發(fā)布時間：2020-06-23 05:49

【摘要】：鈣是植物生長發(fā)育的必需的中量元素之一。在自然條件下,土壤缺鈣現(xiàn)象一般較少出現(xiàn),但在鹽基飽和度較低及酸沉降嚴重的土壤上容易出現(xiàn)。當土壤缺鈣時,植物體內(nèi)Ca~(2+)庫平衡被破壞,容易產(chǎn)生缺鈣現(xiàn)象。然而,土壤中過量的鈣不僅會破壞植物體內(nèi)正常的生理生化作用和養(yǎng)分元素代謝等過程,同時也對植物形態(tài)建成及內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化等方面產(chǎn)生不利影響,從而對植物體產(chǎn)生毒害作用。馬尾松(Pinus massoniana Lamb.)是我國特有的工業(yè)用材樹種之一,具有較高的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。長期種植馬尾松造成林下土壤酸化,土壤肥力下降,土壤中Ca~(2+)含量可能會相應降低;周期性采伐使大量的養(yǎng)分元素被移除,造成林地養(yǎng)分凈消耗,并影響了鈣在生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán),導致鈣流失,從而造成地力衰退;同時,酸雨作用使得馬尾松林地土壤中鹽基離子淋失,特別是Ca~(2+)的流失。此外,母巖是影響馬尾松生長的主要因子之一,同時土壤中的CaO含量與馬尾松高生長呈負相關,因而在碳酸巖類巖石發(fā)育的土壤中馬尾松生長發(fā)育不良。然而,這些現(xiàn)象背后的機制尚未完全清楚。鈣是馬尾松生長和發(fā)育過程中必須的養(yǎng)分元素,但不同鈣水平對馬尾松生理生化功能、養(yǎng)分元素代謝及有機質(zhì)組成等方面的影響機制尚未知曉。本文以1年生馬尾松(P.massoniana)苗為試材,采用溫室砂培法,研究不同鈣水平對馬尾松生長、生理生化特性、細胞結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分代謝等的影響,掌握適宜馬尾松生長的有效鈣濃度以及不同供鈣水平對馬尾松苗的影響規(guī)律,探討馬尾松生理生化指標、養(yǎng)分代謝、針葉解剖結(jié)構(gòu)和細胞超微結(jié)構(gòu)的變化對不同鈣水平的響應機理,并分析馬尾松各器官中的化學成分與不同鈣水平的關系。主要結(jié)果如下:1)在溫室砂培條件下,馬尾松苗適宜在1-3 mmol?L~(-1) Ca~(2+)水平條件下生長,其中以2 mmol?L~(-1) Ca~(2+)生長最佳。在高鈣條件下,馬尾松生長發(fā)育受到抑制的程度比在低鈣條件下更嚴重。馬尾松各項生長指標與供鈣濃度之間總體呈二次函數(shù)關系。馬尾松苗的成活率、根系生物量、根尖數(shù)、主根長、根體積、針葉長度、株高增量和地徑增量等生長指標與供鈣水平之間關系極密切(p0.001),能準確反映馬尾松與環(huán)境中鈣含量的關系。2)馬尾松苗針葉的葉綠素(a+b)、葉綠素a、葉綠素a/b、可溶性糖、Ci、Cond和Fv/Fm作為與環(huán)境中鈣水平密切相關的主導因子,在馬尾松的生理生化代謝過程中具有重要的作用,對光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化以及滲透調(diào)節(jié)能力產(chǎn)生巨大影響。鈣脅迫條件下,馬尾松細胞中ROS(O_2~ˉ.和H_2O_2)增加,葉綠素含量、Pn、Fv/Fm、Ci和Cond等降低,使細胞膜受到損傷,MDA含量升高,導致植株生長受到抑制。馬尾松通過增加體內(nèi)SOD和POD酶活性,合成和積累脯氨酸、可溶性糖和蛋白質(zhì)等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),以減輕鈣脅迫的危害。低鈣條件下的馬尾松Pn降低主要由非氣孔限制引起,而在高鈣條件下主要由氣孔限制引起。3)在低鈣條件下,馬尾松對Ca的吸收與N、P的吸收為協(xié)同作用,而在高鈣條件下總體表現(xiàn)為抑制作用,且在過高的鈣條件下將顯著降低其對P的吸收。隨著供鈣水平增大,馬尾松根中K含量逐漸增加,而莖、二年生針葉和當年生針葉中K含量均呈先增加后降低的趨勢;各器官中Ca含量均增加,而根、莖及當年生針葉中的Mg含量有所降低,并與相應器官中的Ca吸收和積累存在明顯的拮抗作用。不同Ca~(2+)水平下,馬尾松各器官中微量元素含量存在一定差異,總體表現(xiàn)為對Mn吸收和積累相對較多,而對Cu吸收和積累相對較少。低鈣條件下馬尾松對Fe和Ca的吸收存在明顯的協(xié)同作用,而在高鈣條件下則存在拮抗作用。馬尾松對Ca與Mn的吸收存在一定協(xié)同作用,而對Ca與Zn的吸收存在一定拮抗作用。在鈣適宜或高鈣條件下,馬尾松對Ca與Cu的吸收表現(xiàn)為拮抗作用,而在低鈣條件不顯著。不同供鈣水平對馬尾松體內(nèi)N、Ca和Mn的代謝特性影響較小,而對Mg和Cu影響較大,同時對Zn從根部向上移動和運輸?shù)哪芰σ簿哂忻黠@影響。此外,較高的鈣水平能夠擾亂P、Fe在馬尾松體內(nèi)的代謝情況,進而對馬尾松的生長發(fā)育產(chǎn)生影響。細胞壁是馬尾松針葉中最大的鈣庫,其含量隨供鈣水平增大而增加,對細胞中Ca~(2+)平衡起重要作用。在針葉的胞內(nèi)組分中,鈣主要存在于核蛋白和可溶性組分中,其次是在線粒體和葉綠體中。不同Ca~(2+)水平下,馬尾松當年生針葉細胞壁中的鈣含量均比相應的二年生針葉有所降低,但其比例均有升高。馬尾松針葉中以草酸鈣和硅酸鈣等非活性鈣存在的比例相對較高,且草酸鈣含量隨供鈣水平增加顯著增加(p0.05)。高鈣條件下,馬尾松針葉內(nèi)草酸鈣的形成對細胞內(nèi)鈣濃度起著重要的調(diào)節(jié)作用。低鈣條件下馬尾松針葉內(nèi)活性鈣比例增加,而在高鈣條件下其比例降低。4)供Ca~(2+)水平與馬尾松針葉角質(zhì)層厚度呈顯著正相關關系(p0.05),與針葉下表皮厚度、截面周長和面積呈極顯著正相關關系(p0.01)。鈣脅迫條件下,馬尾松的表皮細胞排列的緊密度、樹脂道直徑、葉肉厚度及維管束的周長和面積均有所增加,以緩解因鈣脅迫作用而引起的傷害。同時,其針葉超微結(jié)構(gòu)遭到破壞,葉綠體片層結(jié)構(gòu)變得模糊甚至解體,線粒體變形或雙層膜結(jié)構(gòu)消失,淀粉粒含量減少,嗜鋨顆粒增多,質(zhì)壁分離現(xiàn)象出現(xiàn),細胞完整性受到影響。馬尾松針葉通過部分細胞衰老以增強其對鈣脅迫的抵抗能力。5)鈣脅迫條件下,不同處理的馬尾松相同器官內(nèi)存在一些共有的典型吸收峰,同時也存在部分特征峰新增或缺失;相同處理的馬尾松不同器官內(nèi)部分吸收峰發(fā)生位移,同時也有部分吸收峰出現(xiàn)缺失或增加,且峰值的變化規(guī)律間也存在一定差異。馬尾松針葉內(nèi)2924 cm~(-1)、1626 cm~(-1)和1064 cm~(-1)處附近吸收峰的峰值大小,分別與針葉內(nèi)MDA含量、蛋白質(zhì)含量和可溶性糖含量呈負相關、顯著正相關(p0.05)和極顯著正相關(p0.01)關系,可用于判斷馬尾松受環(huán)境中鈣脅迫的程度。針葉內(nèi)1552 cm~(-1)和莖內(nèi)1159 cm~(-1)附近的吸收峰為低鈣條件下馬尾松特有的吸收峰,而針葉內(nèi)1036 cm~(-1)和莖內(nèi)1390 cm~(-1)附近的吸收峰為高鈣條件下馬尾松特有的吸收峰,可作為重要指標在馬尾松不同鈣適應性新種質(zhì)的篩選和培育工作加以應用。綜上所述,馬尾松苗適宜在1-3 mmol?L~(-1) Ca~(2+)水平條件下生長,其中以2mmol?L~(-1) Ca~(2+)生長最佳。鈣脅迫條件下,馬尾松可通過增加抗氧化酶活性,積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),降低光合速率,促使部分細胞衰老,改變針葉解剖結(jié)構(gòu)特征,調(diào)節(jié)養(yǎng)分代謝特性,調(diào)節(jié)體內(nèi)有機物質(zhì)組分以及降低生長速率等方式,以增強其對鈣脅迫作用的抵抗力。本研究結(jié)果可為馬尾松林木鈣肥施用提供理論依據(jù),為創(chuàng)制不同鈣適應性的馬尾松新種質(zhì)奠定基礎。
【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S791.248
【圖文】：

3.1 鈣對馬尾松苗生長的影響3.1.1 鈣對馬尾松株高生長的影響圖3-1反映了在試驗的不同階段，供鈣水平對馬尾松株高生長的影響。從圖中可以看出，馬尾松的生長高峰時期為3月-5月，即不同供鈣水平下的馬尾松苗高生長主要是在春季抽梢生長。而在6月，由于馬尾松春梢長度生長逐漸停止，因而株高增長量相對降低。7月-8月，T1-T6處理的馬尾松由于部分植株抽發(fā)夏圖3-1 不同供鈣水平下馬尾松株高生長狀況Fig. 3-1 Height increment of P. massoniana seedlings at different Ca2+levels

T10相對較慢。3.1.2 鈣對馬尾松地徑生長的影響圖3-2 反映了在試驗的不同階段，供鈣水平對馬尾松地徑生長的影響。不同供鈣水平的馬尾松地徑年生長呈先增加后降低的趨勢變化，其生長高峰期主要出現(xiàn)在6月-8月，這是由于該時期馬尾松針葉伸長加快，同化器官不斷擴大，而株高生長相對減緩引起的。而在12月至次年2月，地徑增量較小，生長較弱。從圖中可以看出T4地徑增長較快，其次為T5，而T10最低。同時，與株高生長相比

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 黃玉婷;錢文俊;王博;曹紅利;王璐;郝心愿;王新超;楊亞軍;;外源Ca~(2+)及鈣離子信號抑制劑對茶樹抗寒性的影響[J];茶葉科學;2015年06期

2 董虹妤;劉青華;金國慶;豐忠平;甘振棟;周志春;;馬尾松3代種質(zhì)幼林生長性狀遺傳效應及其與環(huán)境互作[J];林業(yè)科學研究;2015年06期

3 姚瑞玲;王胤;;馬尾松組培苗苗期生長規(guī)律及其造林試驗初報[J];西部林業(yè)科學;2015年06期

4 龍海濤;李麗梅;謝澤虹;劉帥;李曉云;鄧斌;劉海燕;李玲;;綜合隸屬函數(shù)法評價花生品種抗旱性與AhNCED1基因表達的關系[J];植物學報;2015年06期

5 唐萬鵬;潘磊;崔鴻俠;龐宏東;王曉榮;;三峽庫區(qū)馬尾松天然林林分結(jié)構(gòu)特征分析[J];林業(yè)科學研究;2015年05期

6 郭郁頻;任永霞;劉貴河;曹春梅;閆利軍;;外源鈣和赤霉素對干旱脅迫下苜蓿幼苗生理特性的影響[J];草業(yè)學報;2015年07期

7 楚秀麗;吳利榮;汪和木;張東北;吳小林;周志春;;馬尾松和木荷不同類型苗木造林后幼林生長建成差異[J];東北林業(yè)大學學報;2015年06期

8 袁菊紅;胡綿好;;硒脅迫下彩葉草主要化學組分的FTIR和PXRD分析[J];上海交通大學學報(農(nóng)業(yè)科學版);2015年02期

9 王芳;楊莎;郭峰;孟靜靜;孟慶偉;萬書波;李新國;;鈣對花生幼苗生長、活性氧積累和光抑制程度的影響[J];生態(tài)學報;2015年05期

10 林文龍;;馬尾松種子園自由授粉8年生子代生長分析與選擇[J];浙江林業(yè)科技;2015年01期

本文編號：2726891