伸长较野生型有显着增加,地上部发育也好于野生型。因此,杉木14-3-3-4基因可能在响应水分胁迫中表现为耐受型,这种表型差异为进一步研究杉木14-3-3调控植物根系响应水分胁迫的分子机制提供了一定的参考,也为14-3-3在杉木分子育种上的应用奠定一定基础。
杨玉娟[10]2011年在《养分胁迫下麻栎的生长和生理变化研究》文中认为本文通过室内控制试验(水培与土培试验)和野外调查两种途径,研究养分胁迫下麻栎(Quercus acutissima)的生长变化和生理响应,旨在探索麻栎的耐贫瘠机理,为麻栎人工林立地选择和经营管理提供理论依据。水培试验和土培试验以安徽省滁州市红琊山林场的1年生麻栎苗为试验材料,野外调查以安徽省滁州市红琊山林场10年生的麻栎人工林为调查对象,通过对苗高(树高)、地径(胸径)、生物量等生长指标,叶绿素含量、光合速率、硝酸还原酶活力等生理指标以及N、P、K、Mg、Ca等养分指标的测定和比较,以期掌握麻栎在不同供肥条件或不同立地条件下的生长、生理和养分的差异性。主要结果如下：1、土培试验结果表明,养分胁迫(不施肥)下麻栎在短期(5个月内)内能保持正常生长,各项生长指标与对照处理(正常养分供应水平)之间没有显着差异(p>0.05),但在长期(5个月以上)养分胁迫下麻栎各项生长指标显着低于对照处理(p<0.05)。2、养分胁迫下麻栎根系具有3个明显的特征：细根数量比例增大、根系分泌物增多,能形成外生菌根。这些特征使根系活化和吸收土壤养分的能力明显提高,特别是有利于根系活化和吸收土壤中难溶性的磷酸盐,使养分胁迫下的麻栎各器官P含量与对照处理苗木之间没有形成显着差异。3、不论是1年生的苗木还是10年生的大树,养分胁迫下麻栎的叶片硝酸还原酶活力显着高于对照处理；养分胁迫下麻栎叶片的叶绿素含量、胡萝卜素含量、光合速率有所下降,但短期内与对照处理差异不显着；养分胁迫下麻栎叶片的可溶性蛋白含量和可溶性糖含量与对照处理差异不显着；这些生理变化表明麻栎是一种耐贫瘠树种,特别是硝酸还原酶活力的变化可以表明麻栎属于低养分依赖型植物,可以通过奢侈吸收来适应养分胁迫。4、养分胁迫下麻栎更容易在器官间发生养分转移,从而提高养分的利用效率。生长期间麻栎体内的养分首先满足光合器官叶片的生长和代谢,使叶片养分含量高于其他器官,并与对照处理(施肥处理)之间差异不显着。生长末期养分胁迫处理下的麻栎叶片提前衰老,并将叶片中的养分(N、P、K)转移到茎和根等器官中,导致衰老叶片的养分含量(N、P、K)明显下降,而茎和根的养分含量(N、P、K)有所上升。5、养分胁迫下麻栎易出现Ca元素过量吸收的现象,导致叶、茎和根中的Ca含量高于对照处理,这可能与养分胁迫条件下麻栎生长基质中的Ca相对丰富,而N、P、K比较匮乏有关,也可能是麻栎在养分胁迫条件下对基质中的Ca进行补偿性吸收,以弥补其他养分的不足。
参考文献：
[1]. 水培模拟营养胁迫对杉木人工林更新影响的调控研究[D]. 张帆. 四川农业大学. 2002
[2]. P高效利用杉木无性系适应环境磷胁迫的机制研究[D]. 吴鹏飞. 福建农林大学. 2009
[3]. 外源钙、磷、氮对铝胁迫下杉木幼苗生长影响的调控研究[J]. 张帆, 罗承德, 张健. 应用生态学报. 2005
[4]. 不同营养条件下铝与酚类物质对杉木无性系苗若干生理生化过程的影响[D]. 林婷. 福建农林大学. 2009
[5]. DL-异柠檬酸-γ-内酯降解杉木铝毒害的作用机理研究[D]. 林立更. 福建农林大学. 2007
[6]. 不同家系杉木根系叁维构型的差异及其对养分胁迫的响应研究[D]. 陈苏英. 福建农林大学. 2014
[7]. 铝胁迫对不同类型杉木人工林土壤微生态的影响[D]. 郭育红. 福建农林大学. 2010
[8]. 杨树丰产郁闭林的营养及根系调控研究[D]. 冯志敏. 山东农业大学. 2009
[9]. 杉木14-3-3蛋白介导根系应答水分胁迫的研究[D]. 刘志杰. 福建农林大学. 2014
[10]. 养分胁迫下麻栎的生长和生理变化研究[D]. 杨玉娟. 南京林业大学. 2011