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.pdf

1、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(yùn)動(dòng)場草坪。其生長最適溫度為18到24℃，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(huì)導(dǎo)致其綠色快速消褪、葉片變細(xì)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(huì)達(dá)到38℃或更高，水分的匱缺通常會(huì)造成土壤氮素大量流失，干旱和養(yǎng)分的不足是影響和限

2、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(dòng)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(diǎn)。
　　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(xì)胞抗氧化酶活性，氮同化在分株間傳輸?shù)膹?qiáng)度，方向和范圍及適應(yīng)環(huán)境脅迫的運(yùn)輸模式，為草地早熟禾育種提供依據(jù)

3、。本研究是在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗(yàn)站進(jìn)行，包括田間試驗(yàn)和溫室盆栽試驗(yàn)。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索條件的小區(qū)，形成完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)的1個(gè)異質(zhì)性生長環(huán)境A(NS+NS-SS+SS-)和4個(gè)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(shí)驗(yàn)室

4、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K1NO3取代Hoagland營養(yǎng)液中的KNO3，氨離子濃度為1.5mM、15mM和30mM，測定水分脅迫條件下，氮素在克隆分株間轉(zhuǎn)運(yùn)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)

5、(7-16％)，葉含水量(1-58％)和水勢(3-66％)，但增強(qiáng)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

6、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(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于其他處理。通過這些結(jié)果我們認(rèn)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(qiáng)草地早熟禾的抗旱性，在生產(chǎn)實(shí)踐中可利用這些研究結(jié)果形成一個(gè)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(xì)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

7、的不利影響。能降低不同分株細(xì)胞的氧化脅迫，提高細(xì)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30mM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