刈割是一種機械脅迫,它即可導(dǎo)致牧草體內(nèi)水分代謝失衡、光合葉面積減少導(dǎo)致光合速率下降,但大多牧草對刈割均表現(xiàn)出較強的適應(yīng)性,即耐刈性。而牧草耐刈性是牧草在經(jīng)受人工刈割脅迫后自身恢復(fù)保護的一種特性,因而在園林和草坪管理及畜牧業(yè)發(fā)展上起重要作用。而且牧草的耐刈性與刈割引發(fā)的補償性生長密切相關(guān)。然而,目前對牧草的補償性生長生理機制研究較少。本文選取兩種廣為種植的黑麥草(Lolium perenne L)和紫花苜蓿(Medicago sativa)牧草為試驗材料,通過研究刈割后兩種多年生牧草葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化酶變化,以揭示抗氧化酶和滲透調(diào)節(jié)物在抑制膜脂過氧化、維護氧自由基代謝平衡、水分平衡及與牧草耐刈性和補償性生長的關(guān)系。1.為探究禾本科牧草在不同強度刈割后其葉片抗氧化保護系統(tǒng)和滲透調(diào)節(jié)物含量變化與其補償性生長的關(guān)系,和其耐刈性的生理調(diào)控機理。本研究以多年生黑麥草為試驗材料,對其進行了輕度(留茬22cm)、中度(留茬15cm)、重度(留茬7cm)、全部刈割(留茬0cm)刈割處理。在刈割后第6d和12d,分析測定了殘留葉片和再生葉片生長速率,超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活力,丙二醛、可溶性糖、脯氨酸含量。結(jié)果表明,刈割后黑麥草葉片補償性生長較明顯,其中全割后葉片補償性生長最明顯、輕度和中度次之,重度刈割無補償性生長。與對照相比,不同強度刈割12 d,黑麥草再生葉和葉片平均MDA含量仍較低,但SOD和CAT活力增高,脯氨酸含量增加,POD活力和可溶性糖含量低于對照。這表明刈割傷害脅迫啟動了牧草補償性,而且殘留葉片面積與其補償生長速率成正相關(guān)。另外,雖然不同強度刈割下葉片補償性生長速率不同,但不同強度刈割均激活殘留葉片抗氧化保護酶系統(tǒng)和促進脯氨酸積累。在補償生長過程中,CAT和SOD能及時清除殘留葉片中積累的氧自由基,維持較低的膜脂過氧化和細胞膜完整性,積累的脯氨酸能維護細胞水分平衡。因此,抗氧化酶(SOD和CAT)和滲透調(diào)節(jié)物(脯氨酸)在黑麥草刈割后受傷部位快速自愈及殘留葉片快速補償生長中起重要生理保護作用。2.為探究豆科牧草在不同強度刈割后其葉片抗氧化保護系統(tǒng)和滲透調(diào)節(jié)物含量變化與其補償性生長的關(guān)系,和其耐刈性的生理調(diào)控機理。本研究以紫花苜蓿為試驗材料,對其進行了輕度(留茬25cm)、中重度(留茬17cm)、全部刈割(留茬6cm)處理。在刈割后第6d和12d,分析測定了植株高度、葉片超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活力,丙二醛、可溶性糖、脯氨酸含量。結(jié)果表明,不同強度刈割后紫花苜蓿補償性生長不明顯,各處理株高平均凈生長量均較對照低,且隨著刈割強度的增加,其下降的幅度降低。與對照相比,不同強度刈割12d紫花苜蓿再生葉MDA含量升高,SOD、POD、CAT活力和可溶性蛋白含量降低,脯氨酸含量高于對照。相比輕度、中重度刈割,全刈割葉片脯氨酸、可溶性蛋白含量升高。因此紫花苜蓿刈割后葉片抗氧化酶活力較低,無法及時清除氧自由基,而使膜脂過氧化程度較高,破壞細胞膜。同時刈割卻促進葉片滲透調(diào)節(jié)物的積累,可溶性蛋白含量的積累對于維持細胞水分平衡起到重要的保護作用。而全刈割再生葉片相比輕度、中重度刈割含有較高的CAT活力和可溶性蛋白、脯氨酸含量,是全割相比其他刈割凈生長量增加的重要原因。3.為探究環(huán)境脅迫和施肥處理對牧草耐刈性和補償性生長的影響,以及適度施肥在加速牧草補償性生長中作用。本研究對黑麥草分別進行了環(huán)境脅迫(干旱(澆水量為當?shù)啬杲邓康?0%)和鹽(NaCl濃度為1.0%),和施肥處理(氮肥(尿素濃度450kg/hm~2)和鉀肥(硫酸鉀75kg/hm~2))。并在處理后對黑麥草進行輕度(留茬17cm)、中重度(留茬10cm)、全部刈割(6cm)處理,在刈割處理后第12 d,分析測定了葉片長度、再生葉片和殘留葉中超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活力,丙二醛、可溶性糖、脯氨酸含量。結(jié)果表明,干旱處理下不同強度刈割黑麥草補償性生長不明顯,葉片長度凈增長量均低于對照,全刈割葉片長度凈增長量下降的幅度降低。不同強度刈割黑麥草再生葉片和殘留葉的MDA含量高于對照,再生葉的SOD、POD活力和可溶性糖、脯氨酸含量均下降,全刈割再生葉CAT活力上升。因此,缺水干旱將抑制黑麥草耐刈性。其中干旱環(huán)境下刈割導(dǎo)致葉片膜脂過氧化程度增高、抗氧化酶活力以及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量較低是抑制葉片補償性生長的重要生理原因。鹽處理(適度鹽濃度)下中重度和全刈割后牧草出現(xiàn)明顯補償性生長,葉片凈增長量高于對照。刈割12d中重度刈割再生葉MDA含量下降,可溶性蛋白含量上升,全刈割MDA含量上升,SOD、CAT活力和可溶性蛋白含量升高。可見,適度鹽處理可提高黑麥草的耐刈性。其中,鹽處理下全刈割處理后葉片CAT和SOD能及時清除殘留葉片中積累的氧自由基,維持較低的膜脂過氧化程度在其補償性生長中起重要生理保護作用。氮肥處理中重度刈割后牧草出現(xiàn)補償性生長,葉片凈增長量較對照升高。刈割12d中重度MDA含量下降,POD活力和可溶性蛋白含量上升。這表明適度氮肥處理可提高牧草耐刈性。氮肥處理下刈割后葉片抗氧化酶活力提高和滲透調(diào)節(jié)物積累增高可能是中重度刈割后牧草快速補償性生長的重要原因。鉀肥處理下不同強度刈割后牧草葉片凈增長量均高于對照,表現(xiàn)出明顯的補償性生長。刈割12d不同強度刈割處理下再生葉片MDA含量高于處理的對照,SOD、CAT活力和脯氨酸含量均高于處理的對照。結(jié)果表明鉀肥處理可提高牧草的耐刈性,其中刈割后葉片抗氧化酶(SOD、CAT)活力和滲透調(diào)節(jié)物(脯氨酸)含量的增高在黑麥草快速自愈進行補償性生長中起著重要生理保護作用�？傊�,兩種不同類型多年生牧草對刈割的響應(yīng)不同,禾本科牧草耐刈性高于豆科植物,這與兩植物的生物學(xué)特性有關(guān)。禾本科牧草為地下芽植物,適度刈割不僅不會傷其生長點,而且可加速生長,補償性生長明顯。豆科植物為地上芽植物,刈割會解除頂端優(yōu)勢導(dǎo)致能量的再分配引發(fā)再生緩慢,補償性生長不顯著。但兩種牧草對刈割的生理響應(yīng)是相同的。
【學(xué)位單位】：魯東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：Q945.79;S54

【參考文獻】

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本文編號：2820423