沙棘和刺槐叶片对土壤水分和氮素有效性的生理生化响应

作     者：庄飞 

作者单位：西北农林科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘西平

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 0829[工学-林业工程] 

主      题：干旱胁迫 氮素有效性 刺槐 沙棘 活性氧清除系统 渗透调节物质 

摘      要：本论文采用施加氮肥和人工控水的方法，以一年生刺槐和沙棘为材料进行盆栽试验，以检测土壤水分含量和氮素有效性对刺槐和沙棘生长发育的影响。本实验设置了低氮(不施氮)和高氮(154mg N·kg风干土)两个氮素水平，每个氮素处理下设3个土壤水分水平(含水量为田间最大持水量的70%5%作为对照、505%作为中度干旱和305%作为重度干旱胁迫)来对刺槐和沙棘幼苗进行处理约一个半月。8月初收样后，分别对沙棘的耗水量、光合色素含量、活性氧代谢以及渗透调节物质含量进行比较;同时，对刺槐的活性氧产生、抗氧化物质含量变化以及渗透调节物质含量变化进行研究，以探讨提高土壤氮素水平是否有助于干旱下的沙棘和刺槐幼苗的生长发育，从而为干旱地区沙棘和刺槐的合理施肥及人工林的培养提供理论基础。研究结果表明： (1)无论在低氮还是高氮条件下，随着土壤含水量的降低，沙棘蒸腾耗水量不断降低;但在相同水分条件下，增加土壤氮素有效性可以显著降低沙棘的蒸腾耗水量。 (2)低氮条件下，土壤水分含量降低引起沙棘叶片中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量以及总的叶绿素含量均显著降低，但在高氮条件下，但这种效应却不显著。在正常水分条件下，增加氮素含量引起叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量的显著降低，但对叶绿素a/b比值以及类胡萝卜素/叶绿素的比值没有显著影响。 (3)低氮条件下，降低土壤水分含量引起沙棘叶片中活性氧含量增加的同时使得沙棘叶片的膜脂过氧化程度加剧;干旱胁迫同样引起刺槐叶片中HO含量逐渐升高。高氮条件下，水分胁迫引起了相似的变化。同等水分条件下，提高土壤氮素水平使得沙棘叶片中的活性氧有升高趋势的同时引起膜脂过氧化程度也有所加剧，但刺槐叶片中HO含量显著降低。 (4)低氮条件下，干旱胁迫使得沙棘幼苗中的SOD、POD、CAT、GR活性变化幅度都比较小始终维持在较高水平。在高氮条件下，水分胁迫引起沙棘叶片中SOD、CAT、GR活性随着干旱胁迫的加剧均显著降低，但POD变化较小。相同水分条件下，高氮下沙棘幼苗抗氧化酶活性在干旱胁迫下SOD、POD、CAT显著降低，而POD有所升高。 (5)低氮条件下，水分亏缺引起沙棘幼苗叶片中GSH含量逐渐升高的同时ASA含量逐渐降低;而水分胁迫引起刺槐叶片中GSH和ASA含量均逐渐升高。高氮条件下，水分亏缺引起了相似的变化趋势。同等水分条件下，提高土壤氮素水平不同程度的降低了干旱胁迫下沙棘和刺槐叶片中ASA和GSH含量。 (6)低氮条件下，干旱胁迫使得沙棘幼苗叶片中游离氨基酸、可溶性糖及脯氨酸含量不同程度的升高，可溶性蛋白含量有所降低;但刺槐幼苗叶片中可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨基酸含量不同程度升高的同时游离氨基酸含量有所降低。高氮条件下，水分亏缺同样引起了相似的变化趋势。同一水分条件下，提高氮素水平使得干旱胁迫下沙棘幼苗叶片中上述四种渗透调节物质含量均不同程度升高，同时引起刺槐中游离氨基酸，脯氨酸、可溶性糖含量也有不同程度升高而可溶性蛋白含量有一定降低。 综上所述，干旱胁迫下对沙棘施加高氮并不利于其活性氧清除能力的提高，而一定程度改变了沙棘对干旱的适应方式;进一步证实了提高土壤供氮水平有利于缓解干旱胁迫对刺槐所带来的伤害。