發(fā)布時間：2017-04-27 04:04

  本文關(guān)鍵詞：黃土高原苔蘚結(jié)皮的快速培育及其對逆境的生理響應(yīng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：生物結(jié)皮是干旱半干旱地區(qū)普遍存在的活性地被物,在生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮重要的生態(tài)功能。苔蘚結(jié)皮是黃土高原生物結(jié)皮發(fā)育演替的高級階段,在促進(jìn)土壤形成、改善土壤理化性質(zhì)及提高土壤抗侵蝕能力等方面起著重要作用。開展黃土高原苔蘚結(jié)皮的快速培育及其優(yōu)勢種對干旱-復(fù)水和高溫脅迫的生理響應(yīng)研究,可以為黃土高原苔蘚結(jié)皮的快速恢復(fù)及科學(xué)培育提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)和理論指導(dǎo)。本研究以黃土高原自然發(fā)育的苔蘚結(jié)皮(土生對齒蘚為優(yōu)勢種)為種源,在人工氣候室內(nèi),采用正交及單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,研究不同光照強(qiáng)度、表層土壤含水量、營養(yǎng)液、糖類以及植物生長調(diào)節(jié)劑等因子對苔蘚結(jié)皮生長發(fā)育的影響。同時,以人工培育的苔蘚植物(土生對齒蘚為優(yōu)勢種)為對象,研究了其對干旱-復(fù)水過程及高溫脅迫的生理響應(yīng)。主要研究結(jié)論如下:(1)表層土壤含水量(1%-30%)、光照強(qiáng)度(1000-23500 lx)及接種量(250-700g/m2)對苔蘚結(jié)皮蓋度、株密度以及生物量均有極顯著影響。隨著表層土壤含水量和接種量的提高,苔蘚結(jié)皮蓋度、株密度以及生物量逐漸增大;隨著光照強(qiáng)度的降低,苔蘚結(jié)皮的發(fā)育速度逐步增加。3種因素對苔蘚結(jié)皮蓋度和株密度的作用強(qiáng)弱程度依次為:表層土壤含水量光照強(qiáng)度接種量,對生物量,其作用強(qiáng)弱程度依次為:表層土壤含水量接種量光照強(qiáng)度。在本研究的3個因素中,表層土壤含水量是影響苔蘚結(jié)皮快速形成的最重要因素。(2)Hoagland、改良Knop、Part、Beneck以及MS營養(yǎng)液均能夠提高苔蘚結(jié)皮蓋度、株密度及生物量,提高程度因營養(yǎng)液種類而異。在培育末期(第65天),Hoagland營養(yǎng)液處理苔蘚結(jié)皮蓋度、株密度以及生物量最高,分別比蒸餾水對照高出35.23%、124.60%、56.48%。在整個培育過程中,與蒸餾水對照相比,Hoagland、改良Knop、Part及Beneck營養(yǎng)液均不同程度的提高了苔蘚結(jié)皮株高,而MS營養(yǎng)液降低了苔蘚結(jié)皮株高。(3)蔗糖、葡萄糖以及甘露醇均能夠不同程度的促進(jìn)苔蘚結(jié)皮發(fā)育,但糖溶液濃度高于10 g/L會抑制苔蘚結(jié)皮的發(fā)育。實(shí)驗(yàn)初期(第25天),不同濃度糖溶液均降低了苔蘚結(jié)皮蓋度、株密度及株高,降低程度與糖溶液濃度成正比。隨著土壤中糖溶液不斷被稀釋,不同濃度糖溶液處理苔蘚結(jié)皮蓋度、株密度及株高增加速率均高于蒸餾水對照。至實(shí)驗(yàn)?zāi)┢?第65天),不同濃度糖溶液處理苔蘚結(jié)皮蓋度、株密度及株高基本高于蒸餾水對照。其中,30g/l葡萄糖處理苔蘚結(jié)皮蓋度和株密度最高,分別達(dá)到80.96%、68.04株/cm2;30g/l蔗糖處理苔蘚結(jié)皮株高最大,達(dá)到1.16mm。不同濃度糖溶液處理苔蘚結(jié)皮生物量均低于蒸餾水對照,其中,30g/l蔗糖生物量最低(0.64μg/cm2),較對照降低29.37%。(4)植物生長調(diào)節(jié)劑類型對苔蘚結(jié)皮發(fā)育的影響因其種類和濃度而異。丁酯、激動素、吲哚丁酸以及噻重氮苯基脲4種植物生長調(diào)節(jié)劑,隨著濃度的提高均表現(xiàn)出抑制苔蘚結(jié)皮生長發(fā)育的趨勢。無論濃度高低,細(xì)胞分裂素對苔蘚結(jié)皮蓋度、株密度及株高均無顯著影響。同一種植物生長調(diào)節(jié)劑對不同指標(biāo)的影響結(jié)果也不相同。10mg/l丁酯減小了苔蘚結(jié)皮蓋度和株密度,卻顯著提高了苔蘚結(jié)皮株高;在整個培育實(shí)驗(yàn)過程中,3種濃度萘乙酸處理苔蘚結(jié)皮蓋度和株密度均低于蒸餾水對照,2mg/l萘乙酸處理苔蘚結(jié)皮株高卻始終高于蒸餾水對照。1mg/l噻重氮苯基脲對苔蘚結(jié)皮生長發(fā)育的促進(jìn)作用最明顯,至培育實(shí)驗(yàn)?zāi)┢?1mg/l噻重氮苯基脲處理苔蘚結(jié)皮蓋度、株密度、株高以及生物量分別比蒸餾水對照高出25.88%、58.39%、13.40%、45.83%,差異均達(dá)到顯著水平。(5)培育黃土高原苔蘚結(jié)皮的最佳組合為:表層土壤含水量25-30%+光照強(qiáng)度1000lx+接種量700g/m2+hoagland營養(yǎng)液�？稍�65天內(nèi)使苔蘚結(jié)皮蓋度、株密度、株高分別達(dá)到83.38%、122株/cm2、1.15mm。(6)干旱-復(fù)水過程中,人工培育的苔蘚植物體內(nèi)保護(hù)酶(超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶)活性、丙二醛及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)(可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì))含量均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,表層土壤含水量呈相反趨勢。隨著干旱脅迫時間的延長,苔蘚植物體內(nèi)保護(hù)酶活性、丙二醛及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量持續(xù)增加。干旱脅迫末期,干旱脅迫處理苔蘚植物體內(nèi)過氧化物酶活性、超氧化物歧化酶活性、過氧化氫酶活性、丙二醛、可溶性糖以及可溶性蛋白質(zhì)含量分別比對照增加51.63%、273.52%、599.24%、340.78%、107.24%、65.59%。復(fù)水1天后,各指標(biāo)快速下降,隨著復(fù)水時間的延長,各個指標(biāo)逐漸下降并接近對照。表明人工培育的苔蘚植物在干濕交替環(huán)境中具有較強(qiáng)的抗旱能力。(7)隨著溫度的提高,人工培育的苔蘚植物體內(nèi)保護(hù)酶活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及丙二醛含量均有不同程度的提高。以高溫脅迫1h為例,45℃高溫脅迫處理超氧化物歧化酶活性、過氧化物酶活性、過氧化氫酶活性、可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量、丙二醛含量分別比20℃對照處理提高22.71%、17.52%、19.38%、29.79%、15.11%、12.83%,除可溶性糖外,其余各指標(biāo)差異均達(dá)到顯著水平。隨著高溫脅迫時間的延長,不同指標(biāo)的變化趨勢不同:苔蘚植物體內(nèi)超氧化物歧化酶活性、過氧化物酶活性、過氧化氫酶活性以及可溶性蛋白質(zhì)含量隨著高溫脅迫時間的延長呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,可溶性糖含量和丙二醛含量呈現(xiàn)緩慢增長的趨勢。表明在人工環(huán)境下培育的苔蘚植物,對短期高溫脅迫有一定的耐熱性,但無法抵御長期高溫脅迫。因此,將人工培育的苔蘚結(jié)皮從室內(nèi)培育環(huán)境移至野外變環(huán)境之前有必要進(jìn)行一定的耐熱鍛煉。
【關(guān)鍵詞】：苔蘚結(jié)皮 營養(yǎng)液 糖類 植物生長調(diào)節(jié)劑 干旱-復(fù)水 高溫脅迫
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S154
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-11
• 致謝11-17
• 第一章 緒論17-31
• 1.1 研究背景及意義17-18
• 1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展18-30
• 1.2.1 生物結(jié)皮的形成過程及影響因素18-19
• 1.2.2 生物結(jié)皮的生態(tài)作用19-22
• 1.2.3 苔蘚植物在生物結(jié)皮中的地位和作用22
• 1.2.4 人工培育苔蘚結(jié)皮的理論基礎(chǔ)22-23
• 1.2.5 人工培育苔蘚結(jié)皮研究進(jìn)展23-27
• 1.2.6 苔蘚植物對逆境的響應(yīng)27-30
• 1.3 存在問題與不足30-31
• 第二章 研究目標(biāo)、內(nèi)容及技術(shù)路線31-35
• 2.1 研究目標(biāo)及內(nèi)容31-32
• 2.1.1 研究目標(biāo)31
• 2.1.2 研究內(nèi)容31-32
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)32-33
• 2.3 技術(shù)路線33-35
• 第三章 環(huán)境因子及接種量對黃土高原苔蘚結(jié)皮發(fā)育的影響35-49
• 3.1 材料與方法36-40
• 3.1.1 供試材料的采集36-37
• 3.1.2 接種材料的制備37
• 3.1.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)37-38
• 3.1.4 培育過程與方法38-39
• 3.1.5 觀測指標(biāo)及方法39-40
• 3.1.6 數(shù)據(jù)處理40
• 3.2 結(jié)果與分析40-46
• 3.2.1 快速培育下苔蘚結(jié)皮蓋度的動態(tài)特征40-42
• 3.2.2 快速培育下苔蘚結(jié)皮株密度的動態(tài)特征42-44
• 3.2.3 快速培育下苔蘚結(jié)皮生物量的動態(tài)特征44-46
• 3.3 討論46-48
• 3.3.1 水分對苔蘚結(jié)皮發(fā)育的作用46-47
• 3.3.2 光照強(qiáng)度對苔蘚結(jié)皮發(fā)育的作用47
• 3.3.3 接種量對苔蘚結(jié)皮發(fā)育的作用47
• 3.3.4 黃土高原苔蘚結(jié)皮快速培育的可行性47-48
• 3.4 小結(jié)48-49
• 第四章 營養(yǎng)物質(zhì)對苔蘚結(jié)皮發(fā)育的影響49-69
• 4.1 材料與方法50-52
• 4.1.1 培養(yǎng)材料的制備50
• 4.1.2 糖類種類、濃度及其配制方法50-51
• 4.1.3 營養(yǎng)液種類及其配方51
• 4.1.4 培育過程與方法51-52
• 4.1.5 觀測指標(biāo)及方法52
• 4.1.6 數(shù)據(jù)處理52
• 4.2 結(jié)果與分析52-65
• 4.2.1 營養(yǎng)液對苔蘚結(jié)皮發(fā)育的影響52-56
• 4.2.2 糖類對苔蘚結(jié)皮發(fā)育的影響56-65
• 4.3 討論65-67
• 4.3.1 營養(yǎng)液對苔蘚結(jié)皮發(fā)育的影響65-66
• 4.3.2 糖類對苔蘚結(jié)皮發(fā)育的影響66
• 4.3.3 接種材料采樣時間對苔蘚結(jié)皮發(fā)育的影響66-67
• 4.4 小結(jié)67-69
• 第五章 植物生長調(diào)節(jié)劑對苔蘚結(jié)皮發(fā)育的影響69-91
• 5.1 材料與方法69-73
• 5.1.1 培養(yǎng)材料的制備69-70
• 5.1.2 植物生長調(diào)節(jié)劑的種類及其濃度70
• 5.1.3 不同濃度植物生長調(diào)節(jié)劑的配制方法70-71
• 5.1.4 培育過程與方法71-72
• 5.1.5 觀測指標(biāo)及方法72-73
• 5.2 結(jié)果與分析73-88
• 5.2.1 丁酯對苔蘚結(jié)皮發(fā)育的影響73-75
• 5.2.2 激動素對苔蘚結(jié)皮發(fā)育的影響75-78
• 5.2.3 吲哚丁酸對苔蘚結(jié)皮發(fā)育的影響78-80
• 5.2.4 萘乙酸對苔蘚結(jié)皮發(fā)育的影響80-82
• 5.2.5 細(xì)胞分裂素對苔蘚結(jié)皮發(fā)育的影響82-85
• 5.2.6 噻重氮苯基脲對苔蘚結(jié)皮發(fā)育的影響85-88
• 5.3 討論88-89
• 5.4 小結(jié)89-91
• 第六章 人工培育的苔蘚植物對干旱-復(fù)水過程的生理響應(yīng)91-103
• 6.1 材料與方法91-97
• 6.1.1 實(shí)驗(yàn)材料91-92
• 6.1.2 處理方法92
• 6.1.3 測定指標(biāo)及方法92-97
• 6.2 結(jié)果與分析97-101
• 6.2.1 干旱-復(fù)水過程中土壤水分動態(tài)變化97-98
• 6.2.2 干旱-復(fù)水過程對保護(hù)酶活性的影響98-99
• 6.2.3 干旱-復(fù)水過程對丙二醛的影響99
• 6.2.4 干旱-復(fù)水過程對滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響99-100
• 6.2.5 干旱-復(fù)水條件下各指標(biāo)相關(guān)性分析100-101
• 6.3 討論101-102
• 6.4 小結(jié)102-103
• 第七章 人工培育的苔蘚植物對高溫脅迫的生理響應(yīng)103-111
• 7.1 材料與方法103-104
• 7.1.1 實(shí)驗(yàn)材料的獲取103
• 7.1.2 處理方法103-104
• 7.1.3 測定指標(biāo)及方法104
• 7.2 結(jié)果與分析104-107
• 7.2.1 高溫脅迫對保護(hù)酶活性的影響104-105
• 7.2.2 高溫脅迫對丙二醛的影響105-106
• 7.2.3 高溫脅迫對滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響106-107
• 7.2.4 高溫脅迫條件下各指標(biāo)相關(guān)性分析107
• 7.3 討論107-109
• 7.4 小結(jié)109-111
• 第八章 主要結(jié)論和創(chuàng)新點(diǎn)及展望111-115
• 8.1 主要結(jié)論111-113
• 8.2 研究創(chuàng)新點(diǎn)113
• 8.3 研究展望113-115
• 參考文獻(xiàn)115-135
• 作者簡介135-136

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：黃土高原苔蘚結(jié)皮的快速培育及其對逆境的生理響應(yīng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：329852