三峡库区消落带4种适生植物根际与非根际土壤养分与酶活性特征研究

三峡库区消落带植被修复过程中,物种的更替对库区土壤的地球化学循环产生潜在影响。以三峡库区忠县石宝寨汝溪河消落带植被修复示范基地165-170 m海拔段人工种植狗牙根、牛鞭草、落羽杉以及立柳根际与非根际土为试验对象,探究其根际与非根际土壤的养分含量及酶活性差异,以阐明不同物种的生长适应性及其根际养分利用策略,比较不同物种对库区土壤的营养改良作用。结果表明：（1）三峡库区消落带4种适生植物根系活动导致根际与非根际土壤养分因子以及土壤酶活性产生差异,不同物种的栽植均在一定程度上使库区土壤营养条件得以改善;（2）碳、氮两种元素在4种适生植物根际土壤中发生不同程度的富集,但磷素与钾素在不同物种根际与非根际土壤之间的变化不一致;（3）蔗糖酶、脲酶以及酸性磷酸酶在4种适生植物根际土中均表现出一定程度的根际正效应（R/S>1）,且狗牙根对3种土壤酶的根际活化效果最为明显,其根际效应分别高达2.39、1.89和2.7;（4）在植物根系的调控下,根际土中有机质与氮素、磷素以及钾素的相关性更为显著,而非根际土壤中,仅钾素与有效氮、有效磷呈显著负相关,其余各土壤养分因子之间均无显著相关性;（5）与落羽杉和立柳两木本植物相比,狗牙根与牛鞭草两草本植物根际具有更为合理的养分调节模式,对库区土壤的改良效果更好。     

1,2,4-三氯苯胁迫对不同基因型水稻灌浆期生理特性及产量的影响

在盆栽土培条件下,研究了5种浓度(0、10、20、40、80 mg/kg土)的1,2,4-三氯苯(TCB)对两种基因型水稻品种宁粳1号(敏感基因型)和扬辐粳8号(耐性基因型)产量及灌浆期生理特性的影响。结果表明:TCB对两种基因型水稻产量和灌浆期生理特性的影响具有显著差异,随着TCB浓度的增加,宁粳1号的产量呈现递减趋势,而扬辐粳8号呈低浓度下产量增加高浓度下产量显著降低的趋势,在中高浓度TCB(40、80 mg/kg)处理时,宁粳1号每盆穗数,每穗粒数,结实率显著降低且降幅显著大于扬辐粳8号,两个基因型品种千粒重变化都不明显。宁粳1号株高、干物重受TCB抑制程度较明显,降幅显著大于扬辐粳8号。在低浓度TCB(20 mg/kg)处理时,宁粳1号根系活力、叶绿素含量、可溶性蛋白质含量显著降低,而扬辐粳8号有所提高。随着TCB浓度的增加,两个基因型品种叶片抗氧化酶SOD、POD、CAT活性均呈先升后降趋势,且在低浓度TCB(10 mg/kg、20mg/kg)处理时,扬辐粳8号抗氧化酶活性极显著高于宁粳1号,在高浓度TCB(80 mg/kg)TCB浓度胁迫下,宁粳1号抗氧化酶活性极显著低于对照,且降幅极显著大于扬辐粳8号,且MDA含量增幅较大,膜质过氧化程度高。总体而言,低浓度TCB对扬辐粳8号的产量和灌浆期株高、干物重、叶绿素含量、叶片蛋白质含量和抗氧化酶活性具有一定的促进作用,中高浓度TCB对宁粳1号的抑制作用显著大于扬辐粳8号,扬辐粳8号在不同浓度的TCB处理下较宁粳1号表现出较强的耐迫性和适应性。     

西瓜连作对土壤主要微生物类群和土壤酶活性的影响

从昌乐不同种植年限西瓜大棚采集土壤,测定了连续种植6、8、10、14和20年西瓜大棚土壤中细菌、放线菌和真菌数量、土壤酶活性及土壤理化特性状的变化特点.结果表明:随着种植年限的增加,土壤中细菌、放线菌呈现先升后降趋势;真菌数量变化趋势则与之相反;蛋白酶、多酚氧化酶也同样呈现先升后降趋势,脲酶呈下降趋势,蔗糖酶呈上升趋势;同时在连作栽培过程中,土壤中速效氮含量较为稳定,速效钾和速效磷的含量随着连作年限的增加出现少量积累,土壤酸化日趋严重.讨论了连作条件下土壤微生物数量与土壤酶活性及土壤理化性状之间的关系.     

沼泽、盐化沙丘过渡带和沙丘生境下芦苇的光合及生理生化特性

对于田地区3种不同生境(沼泽、盐化沙丘过渡带和沙丘顶)芦苇的生长环境特征、光合特性、渗透调节及抗氧化系统的特征进行研究。结果表明:芦苇叶片的Pn日变化在沼泽生境呈单峰曲线,在盐化沙丘过渡带和沙丘顶部均为双峰曲线,光合"午休"现象明显,气孔导度降低是其主要原因。脯氨酸和可溶性糖含量随根区土壤水分减少和盐分加剧增加显著,其中可溶性糖含量变化剧烈,对抵御干旱和盐渍化危害的贡献较大。芦苇叶片超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性随干旱及盐分加剧增加显著,两者对水分亏缺的响应较盐分敏感,且可有效缓解沙丘生境由于缺水所造成的氧化损伤,使丙二醛(MDA)含量维持在相对较低水平。过氧化物酶(POD)活性在沙丘和盐渍化生境内都比较高,对抵抗盐渍化和干旱起着同样重要的作用。     

砷胁迫下不同砷富集能力植物内源生长素与抗氧化酶的关系

采用室内土培法,研究了砷胁迫(0,50,100和200 mg/kg)对凤尾蕨属中砷超富集植物大叶井口边草(Pteris cretica var.nervosa)和非砷超富集植物剑叶凤尾蕨(Pteris ensiformis)生物量、株高、叶片内源3-吲哚乙酸(IAA)含量、IAA氧化酶(IAAO)活性、砷含量、抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT)活性以及细胞膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量的影响,并用逐步回归法分析了IAA含量与砷含量、抗氧化酶活性、MDA含量之间的关系。此外,研究了100 mg/kg砷处理下IAA、IAAO、3种抗氧化酶和MDA的时间动态。结果表明,与对照(不加砷)相比,加砷处理下大叶井口边草的株高和生物量未出现显著变化,但剑叶凤尾蕨在中、高浓度砷胁迫下则显著降低;中、高浓度砷胁迫均使2种植物叶片含砷量、IAA含量显著增加和IAAO活性显著下降,但这种改变在大叶井口边草中更为显著;加砷处理使大叶井口边草叶片3种抗氧化酶活性维持或增加,剑叶凤尾蕨中SOD和CAT活性虽能维持,但POD活性则显著下降,说明砷胁迫下大叶井口边草具有更强的抗氧化能力。逐步回归分析结果显示,2种植物叶片IAA含量均与砷含量成显著正相关,但在大叶井口边草中,IAA含量还与CAT活性成显著负相关。时间动态研究表明,第13天,大叶井口边草具有最高的IAA含量、最低的IAAO活性以及最低的CAT活性,而剑叶凤尾蕨中的变化规律则不明显。因此,叶片保持较高的IAA含量、较低的IAAO和CAT活性有助于大叶井口边草超量富集砷。     

刈割后黑麦草生理保护作用对其补偿性生长的影响

通过对黑麦草(Lolium perenne L)在轻度、中度、重度、全割刈割处理6 d和12 d后,残留叶片和叶片再生部分生长速率,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活力,丙二醛、可溶性糖、脯氨酸含量的分析以揭示在刈割胁迫后叶片抗氧护酶活力和渗透调节物含量与其补偿性生长的关系,以及牧草耐刈性的生理调控机理。结果表明,轻度和中度及全割后叶片生长速率均高于对照,重度刈割低于对照。全割后叶片补偿性生长最明显、轻度和中度次之,重度刈割无补偿性生长。对照黑麦草叶片各部位抗氧化酶和渗透调节物含量不同,叶片顶部MDA含量较高,伴随着较高的SOD、CAT活力和较高的脯氨酸含量;叶片基部MDA含量最低,SOD、CAT活力及脯氨酸含量也较低。与对照相比,不同强度刈割6 d黑麦草再生叶和叶片平均MDA含量、SOD和CAT活力、可溶性糖和脯氨酸含量均较低。而不同强度刈割12 d,黑麦草再生叶和叶片平均MDA含量仍较低,但SOD和CAT活力增高,脯氨酸含量增加,POD活力和可溶性糖含量低于对照。这表明刈割在减少了叶面积,降低光合能力的同时,刈割伤害胁迫启动了牧草补偿性生长使残留叶片快速生长,而且残留叶片面积与其补偿生长速率成正相关。另外,虽然不同强度刈割下叶片补偿性生长速率不同,但不同强度刈割(12 d)均激活残留叶片抗氧化保护酶系统和促进脯氨酸积累。在补偿生长过程中,CAT和SOD能及时清除残留叶片中积累的氧自由基,维持较低的膜脂过氧化和细胞膜完整性,积累的脯氨酸能维护细胞水分平衡。因此,抗氧化酶(SOD和CAT)和渗透调节物(脯氨酸)在黑麦草刈割后受伤部位快速自愈及残留叶片快速补偿生长中起重要生理保护作用。     

遮阴和干旱对荩草生理代谢及抗性系统影响的协同作用

引进草种在亚热带边坡草坪上常遭遇遮阴和干旱,造成草坪退化甚至死亡。以具有边坡草坪开发价值的本土植物野生荩草为材料,设置5种遮阴度和4种干旱度交互形成20种协同处理,研究遮阴和干旱对荩草生理代谢及抗性系统影响的协同作用。结果表明,荩草具有极强的耐阴和抗旱潜力,可通过光合策略、代谢策略、抗性策略使植株逐步适应或应对生境胁迫,在重度遮阴或干旱下仍可存活。遮阴或干旱对荩草光合作用、物质代谢、抗氧化酶系统和细胞膜完整性有极显著影响。遮阴和干旱对荩草光合指标、代谢指标、抗性指标和受伤害指标有显著协同作用。Pn主要受遮阴影响,Gs主要受干旱影响,适度遮阴和干旱协同处理可提高荩草光合能力。干旱对荩草物质代谢的影响大于遮阴,氮代谢比糖代谢和呼吸作用受干旱或遮阴的影响更大,适度遮阴和干旱协同作用可改变荩草代谢水平。遮阴、干旱对抗氧化酶活性的影响不同,遮阴和干旱对POD有显著协同作用,对SOD和CAT有极显著协同影响,适度遮阴和干旱协同作用可提高荩草抗氧化酶活性。遮阴、干旱对细胞膜伤害性物质的含量影响不同,遮阴和干旱对SP含量无协同作用,对Pro、H_2O_2和MDA含量有显著协同作用,协同作用增加了荩草细胞膜受伤害的风险。遮阴和干旱对生理代谢及抗性系统影响的协同作用,提高了荩草的抗逆潜力和生态适应能力。