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外源复合激素调控下人工草地羊草生长及生理学特性研究

日期:2015-02-03 17:28 作者:绮为论文网 论文字数:3835 点击次数:0
所属栏目:博士论文 论文语种:其他 论文用途:其他
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本文是博士论文,本试验研究以松嫩人工羊草草地为研究目标,以羊草为试验材料。采用外源喷施不同浓度以及不同比例的ABA和BR,通过测定植物生长及品质、光合生理特性、内源植物激

第一章前言


1.1人工羊草草地研究现状及展望
人工草地是指依据牧草的生物学特性,有计划地将部分天然草地开垦后,应用一定的传统或现代农业技术,通过人为播种建植的人工牧草草地群落。建立人工草地可以增加牧草产量,提高饲草质量,同时还可以提高土壤肥力,减少土壤流失。根据牧草的生物学特性以及利用方法的不同等分类依据,可以将人工草地分成不同的类型。松嫩盐碱化草甸草原的人工草地建设是以羊草为主要牧草物种,以苜蓿、沙打旺、披碱草等为辅助牧草的混播割草草地。混播可以提高人工草地中物种的丰富度,使草地的结构更加合理,生态功能趋于稳定;同时混合播种也能够提高人工草地的生产力。研究表明禾本科与豆科牧草的优化组合,可以大大提高未本科牧草对氮素的利用率⑴。在诸多影响人工草地生长状况的环境因子中,光照对牧草的生长起到了十分重要的作用,光合作用离不开光照。光合作用效率的强弱是衡量人工草地上牧草生产力的一个重要指标,直接关系着人工草地的牧草产量,研究羊草人工草地的光合生理特性可以准确的判断其生产状况,而且能够为农业生产应用提供理论参考,因此研究人工草地的光合生理特性也尤为重要。王玉辉等对松嫩平原羊草人工草地的光合生理特性的研究结果显示:羊草叶片的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度在其整个生长季节受到诸多环境因子的共同影响,并且在不同时期起主导作用的环境因子不同[2]。徐伟洲等在水分供应充足的情况下测定了白羊草在不同的施肥处理条件下,白羊草的叶绿素荧光动力学参数,研究结果显示:施肥处理能显著提高白羊草叶片的实际光化学效率(OPSII)、最大光化学效率(FvTrn)、表观光合电子传递速率(ETR),降低非辖射性能量耗散(NPQ) [3]。
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1.2羊草生理生态学研究进展
羊草QLeymus chinensis、又名碱草,未本科赖草属植物,是一种生态幅度宽广的多年生根莲型禾草,具有发达的根状莲。它是欧亚大陆草原区的东部草甸草原以及千旱草原上的重要建群种之一,我国羊草约占羊草分布总量的一半以上,东北部松嫩平原以及内蒙古东部是其分布中心。羊草具有很强的适应环境的能力,具有耐旱、耐寒、耐盐碱等多种特性,以下将从生理生态学方面介绍羊草的研究进展。植物的水分生理研究了植物对水分的吸收、运输和散失,以及植物体对水分胁迫的响应与适应等方面。水分是羊草植株进行各项生理反应不可缺少的物质。水是羊草植株细胞原生质体的重要组成成分,充足的水分能确保羊草进行正常的新陈代谢,许多生理生化反应能正常进行;水也是许多有机物质和无机离子运输的良好介质。水分利用效率(WUE)是指植物体消耗单位水分所产生的光合产物的重量。羊草的水分利用效率受羊草自身的生理特性和外界环境因子的综合作用的影响。牛海山等对羊草在生长季节水分利用效率的研究结果显示:羊草在生长季节的前期生长较快,水分利用效率高,在生长季节的后期生长较慢,水分利用效率低[9]。杜占池等对不同土壤条件下羊草的水分利用效率的研究显示:水分充足时,盐化草甸土型羊草的水分利用效率较高,在水分亏缺时,典型栗转土型羊草的水分利用效率较高。
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第二章研究区域自然概况、试验设计及研究方法


2.1松嫩羊草草甸自然概况
松嫩平原是东北平原的组成部分之一,占据了一定主体位置,其地理位置? 位于黑龙江的西南部,大概位于大、小兴安岭与长白山及松辽分水岭之间,1因此又称为松辽平原,东西两面分别与东部山地和大兴安岭相接,其主要的形成原因是由松花江和嫩江冲积而成的。地理位置为东经121°30'-]27°00’,北讳43°30’~48°40'。海拔约120.0~200.0 m之间,面积约17万km2。本试验研究地点位于东北师范大学草地生态研究站,其地理位置是位于松嫩平原南部、吉林省长岭县种马场。海拔137.8?]44.8 m之间,位于东经123°45'?123°47',北讳44°40'?44°44'(图1)。由于松嫩草原的地质长期下陷形成了一个四陷地区,属于松辽断陷带的一部分。目前凹陷区的西南部仍然在继续下沉,而东北部地区渐渐呈现出上升现象,因此形成了三面立体环山的闭流区域,周围的山地雨水相对会较多,这时雨水就会把大部分可溶性盐冲洗下来,同时这些可溶性盐又不能很快的排出此区域,这样就会产生了土壤当中盐碱含量的增加。
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2.2试验设计及技术路线
试验研究在松嫩草地人工种植3年的羊草草地上进行。于2005年、2006年春季外源喷施不同比例、不同浓度的复合ABA、BR。通过测定羊草种群密度、高度、叶长、叶宽、地上生物量等生长参数衡量其生长特性;测定羊草中性洗漆纤维(NDF)、酸性洗漆纤维(ADF)以及粗蛋白质(CP)含量来判断羊草品质变化。同时幵展了羊草光合生理学方面的研究,这方面的研究包括:光合速率曰变化、光响应曲线、二氧化碳响应曲线以及叶绿素焚光。对于羊草的内源激素含量变化方面的研究包括:生长素、赤霉素、细胞分裂素以及脱落酸。最后对羊草的抗氧化酶(POD、SOD、CAT)活性变化方面进行了研究。从光合生理学、激素生理学、逆境生理学的角度揭示外源复合激素对羊草生长及生理学特性影响的动态过程及机理。为人工草地的建设及退化草地的恢复奠定理论基础。
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第三章复合激素调控下羊草种群生长与品质的变化......... 36
3.1不同生长时期羊草生长参数的变化 .......36
3.2不同生长时期羊草品质的变化....... 50
3.2.1生长初期羊草粗蛋白质、纤维素含量的变化....... 50
3.2.2生长旺期羊草羊草粗蛋白质、纤维素含量....... 52
3.3 小结....... 53
第四章复合撖素调控下羊草光合特性的研究....... 55
4.1羊草叶片光合速率日变化....... 55
4.2羊草叶片蒸腾速率日变化....... 57
4.3羊草叶片气孔导度日变化....... 58
4.4羊草叶片细胞间.......60
4.5羊草叶片水分利用效率日变化....... 61
4.6羊草叶片光响应曲线变化....... 63
4.7羊草叶片C02响应曲线变化....... 65
4.8羊草叶片叶绿素荧光参数变化....... 67
4.9讨论 .......70
第五章复合徵素调控下羊草内源撖素含量的研究....... 72
5.1生长初期羊草叶片内源激素含量变化....... 72
5.2生长旺期羊草叶片内源激素含量变化....... 74


第六章复合激素调控下羊草抗氧化酶活性研究


氧是植物生命活动的根本条件之一,没有氧就不存在植物生命活动。基态氧分子具有较低的生物活性,然而在植物组织各种代谢过程中可以产生超氧阴离子自由基(CV)、轻自由基、过氧化氢(吐02)、单线态氧(1(32)等性质活跃、氧化能力强的活性氧(ROS)这种植物生命需要氧与氧对植物潜在的危害性是生物界存在的重大矛盾之一。正常情况下,植物细胞内活性氧的产生与清除处于动态平衡状态。其中抗氧化酶是生物体内的活细胞产生的一种能够抵抗活性氧伤害的生物催化剂,是植物细胞中重要的活性氧防御系统。植物体内的保护酶系统主要有过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(catelase,CAT)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)。抗氧化酶的主要作用是还原活性氧,减少对细胞的伤害。本实验研究,测定了不同比例ABA、BR两种外源激素处理下,不同生长时期羊草叶片三种抗氧化酶活性的变化,试图从植物保护酶系统的动态变化过程揭示外源激素处理对植物抗逆性生理的影响机制。为合理利用植物激素奠定理论基础。

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结论


在羊草人工草地上施用外源激素,0.01 mmoI-L-' ABA处理虽然略微降低了植株的高度和每株的叶数,但是增加了植株的密度和生物量。2.00x10"mmol-L.iBR处理增加了羊草种群植株的密度、高度和生物量。ABA和BR以不同比例配比喷洒,羊草的植株密度、高度和生物量得到了显著的提高,0.01 ABA+ 2.00x10_4 mmol-L"' BR处理组的效果最佳。ABA能够提高羊草抵抗千旱和盐碱的能力,BR能够促进羊草的生长,显著提高羊草植株新根和侧根的形成,增加中性洗漆纤维、酸性洗涤纤维和粗蛋白质的含量,提高羊草品质,不同激素配比处理发挥了两种激素的复合作用,最终表现为大幅度的提高了羊草的植株密度、高度和生物量。在羊草人工草地上喷洒不同浓度配比的植物激素,0.01 mmol-L"' ABA和2.00x10-^mmol-L-' BR分别处理,总体表现为ABA处理略微抑制了植株的某些光合生理参数,却增加了其抵御逆境的能力;BR处理促进了植物的生长和光合速率。ABA和BR以不同浓度比例混合处理的效果要好于ABA和BR分别处理的效果,在一定程度上增加了 ABA和BR分别处理的生理效应,0.01 mmol-L"' ABA+ 2.00x10mmoM'' BR处理的效果最佳。复合激素处理也使羊草的光合特性发生了明显的改变,显著提高了羊草叶片的净光合速率、气孔导度、水分利用效率、最大净光合速率、饱和光强下净光合速率、呼吸速率、最大RUBP幾化效率、最大电子传递、最大磷酸丙糖利用效率和光系统II的电子传递,降低了光补偿点和光饱和点,并且叶绿素荧光参数也显示出复合激素处理降低了光抑制效应,加强了羊草抵御不利环境的能力,总之,复合激素处理增加了羊草的光合能力和C02同化效率。

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