本文關(guān)鍵詞：銀木凋落葉分解對四種農(nóng)作物生長的化感作用研究

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【摘要】：農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營在人類社會發(fā)展中已具有悠久的歷史。近年來,由于資源緊張,生態(tài)環(huán)境惡化等問題日益突出,這種兼顧生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益的復(fù)合經(jīng)營模式更加受到世界各國的重視,并開展了廣泛的研究和推廣�；凶饔檬情_展農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營的限制因素之一。其中,凋落物的分解既是復(fù)合系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換的重要途徑,也是化感物質(zhì)進入土壤并作用于鄰體和本身的主要途徑。如何保證復(fù)合系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)并盡量降低化感物質(zhì)帶來的負(fù)面影響是提高復(fù)合經(jīng)營效益的關(guān)鍵。銀木(Cinnamomum septentrionale Hand.-Mazz)是常見的觀賞樹種,具有較高的經(jīng)濟價值和生態(tài)價值。在我國南方地區(qū),銀木常出現(xiàn)在一些傳統(tǒng)形式的農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)中,如：庭院式混農(nóng)林業(yè)及田邊地坎植樹,在四川平壩、丘陵區(qū)尤為普遍。隨著長江上游生態(tài)屏障建設(shè)和退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建的實施,銀木也成為了建設(shè)復(fù)合人工生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)選樹種之一。但有研究指出該物種也有較強的化感潛力,其在春季大量凋落的葉片極易影響春播作物的生長。因此,本研究采用銀木凋落葉作為供體材料,選取了兩種固氮作物大豆(Glycine max (Linn.) Merr.)和菜豆(Phaseolus vulgaris L.),以及玉米(Zea mays L.)和辣椒(Capsicum annuum L.)等非固氮作物作為受體植物,對受體植物的生長、生理及生殖響應(yīng)以及施肥的緩解效應(yīng)進行了系統(tǒng)研究,同時分析了銀木凋落葉在分解過程中潛在化感物質(zhì)和養(yǎng)分的釋放及相關(guān)的其他生態(tài)過程。以期為銀木-農(nóng)作物復(fù)合經(jīng)營中,適宜搭配植物的選擇及科學(xué)的經(jīng)營管理提供理論依據(jù),并為揭示銀木凋落葉作用于受體的生理生態(tài)機制奠定基礎(chǔ)。研究結(jié)果如下：(1)銀木凋落葉在土壤中分解對大豆、菜豆、玉米及辣椒的生長均產(chǎn)生了不同程度的抑制,表現(xiàn)在株高、地徑、鮮重、葉面積等形態(tài)指標(biāo)上。這種抑制作用隨著凋落葉添加量的增加而增強,隨著凋落葉分解時間的延長而減弱。四種作物中固氮作物在面臨凋落葉產(chǎn)生的化感脅迫時具有一定的優(yōu)勢,大豆對凋落葉化感作用的耐受性最強(RI--0.186),其次為菜豆(RI=-0.478),玉米及辣椒對凋落葉的化感作用較為敏感(RI-0.8)。但凋落葉的加入顯著促進了大豆、菜豆兩種豆類作物幼苗期的根瘤數(shù)量和重量,即使在最低凋落葉量處理下,對根瘤數(shù)量的化感效應(yīng)指數(shù)達0.368和0.614,對根瘤重量的化感效應(yīng)指數(shù)達0.225和0.878。銀木凋落葉的加入將菜豆的開花物候期推測數(shù)日,使菜豆的開花總量降至對照的70%-80%。在最高量凋落葉處理下,菜豆通過增加對花冠和雄蕊的投入以保證其生殖,但由于種子發(fā)育時光合產(chǎn)物不足,最終導(dǎo)致種子數(shù)量降至對照的52%、粒重降至對照的76%,生殖分配僅為對照的77%。高量銀木凋落的加入使大豆、菜豆及玉米的產(chǎn)量分別降至對照的54%、43%及65%,低量凋落葉的加入對菜豆和玉米的產(chǎn)量沒有明顯影響,卻仍使大豆產(chǎn)量降低32%,但不同量凋落葉的加入使大豆種子中粗脂肪的含量有4%-7%的增幅。(2)干擾光合生理、抗性生理及養(yǎng)分生理是凋落葉抑制受體植物生長的內(nèi)在機制,三者之間也存在著緊密的聯(lián)系。凋落葉的加入顯著降低了四種作物葉片中的光合色素含量,抑制了大豆、玉米、辣椒的凈光合速率,同時影響著大豆、菜豆及辣椒葉片對光和CO2的利用效率和生態(tài)適應(yīng)能力。凋落葉的加入明顯促進了幼苗期大豆、菜豆葉片中H202的含量,增幅可達103%,并在大豆、菜豆生長的不同時期干擾了POD、SOD、CAT三種抗氧化酶的活性,同時對兩種作物葉片中的可溶性糖含量具有一定的促進作用,對可溶性蛋白含量具有一定的抑制作用。凋落葉的加入還對大豆及菜豆葉片中N, Mg, Ca的含量具有明顯的抑制作用,特別是在幼苗期時,對N含量的抑制可達59.90%,對Mg含量的抑制可達28.46%。但凋落葉對K含量卻有一定的促進作用。(3)施肥可以作為緩解銀木凋落葉化感作用的重要措施。采用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的常規(guī)施肥量可以明顯緩解玉米和辣椒兩種作物在生長上和光合作用上受到的影響,但不能完全消除凋落葉的抑制作用。最高量凋落葉處理下,作物生長受到凋落葉的抑制程度最為明顯,施肥后,作物恢復(fù)的效果也最佳,玉米葉面積的化感效應(yīng)指數(shù)由-0.831增至-0.467,辣椒葉面積的化感效應(yīng)指數(shù)由-0.825增至-0.516(底肥)及-0.343(追肥)。追肥可以使生長受到明顯抑制的辣椒在短期內(nèi)恢復(fù)到施底肥的水平,并且施追肥的效果稍優(yōu)于施底肥。(4)銀木凋落葉中含有豐富的活性物質(zhì),包括約0.75%的揮發(fā)油,約20 mg/g的醇溶性酚類物質(zhì)和約50 mg/g的醇溶性黃酮類物質(zhì)。這些物質(zhì)的含量隨著凋落葉的分解而明顯降低,凋落葉化感潛力也明顯減弱,表現(xiàn)為其浸提液對小白菜(Brassica chinensis L.)種子的萌發(fā)和幼苗生長抑制作用的逐漸減弱。凋落葉在分解過程中萜類物質(zhì)的降解比甾類及大分子物質(zhì)更快,總酚及總黃酮的含量在分解10 d內(nèi)就降至原來的一半,而后降解速度減慢。分解100 d的時間內(nèi),葉片中N、P、K元素并沒有出現(xiàn)明顯的釋放。銀木凋落葉精油(萜類及其衍生物)單獨以水作為介質(zhì)時對受體植物風(fēng)仙花(Impatiens balsamina L.)的生長和生理特性有一定的影響,但影響程度不大。在實際中,萜類物質(zhì)可能是通過與其它物質(zhì)協(xié)同作用或長期作用的方式而起效的。(5)銀木凋落葉分解產(chǎn)生化感作用的途徑并不是簡單的釋放-作用的過程,而是土壤、凋落葉及受體植物3者復(fù)雜的相互作用的過程。在與銀木凋落葉混合的100 d內(nèi),土壤中的硝態(tài)氮含量明顯降低(100 d時降至原來的61.23%),有效磷含量出現(xiàn)一定的波動,銨態(tài)氮和速效鉀含量的變化不大。土壤中可培養(yǎng)的細(xì)菌、真菌及放線菌的數(shù)量均呈現(xiàn)出先增后降的趨勢。另外,種植受體植物能促進銀木凋落葉中潛在化感物質(zhì)的釋放,表現(xiàn)為種植了受體植物(大豆、菜豆及花生)60 d后,銀木凋落葉中的揮發(fā)性物質(zhì)(特別是低沸點物質(zhì))的降低程度比未種植受體的凋落葉更加明顯。綜上所述,銀木凋落葉中的揮發(fā)性物質(zhì)、酚類及黃酮類物質(zhì)是其產(chǎn)生化感作用的物質(zhì)基礎(chǔ),其在分解過程中逐步向土壤環(huán)境釋放。在這一過程中土壤養(yǎng)分、土壤微生物及作物均會對其化感效應(yīng)產(chǎn)生一定的影響。最終通過影響作物對養(yǎng)分元素的吸收利用、影響作物對光合產(chǎn)物的獲取以及引發(fā)活性氧的產(chǎn)生,受體植物的生長受到抑制。四種作物中具有固氮能力的豆類作物對其凋落葉的影響具有更強的耐受性,但其與根瘤菌的共生關(guān)系受到一定程度的影響。玉米及辣椒雖然對凋落葉的影響更為敏感,但在經(jīng)營管理中可將施肥作為緩解措施。
【關(guān)鍵詞】：銀木 凋落葉分解 化感作用 大豆 菜豆 玉米 辣椒 農(nóng)林復(fù)合 生理機制 生態(tài)效應(yīng) 施肥
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q945;S750
【目錄】：

• 文中所使用的符號和縮略語4-5
• 摘要5-8
• ABSTRACT8-16
• 第一章 緒論16-36
• 1.1 研究背景16-17
• 1.2 化感作用的概念17-18
• 1.3 化感物質(zhì)18-21
• 1.3.1 化感物質(zhì)的本質(zhì)18-19
• 1.3.2 化感物質(zhì)的類型19-21
• 1.4 化感物質(zhì)的作用機制21-25
• 1.5 化感作用的生態(tài)效應(yīng)25-28
• 1.5.1 化感作用的生態(tài)意義25-26
• 1.5.2 化感物質(zhì)與土壤環(huán)境26-28
• 1.5.3 化感作用與生物共生28
• 1.6 化感作用與植物殘體分解28-30
• 1.7 化感抑制作用的緩解機制30-31
• 1.8 農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)中的化感作用31-32
• 1.9 樟屬植物的化感作用32-33
• 1.10 研究目的及意義33-34
• 1.11 研究內(nèi)容與技術(shù)路線34-36
• 第二章 銀木凋落葉對大豆生長的影響36-56
• 2.1 材料與方法36-39
• 2.1.1 試驗材料36
• 2.1.2 試驗設(shè)計36-37
• 2.1.3 指標(biāo)測定37-38
• 2.1.4 數(shù)據(jù)處理與分析38-39
• 2.2 結(jié)果與分析39-50
• 2.2.1 銀木凋落葉對大豆出苗的影響39-40
• 2.2.2 銀木凋落葉對大豆生長指標(biāo)的影響40-42
• 2.2.3 銀木凋落葉對大豆結(jié)瘤的影響42-43
• 2.2.4 銀木凋落葉對大豆光合作用的影響43-46
• 2.2.5 銀木凋落葉對大豆抗性生理指標(biāo)的影響46-48
• 2.2.6 銀木凋落葉對大豆葉片養(yǎng)分水平的影響48-49
• 2.2.7 銀木凋落葉對大豆產(chǎn)量和種子性狀的影響49-50
• 2.3 討論50-55
• 2.3.1 銀木凋落葉對大豆生長的影響50-51
• 2.3.2 銀木凋落葉對大豆生長影響的生理基礎(chǔ)51-54
• 2.3.3 銀木凋落葉對大豆產(chǎn)量和品質(zhì)的影響54-55
• 2.4 小結(jié)55-56
• 第三章 銀木凋落葉對菜豆生長及生殖特性的影響56-75
• 3.1. 材料與方法56-57
• 3.1.1 試驗材料56
• 3.1.2 試驗設(shè)計56
• 3.1.3 指標(biāo)測定56-57
• 3.1.4 數(shù)據(jù)處理與分析57
• 3.2 結(jié)果與分析57-69
• 3.2.1 銀木凋落葉分解對菜豆出苗的影響57-58
• 3.2.2 銀木凋落葉分解對菜豆生長的影響58-59
• 3.2.3 銀木凋落葉分解對菜豆結(jié)瘤的影響59-60
• 3.2.4 銀木凋落葉分解對菜豆光合作用的影響60-62
• 3.2.5 銀木凋落葉分解對菜豆抗性生理的影響62-64
• 3.2.6 銀木凋落葉分解對菜豆葉片養(yǎng)分水平的影響64-65
• 3.2.7 銀木凋落葉分解對菜豆開花物候的影響65-68
• 3.2.8 銀木凋落葉分解對菜豆物質(zhì)積累和分配的影響68-69
• 3.2.9 銀木凋落葉分解對菜豆產(chǎn)量及種子特征的影響69
• 3.3 討論69-74
• 3.3.1 銀木凋落葉對菜豆生長的影響69-70
• 3.3.2 銀木凋落葉對兩種豆類植物結(jié)瘤的影響70-71
• 3.3.3 銀木凋落葉影響下菜豆的生理響應(yīng)71-72
• 3.3.4 銀木凋落葉對菜豆生殖特性的影響72-74
• 3.4 小結(jié)74-75
• 第四章 銀木凋落葉對玉米生長的影響及施肥的緩解作用75-88
• 4.1 材料與方法75-76
• 4.1.1 試驗材料75
• 4.1.2 試驗設(shè)計75-76
• 4.1.3 指標(biāo)測定76
• 4.1.4 數(shù)據(jù)處理與分析76
• 4.2 結(jié)果與分析76-84
• 4.2.1 對植株生長指標(biāo)的影響76-80
• 4.2.2 對葉片光合色素含量的影響80-81
• 4.2.3 對葉片凈光合速率的影響81-83
• 4.2.4 對玉米產(chǎn)量及結(jié)籽的影響83-84
• 4.3 討論84-87
• 4.3.0 凋落葉對玉米生長的影響84-85
• 4.3.1 凋落葉對玉米光合作用的影響85
• 4.3.2 施肥對凋落葉抑制作用的影響85-87
• 4.4 小結(jié)87-88
• 第五章 銀木凋落葉對辣椒生長的影響及施肥的緩解作用88-111
• 5.1 材料與方法88-91
• 5.1.1 試驗材料88
• 5.1.2 試驗設(shè)計88-89
• 5.1.3 指標(biāo)測定89
• 5.1.4 數(shù)據(jù)處理與分析89-91
• 5.2 結(jié)果與分析91-108
• 5.2.1 對辣椒生長的影響91-98
• 5.2.2 對辣椒光合色素含量的影響98-101
• 5.2.3 對辣椒凈光合速率和氣體交換參數(shù)的影響101-103
• 5.2.4 對辣椒光合-光響應(yīng)曲線及特征參數(shù)的影響103-106
• 5.2.5 對辣椒光合-CO2響應(yīng)曲線及特征參數(shù)的影響106-108
• 5.3 討論108-110
• 5.3.1 凋落葉對辣椒生長的影響108
• 5.3.2 四種作物對凋落葉敏感性的比較108-109
• 5.3.3 凋落葉對辣椒光合作用的影響109
• 5.3.4 不同施肥方式對凋落葉作用效果的影響109-110
• 5.4 小結(jié)110-111
• 第六章 銀木凋落葉分解產(chǎn)生化感作用的物質(zhì)基礎(chǔ)111-128
• 6.1 材料與方法111-114
• 6.1.1 凋落葉化感潛力在分解過程中的變化111-112
• 6.1.2 凋落葉中的養(yǎng)分及潛在化感物質(zhì)在分解過程中的變化112-113
• 6.1.3 銀木凋落葉中的精油成分及其化感潛力113-114
• 6.1.4 數(shù)據(jù)處理與分析114
• 6.2 結(jié)果與分析114-124
• 6.2.1 凋落葉化感潛力在分解過程中的變化115-116
• 6.2.2 凋落葉中的養(yǎng)分及潛在化感物質(zhì)在分解過程中的變化116-123
• 6.2.3 凋落葉中的精油成分及其化感潛力123-124
• 6.3 討論124-127
• 6.3.1 凋落葉化感潛力在分解過程中的變化124
• 6.3.2 凋落葉中的養(yǎng)分及潛在化感物質(zhì)在分解過程中的變化124-126
• 6.3.3 銀木凋落葉精油的化感潛力126-127
• 6.4 小結(jié)127-128
• 第七章 凋落葉化感效應(yīng)受土壤環(huán)境及受體植物的影響128-135
• 7.1 材料與方法128-129
• 7.1.1 凋落葉分解對土壤養(yǎng)分、微生物的影響及土壤積累化感物質(zhì)的化感效應(yīng)128
• 7.1.2 作物生長對凋落葉中揮發(fā)性化感物質(zhì)釋放的影響128-129
• 7.1.3 數(shù)據(jù)處理與分析129
• 7.2 結(jié)果與分析129-132
• 7.2.1 凋落葉分解對土壤養(yǎng)分、微生物的影響及土壤積累化感物質(zhì)的化感效應(yīng)129-131
• 7.2.2 作物生長對凋落葉中揮發(fā)性物質(zhì)釋放的影響131-132
• 7.3 討論132-134
• 7.3.1 凋落葉化感效應(yīng)受土壤環(huán)境的影響132-134
• 7.3.2 作物生長對凋落葉分解的促進134
• 7.4 小結(jié)134-135
• 第八章 結(jié)論與展望135-138
• 8.1 結(jié)論135-136
• 8.2 創(chuàng)新點136-137
• 8.3 問題及進一步研究的方向137-138
• 參考文獻138-149
• 附件149-156
• 致謝156-157
• 攻讀博士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文157

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6 陳洪;香樟凋落葉分解的化感作用研究[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

7 鮑紅春;沙芥化感作用的研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

8 鄔彩霞;幾種豆科牧草化感作用的比較研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

9 沈慧敏;黃花蒿（Artemisia annua L.）化感物質(zhì)釋放途徑及化感作用機理研究[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

10 周天;黃蒿化感作用的研究[D];東北師范大學(xué);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 朱婧;丹參化感物質(zhì)及其化感作用研究[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

2 何冬;米氏凱倫藻(Karenia mikimotoi)與鹽生杜氏藻(Dunaliella salina)種間競爭及化感作用的研究[D];中國海洋大學(xué);2015年

3 付菲;稗屬植物的分類鑒定及其與水稻化感作用研究[D];浙江大學(xué);2016年

4 孫慶花;黃土丘陵區(qū)草本群落演替中優(yōu)勢種浸提液的化感作用[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2016年

5 王旭;播娘蒿地上部提取分離物對小麥的化感作用研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2010年

6 周禮勝;芒萁化感作用及抑菌試驗研究[D];南昌大學(xué);2007年

7 張燕;亞洲百里香對雜草化感作用的研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

8 董章杭;水稻化感作用的動態(tài)遺傳及其與環(huán)境互作研究[D];福建農(nóng)林大學(xué);2002年

9 吳敏鴻;不同氮素水平下水稻化感作用的差異蛋白組學(xué)研究[D];福建農(nóng)林大學(xué);2006年

10 顏桂軍;海南幾種熱帶植物化感作用的研究[D];華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

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本文編號：1000054