施磷和杀真菌剂对黄顶菊生长及生理代谢的影响

以黄顶菊为供试植物,通过盆栽试验研究土壤真菌在其入侵过程中的作用,揭示黄顶菊入侵的土壤微生物学机制.试验设置5个施磷( KH2PO4)水平(50 mg·kg-1CaSO4,缺磷处理,P0;空白,不加磷处理,P1;20 mg· kg-1,P2;40 mg·kg-1,P3;80 mg· kg-1,P4),并通过施用杀真菌剂苯菌灵控制土壤真菌,研究二者对黄顶菊入侵性的影响.杀真菌剂处理显著降低了黄顶菊的菌根侵染率,抑制了植株光合作用,降低了植株生物量、可溶性糖的积累及抗氧化保护酶系统(SOD、POD和CAT)活性,在较高施磷水平时(P3、P4)增加植株全P含量,而对植株叶绿素、可溶性蛋白、全N含量等无显著影响.施用磷肥引起的植物磷营养状况的改变,对土壤真菌具有一定的调控作用,真菌效应的发挥因施磷量不同而发生变化,在缺磷和低磷处理(P0～P2)时,真菌对N、P吸收贡献率表现为正效应;而当施磷量较高(P3、P4)时,贡献率表现为负效应.土壤真菌和养分状况对黄顶菊的生长和生理代谢均有重要影响.     

水分胁迫下AM真菌对沙打旺生长和抗旱性的影响

利用盆栽试验研究了水分胁迫条件下接种AM真菌对优良牧草和固沙植物沙打旺(Astragalus adsurgens Pall.)生长和抗旱性的影响。在土壤相对含水量为70%、50%和30%条件下,分别接种摩西球囊霉(Glomus mosseae)和沙打旺根际土著菌,不接种处理作为对照。结果表明,水分胁迫显著降低了沙打旺植株(无论接种AM真菌与否)的株高、分枝数、地上部干重和地下部干重,并显著提高了土著AM真菌的侵染率,对摩西球囊霉的侵染率无显著影响。接种AM真菌可以促进沙打旺生长和提高植株抗旱性,但促进效应因土壤含水量和菌种不同而存在差异。不同水分条件下,接种AM真菌显著提高了植株菌根侵染率、根系活力、地下部全N含量和叶片CAT活性。土壤相对含水量为30%和50%时,接种株地上部全N、叶片叶绿素、可溶性蛋白、脯氨酸含量和POD活性显著高于未接种株;接种AM真菌显著降低了叶片MDA含量;接种土著AM真菌的植株株高、分枝数、地上部和地下部干重显著高于未接种株。土壤相对含水量为30%时,接种AM真菌显著增加了地上部全P含量和叶片相对含水量;接种摩西球囊霉的植株株高、分枝数、地上部和地下部干重显著高于未接种株。水分胁迫40d,接种AM真菌显著提高了叶片可溶性糖含量。水分胁迫80d,接种株叶片SOD活性显著增加。菌根依赖性随水分胁迫程度增加而提高。沙打旺根际土著菌接种效果优于摩西球囊霉。水分胁迫和AM真菌的交互作用对分枝数、菌根侵染率、叶片SOD、CAT和POD活性、叶绿素、脯氨酸、可溶性蛋白、地上部全N和全P、地下部全N和根系活力有极显著影响,对叶片丙二醛和地下部全P有显著影响。AM真菌促进根系对土壤水分和矿质营养的吸收,改善植物生理代谢活动,从而提高沙打旺抗旱性,促进其生长。试验结果为筛选优良抗旱菌种,充分利用AM真菌资源促进荒漠植物生长和植被恢复提供了依据。     

水分胁迫下AM真菌对柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)生长和抗旱性的影响

利用盆栽实验研究了水分胁迫条件下AM真菌对柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)生长和抗旱性的影响.在土壤相对含水量为80%、60%和40%条件下,分别接种摩西球囊霉(Glomus mosseae)和柠条锦鸡儿根际土著菌,结果表明,水分胁迫对AM真菌的接种效果有显著影响.不同水分条件下,接种AM真菌显著提高了宿主植物根系菌根侵染率.土壤相对含水量为40%～60%时,接种株的株高、茎粗、生物干重和叶片保水力明显高于不接种株;接种AM真菌提高了植株对土壤有效N和有效P的利用率,增加了植株全P、叶片叶绿素和可溶性糖含量以及SOD、POD、CAT等保护酶活性.土壤相对含水量为40%时,叶片MDA含量明显下降.水分胁迫条件下,以接种柠条锦鸡儿根际土著菌的效果最佳.AM真菌增强宿主植物的抗旱性可能源于促进宿主植物根系对土壤水分和矿质元素吸收的直接作用和改善植物体内生理代谢活动、提高保护酶活性的间接作用.     

水分胁迫下丛枝菌根AM真菌对民勤绢蒿生长与抗旱性的影响

采用盆栽试验,研究了水分胁迫下接种丛枝菌根AM真菌对民勤绢蒿(Seriphidium minchünense)生长和抗旱性的影响。结果表明,不同水分条件下,接种AM真菌提高了民勤绢蒿菌根侵染率和生物量,增加了地上部和地下部全P含量,重度胁迫下接种株地上部总黄酮含量显著升高,而对分枝数和地上部、地下部全N含量无显著影响。水分胁迫提高了民勤绢蒿菌根依赖性和全N、全P菌根贡献率。不同生长时期接种AM真菌均能提高植株叶片相对含水量、可溶性蛋白和叶绿素含量;前期接种株叶片可溶性糖含量显著低于未接种株,而中后期可溶性糖含量显著高于未接种株;整个生长时期接种株比未接种株叶片维持较低的脯氨酸含量;不同生长时期接种株叶片全N和全P含量显著升高,重度胁迫下接种株叶片总黄酮含量显著升高。AM真菌促进宿主植物生长和增强抗旱性可能是AM真菌直接促进宿主植物根系对土壤水分和矿质元素吸收和间接改善植株体内生理代谢活动的缘故。     

不同混种密度下杀真菌剂对黄顶菊与反枝苋种间竞争的影响

为探究AM真菌共生对黄顶菊(Flaveria bidentis)与本地物种间竞争关系的影响,开展了不同种植比例条件下杀真菌剂对黄顶菊与反枝苋(Amaranthus retroflexus)的种间竞争试验。结果表明:黄顶菊是一种菌根真菌(AM)高度依赖性植物,杀真菌剂处理对其竞争效应产生了显著影响;在添加杀真菌剂条件下黄顶菊的相对产量在黄顶菊与反枝苋种植比例为1∶2、1∶1、2∶1条件下均1.0,而反枝苋的相对产量均1.0,且两者混种时的相对产量总和在黄顶菊与反枝苋种植比例为1∶2、1∶1、2∶1条件下均1.0,这说明反枝苋相对于黄顶菊而言是一种较强的竞争者,两者需要相同的资源;不添加杀真菌剂条件下,黄顶菊植株全氮、全磷含量分别增加1.1~1.6倍和1.1~1.2倍,而反枝苋的全氮、全磷含量无明显变化;AM真菌共生可能通过菌根介导的化感互作影响外来入侵植物与土著植物竞争格局,且受外界环境条件影响,这种共生关系可以减缓外界胁迫对共生植物不利的影响。     

水分胁迫对芍药生长和生理生化特性影响的研究

芍药是一种适应性强的宿根花卉,尤其在干旱地区的应用具有良好前景。但芍药不同品种的抗性存在较大差异。本研究以4个芍药品种大富贵、粉玉奴、Karl Rosenfield和Duchesse de Nemours为材料,通过盆栽控水试验,研究不同水分胁迫水平对植株表型性状、光合指标、水分生理指标及其他生理指标的影响,以及4个品种的抗旱性。运用主成分分析和隶属函数法对抗旱能力进行综合评价。结果表明:4个品种的抗旱性依次为Karl Rosenfield>Duchesse de Nemours>粉玉奴>大富贵。这将为芍药在干旱地区的栽培应用提供科学依据。     

不同抗旱性冬小麦幼苗根系对水分胁迫的反应

抗旱性不同的小麦根系含水量、水势、渗透势均随水分胁迫强度增加而逐渐下降。其中以水势变化最为灵敏。恢复正常供水72h后,三项指标均有不同程度的回升,抗旱品种恢复能力强。根系渗透调节能力随胁迫强度的加剧而提高,抗旱品种渗透调节的效果好于敏感品种。随着胁迫强度的增加,根中ATP相对含量减少,恢复正常供水72h后,含量可部分恢复,恢复能力与品种的抗旱性一致。     

水分胁迫对荔枝叶片氮和核酸代谢的影响及其与抗旱性的关系

水分胁迫下,荔枝叶片蛋白酶活性和Ｐｒｏ含量增加,ＰＤＨ活性与可溶性蛋白质含量下降,抗旱性强的品种蛋白酶活性增加的幅度蛋白质含量下降的幅度小于抗旱性弱的品种,而ＰＤＨ活性下降的幅度和Ｐｒｏ含量上升的幅度均大于抗旱性弱的品种。水分胁迫引起荔枝叶片核酸,ＤＮＡ和ＲＮＡ含量下降,ＤＮＡ含量下降的幅度小于ＲＮＡ含量下降的幅度;ＤＮａｓｅ和ＲＮａｓｅ活性上升,ＤＮａｓｅ活性上升的幅度小于ＲＮａｓｅ活性上升的幅     

外来入侵植物黄顶菊在我国的地理分布格局及其时空动态

【目的】黄顶菊是20世纪90年代入侵我国的恶性外来杂草,近年来呈快速扩散蔓延趋势。全面解析黄顶菊在我国的扩散动态对制定早期监测预警等管理措施具有重要意义。【方法】通过查阅文献和标本记录及实地调查等途径重建了黄顶菊在我国扩散的历史过程,分析了其地理分布格局及其主要扩散路线,以及最早入侵地与传入途径。【结果】黄顶菊最早入侵河北省南部的邯郸、衡水,其后主要沿公路扩散蔓延,71%的分布点在距入侵地国道等主要公路2 km的范围内。目前,该杂草已从最初的入侵地向北扩散到天津市,向东扩散到山东省东营市,向西扩散到了山西省黎城市,向南扩散到了河南省开封市。黄顶菊向4个方向扩散的直线距离不等(100～350 km),这种差异与自然屏障和扩散通道相关。太行山脉是黄顶菊向西扩散的地理屏障,但这个屏障已逐渐被突破。至今,黄顶菊已入侵华北地区5个省市(河北、山东、天津、河南和山西)的100余个县。【结论】黄顶菊在我国仍处于快速扩散阶段,未来应该会继续沿公路向南和向西蔓延。因此,亟需在扩散的前沿地带开展监测预警工作,以抑制其在我国的进一步扩散。     

黄顶菊对入侵地群落动态及植物生长生理特征的影响

为明确黄顶菊对入侵地植物群落和土著植物生理生长的影响机制,采用同质园试验对入侵和非入侵土壤的植物群落开展了整个生育期动态监测,并分析了黄顶菊入侵对狗尾草、羽叶鬼针草、灰绿藜、地肤4种土著植物生长和生理特征的影响规律。结果表明:黄顶菊入侵土壤植物群落多样性指数低于非入侵地,且有季节性差异,随生育期的推进差异逐渐减小;黄顶菊对本地植物的生长指标有显著影响(P0.05),随时间变化显著,但存在物种差异;4种植物的净光合速率(Pn)、气孔导度(Cd)、蒸腾速率(Tr)在非入侵土壤生长显著高于入侵地土壤(P0.05);而4种植物在入侵土壤生长的比叶面积(SLA)、比根长(SRL)、比根面积(SRA)显著高于本地土壤(P0.05)。综上,黄顶菊入侵抑制了本地植物的光合效率,减少了生物量的积累,导致本地植物群落的生物多样性水平降低,但表现出季节差异;不同物种对黄顶菊入侵胁迫的响应表现种间特异性,为理解入侵种对群落结构影响和实现入侵生境恢复提供了理论依据。     

入侵植物黄顶菊生长、再生能力对模拟天敌危害的响应

缺乏专性天敌可能是外来植物扩散蔓延的原因之一.生物防治是环境友好且高效的防除方法,而人工模拟天敌危害对植物的生长、再生指标影响的效果与自然天敌的效果相似.在田间条件下,对入侵植物黄顶菊进行不同程度模拟天敌危害处理,探讨对黄顶菊生长、再生能力影响的效果,为生物防治提供理论基础.结果表明,轻度处理和摘顶处理下黄顶菊生物量、株高、分枝数、花蕾数、净光合速率(Pn)、水分利用效率(WUE)指标表现出超补偿效应,只有重度处理下受到显著抑制;轻度至重度处理初始荧光(F0)则显著高于对照和摘顶处理,而PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)和PSⅡ的潜在活性(FV/F0)则显著降低.分析发现,分枝数、花蕾数、生物量等具很高的表型可塑性指数,显示黄顶菊的生长指标对模拟天敌危害具有更强的适应能力.综上,轻度天敌危害对黄顶菊无明显抑制作用,重度危害对黄顶菊的生长、开花结实抑制效果最为理想.生产实践中建议结合其他方法以实现对黄顶菊的有效控制.     

黄顶菊对不同入侵地植物群落及土壤微生物群落的影响

为明确不同入侵地植物群落和土壤生态对黄顶菊入侵的反馈机制,选取天津静海(JH)、河北沧州(CZ)、河北衡水(HS)及河南安阳(AY)4个黄顶菊入侵典型区域,研究黄顶菊对不同入侵地植物群落多样性、土壤理化及土壤微生物群落结构的影响,并进一步揭示植物群落、土壤养分和土壤微生物之间的相关关系。结果表明,黄顶菊入侵显著降低了JH、CZ和HS的植物群落多样性指数(P0.05),改变了四个地区的土壤理化性质,显著升高了不同入侵地真菌PLFA的含量、总PLFA的含量、真菌/细菌和革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌(P0.05),降低了土壤微生物的Margalef丰富度指数(P0.05),但均存在地区间差异;RDA和相关分析的结果表明,硝态氮、全氮的含量对植物群落的影响较大,而铵态氮的含量对土壤微生物群落结构的影响较大,除丰富度指数外,植物群落与土壤微生物群落的多样性指数之间存在显著的负相关关系(P0.05)。总之,黄顶菊改变了入侵地植物群落多样性,并且对入侵地土壤理化性质和土壤微生物群落结构产生了显著影响,且存在地区差异。本研究将为更好的理解外来植物的入侵机制及制定相应的防控策略提供理论依据。     

不同植物(组合)对入侵杂草黄顶菊功能性状的影响

【目的】外来植物的入侵能力与其性状之间的关系是入侵生态学中的基本问题之一。外来植物成功入侵具备哪些植物功能性状,一直是研究的热点问题,研究和把握这些性状对外来植物的入侵机理研究具有重要的现实意义。【方法】利用同质园实验,以入侵植物黄顶菊为研究对象,设置不同的植物(或组合)与黄顶菊竞争处理,研究不同植物(组合)对黄顶菊植物功能性状的影响,从而探究不同植物对黄顶菊的抵御能力。【结果】地肤、苘麻、苏丹草和苏丹草与地肤、黄花草木樨组合对黄顶菊有一定抑制作用,混种处理中黄顶菊的生物量、分枝数、株高显著低于黄顶菊单种处理,且对叶片功能性状、根功能性状、植株的全C和全N量等都有一定程度的影响。而反枝苋、反枝苋和紫花苜蓿组合对黄顶菊的生长有一定的促进作用,混种处理中黄顶菊的生物量与全C、全N含量较单种黄顶菊显著增加。【结论】不同植物与黄顶菊竞争生长对黄顶菊的影响不同,地肤和苘麻可以显著地抑制黄顶菊的主要功能性状生长发育,而反枝苋和紫花苜蓿促进黄顶菊生长发育。     

黄顶菊与3种本地植物竞争对丛枝菌根真菌种类和多样性的影响

【目的】外来植物黄顶菊对生态环境和农业经济造成了严重危害,了解黄顶菊与3种不同本地植物种植生长对丛生菌根(AM)真菌群落结构和多样性造成的影响,可以从土壤微生物角度进一步解释黄顶菊的入侵机制。【方法】通过同质园小区试验模拟黄顶菊入侵的生态进程,以黄顶菊和3种本地植物狗尾草、藜、黄香草木樨为研究对象,采用AM真菌的形态学鉴定方法,研究黄顶菊与3种本地植物不同种植方式对AM真菌群落结构和多样性的影响。【结果】(1)黄顶菊根际土壤聚集的AM真菌种类与其伴生本地植物种类有关:黄顶菊与狗尾草混种处理中优势种为网状球囊霉和根内球囊霉,而黄顶菊分别与藜、草木樨混种处理中优势种均为网状球囊霉、根内球囊霉和缩球囊霉;(2)黄顶菊分别与狗尾草和黄香草木樨混种处理中AM真菌种类既高于本地单种处理,也高于黄顶菊单种处理,说明随着黄顶菊的入侵和地上植物多样性的改变,AM真菌种类也发生改变;(3)与3种本地植物单种相比,黄顶菊各混种处理和黄顶菊单种处理中黄顶菊根际土壤根内球囊霉的重要值均增加,表明黄顶菊入侵有利于根内球囊霉的生长和发育。【结论】黄顶菊入侵改变了根际土壤AM真菌的群落结构和多样性,AM真菌的改变既与本地植物种类有关,也与入侵程度有关。     

摩西球囊霉对三叶鬼针草保护酶活性的影响

旱地农田入侵杂草三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)与摩西球囊霉(Glomus mosseae)(AM真菌)经常形成长效的共生体,该霉菌对三叶鬼针草的入侵能力起到促进作用,但机理并不清楚。盆栽试验对正常浇水、中度干旱和重度干旱条件下接种AM真菌的三叶鬼针草植株与未接种植株之间叶片丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸氧化酶(ASP)和过氧化物酶(POD)等保护酶活性进行了比较研究。结果表明,干旱胁迫导致三叶鬼针草叶片内MDA含量升高,SOD、CAT、ASP和POD的活性升高;正常浇水条件下,接种G. mosseae 对MDA含量,SOD、ASP和CAT活性影响不显著;中度干旱条件下,接种没有显著影响ASP活性,但对SOD和CAT活性影响显著;在处理前期(7,14,21d)POD活性影响不显著,在处理后期(28,35d)接种植株显著低于未接种植株;重度干旱条件下,未接种植株MDA含量、CAT活性显著高于接种植株,POD活性差异不显著。ASP活性在21d前差异不显著,之后,未接种植株显著高于接种植株。因此,AM真菌G. mosseae 有效地降低了干旱胁迫对三叶鬼针草的伤害程度,随着土壤含水量的严重亏缺和胁迫时间的延长,摩西球囊霉对三叶鬼针草的保护作用逐渐减弱。由于三叶鬼针草和AM真菌之间普遍存在着共生关系,该共生关系可能是三叶鬼针草入侵能力强的关键生物因子之一。     

AM真菌影响入侵植物黄顶菊与本土物种狗尾草竞争生长的机理研究

该研究以入侵植物黄顶菊[Flaveria bidentis(L.)Kunt]和本土伴生植物狗尾草为材料,通过筛选出黄顶菊单一优势群落AM真菌,于温室盆栽条件下,采用2物种单播、混播以及接种AM真菌和不接种共6个处理,分析AM真菌对黄顶菊和狗尾草的根系侵染率、相对竞争强度、植株氮磷钾光合利用率、以及丙二醛含量和保护酶活性的影响,探讨AM真菌对黄顶菊与狗尾草竞争生长的机理。结果显示:(1)黄顶菊根际土壤AM真菌共包括4属10种,其中优势种为Glomus constrictum、Glomus perpusillum、Glomus reticulatum;盆栽接种AM真菌后,黄顶菊的根系侵染率显著高于本土伴生植物狗尾草,但接种AM真菌后黄顶菊相对竞争强度显著降低了29.57%,却对狗尾草相对竞争强度无显著影响。(2)接种AM真菌使黄顶菊植株光合氮、磷、钾利用率显著升高,但对伴生植物狗尾草的光合氮、磷、钾利用率均无显著影响。(3)接种AM真菌对黄顶菊植株POD和CAT活性以及MDA含量无显著影响,但显著增加了SOD和APX活性,而伴对生植物狗尾草的POD、CAT和APX活性均显著降低,MDA含量显著提高。研究表明,AM真菌对黄顶菊和狗尾草具有不同的选择性,AM真菌的定植促进了黄顶菊的竞争生长,增加了植株N、P含量、光合养分利用率以及抗氧化酶活性;但显著降低了本土伴生植物狗尾草的N、P吸收以及抗氧化酶活性。因此,AM真菌在竞争生长中对黄顶菊产生了偏利反馈,有助于黄顶菊的入侵。