本文關(guān)鍵詞：同質(zhì)和異質(zhì)水氮環(huán)境對草地早熟禾形態(tài)和生理特征的影響　出處：《東北農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：草地早熟禾(Poa pratensis L.)是一種世界著名的多年生冷季型草坪草。其葉色濃綠,葉形和株型優(yōu)美,被廣泛用于庭院草坪、高爾夫球場及運動場草坪。其生長最適溫度為18到24°C,充足的水分和適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)分管理,可形成優(yōu)美致密的草坪。然而,長期干旱缺水會導(dǎo)致其綠色快速消褪、葉片變細及呈現(xiàn)休眠狀態(tài)而影響觀賞和應(yīng)用。在中國北方的干旱和半干旱地區(qū),夏季溫度通常會達到38°C或更高,水分的匱缺通常會造成土壤氮素大量流失,干旱和養(yǎng)分的不足是影響和限制草地早熟禾生長和質(zhì)量的兩大主要因素。因此,如何快速而有效的從干旱當(dāng)中恢復(fù)成為草地早熟禾抗旱適應(yīng)的關(guān)鍵。有效氮(N)通過代謝活動具有調(diào)節(jié)和提升植物抗水分脅迫和降低組織水勢的特點。本研究的目的是:(1)調(diào)查不同水分和氮素供給條件下,氮素在草地早熟禾克隆分株間分配吸收代謝和同化特征;(2)研究草地早熟禾細胞抗氧化酶活性,氮同化在分株間傳輸?shù)膹姸?方向和范圍及適應(yīng)環(huán)境脅迫的運輸模式,為草地早熟禾育種提供依據(jù)。本研究是在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗站進行,包括田間試驗和溫室盆栽試驗。研究期間為植物生長季節(jié)的2014年6月至2015年10月。植物材料種植在田間不同水分和氮素條件的小區(qū),形成完全隨機區(qū)組設(shè)計的1個異質(zhì)性生長環(huán)境A(NS+NS-SS+SS-)和4個同質(zhì)性生長環(huán)境B(NS+NS+NS+NS+)、C(SS+SS+SS+SS+)、D(NS-NS-NS-NS-)、E(SS-SS-SS-SS-)。測定不同水分和氮素供給對草地早熟禾生長的影響。實驗室條件下,采用氮同位素示蹤技術(shù),用氨態(tài)氮和硝態(tài)氮15NH4Cl和K15NO3取代Hoagland營養(yǎng)液中的KNO3,氨離子濃度為1.5m M、15m M和30mM,測定水分脅迫條件下,氮素在克隆分株間轉(zhuǎn)運及對生理生態(tài)特性的影響。主要結(jié)果如下:(1)田間研究表明,干旱脅迫顯著減少了異質(zhì)生境和同質(zhì)生境中的母株(22-72%)和第一分株(72-99%)的植株氮含量,株叢最大半徑(40-91%),地上地下生物量(40-75%),每小區(qū)分株數(shù)(7-16%),葉含水量(1-58%)和水勢(3-66%),但增強不同生境中植株的碳含量(7-15%)和碳氮比(36-64%)。通過水氮不同異質(zhì)生境和同質(zhì)生境處理,在1000倍電子透射鏡觀察葉橫切結(jié)構(gòu),表明干旱縮減草地早熟禾葉片導(dǎo)管直徑和周徑及木質(zhì)部面積,但增大了篩管直徑和韌皮部面積。相同水分和不同養(yǎng)分處理,隨著土壤養(yǎng)分的增加,葉片中主脈導(dǎo)管直徑和周徑變小,篩管和韌皮部相對面積增加。這種變化有利于養(yǎng)分的傳輸和減少水分蒸騰。富含氮營養(yǎng)土在一定程度上減緩了干旱對草地早熟禾的脅迫。在田間表現(xiàn)為NS+、A(NS+)及NS-和A(NS-)處理的小區(qū)中,草地早熟禾各項指標(biāo)均優(yōu)于其他處理。通過這些結(jié)果我們認為,氮含量豐富的基質(zhì)結(jié)合適當(dāng)?shù)乃止芾?可以顯著增強草地早熟禾的抗旱性,在生產(chǎn)實踐中可利用這些研究結(jié)果形成一個有效的減少投入的管理技術(shù)。(2)室內(nèi)研究表明,干旱脅迫期間氮素變化已顯著影響了草地早熟禾的細胞的生理代謝。NH4Cl和KNO3的增加在一定程度上減輕了干旱脅迫的不利影響。能降低不同分株細胞的氧化脅迫,提高細胞中超氧化物歧化酶(SOD)活性約3-66%,過氧化物酶(POD)活性約0.5-39%,過氧化氫酶(CAT)的活性約2-38%。提高游離脯氨酸的含量約4-49%。植物組織氮的同位素豐度(9-18%)、氮的含量(9-54%)、相對含水量(0.1-35%)、水勢(18-66%)都有不同程度提高。尤其在30m M氮素(15NH4Cl和K15NO3)供給,顯著影響了干旱條件下上述指標(biāo)的變化,使植株保持了較高的滲透能力和抗氧化及清除體內(nèi)活性氧自由基(ROS)的能力。在生長期間,氮素適當(dāng)供給對草地早熟禾三個克隆分株的細胞滲透調(diào)節(jié)能力和抗氧化防御系統(tǒng)都能增強,有助于清除植株體內(nèi)的活性氧自由基可進一步提高細胞膜的強度和穩(wěn)定植物的基本代謝。此外同位素示蹤技術(shù)可以作為探索草坪草抗旱能力以及為提高抗旱改良提供依據(jù)的一項有效方法。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S688.4

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本文編號：1324268