生物炭缓解铝胁迫对山定子幼苗伤害的生理机制

发布时间：2017-12-15 07:14

  本文关键词：生物炭缓解铝胁迫对山定子幼苗伤害的生理机制

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【摘要】：土壤酸化指土壤接受了交换性H+和A13+,争夺土壤中交换性阳离子的吸附位点,使土壤中碱性盐基离子淋失,导致土壤pH降低的过程。生物碳因其具有表面疏松多孔的特点,因而可有效吸附土壤中重金属。本研究旨在探究生物炭缓解铝离子胁迫对山定子幼苗根际土壤理化性状与植株生理指标的影响,对明确生物炭在土壤酸化果园生产中的应用价值与潜力。本研究以1年生盆栽山定子幼苗为试材,通过向盆栽土壤中添加外源铝离子与废弃苹果枝条制成的生物炭,模拟果园酸化土壤对山定子根际土壤理化性质和植株生理伤害机制及生物碳的缓解作用。研究结果如下：土壤中铝胁迫导致山定子幼苗根际土壤pH下降,土壤有效养分降低和土壤重金属含量的升高,向盆栽土壤中添加生物炭可以有效缓解铝胁迫对土壤理化性质的影响。铝胁迫处理后第1 d,处理T(以4 g·kg-1的土壤比重添加AlCl3·6H2O2)的土壤pH值降低至5.8,而添加生物炭的处里B(以4 g.kg-1的土壤比重添加AlCl3·6H2O2+5%的生物炭)土壤pH降低至6.9；第5 d时,处理T和处理B的根际土壤碱解氮含量分别比对照CK(既不添加外源铝,也不添加生物炭)降低了35.7%和19.2%,有效钾的含量分别是对照的0.90倍和2.40倍。处里B土壤中有效态氮、磷、钾含量均显著高于单纯的铝胁迫处理。土壤中K+、Ca2+、Na+和Mg2+等交换性阳离子含量随铝胁迫处理时间的延长呈下降趋势,添加生物炭的处理,可有效缓解铝胁迫对根际土壤交换性阳离子含量的影响。两处理土壤中Fe3、Mn2+和Cu2+等重金属离子的含量在铝胁迫处理后明显升高,处理后第1 d,处理T土壤中交换性锰离子和铁离子的含量分别是对照的368.56倍和1.64倍,而处理B的含量分别是照的153.33倍和1.02倍。铝胁迫会造成山定子根系线粒体功能破坏、根系活性氧防御系统失衡与根活力的下降。通过向盆栽土壤中添加生物炭可以有效缓解铝胁迫对山定子根系的伤害。铝胁迫条件下,山定子根系细胞丙二醛含量升高,膜脂过氧化程度加剧,膜透性升高,在处理后第9 d,处理T与对照相比,根系线粒体膜通透性增加156.6%,膜电位降低58.1%,MDA含量升高70.0%；处里B与对照相比,系线粒体膜透性增加60.9%,膜电位降低46.8%,MDA含量升高28.7%。导致山定子根系细胞膜脂过氧化的原因是O2-和H2O2等ROS的大量积累。铝胁迫下处理T和处理B的O2产生速率分别是对照CK的2.15倍和2.05倍,H2O2分别是对照的5.8倍与5.0倍,O2和H2O2等ROS的累计主要是由于铝胁迫破坏了山定子根系细胞保护酶与抗氧化物质的协调性,SOD活性在处理前期迅速升高后降低,CAT在铝胁迫下呈波段性升高降低,POD的活性在整个处理中不断升高,添加生物炭后抗氧化酶系统的活性明显高于单纯铝胁迫处理。在整个铝胁迫处理过程中,处理T与理B的根系活力呈下降趋势,且在同期处理中均有CKBT。处理T和处理B叶片的叶绿素荧光诱导动力学(O-J-I-P)曲线在铝胁迫处理后第1d时,就出现较为明显的变化,0 ms与2000 ms经标准化,出现较为明显的J点,说明铝胁迫破坏了叶片PSⅡ的受体侧,电子从QA到QB受阻。经JIP-test荧光数据分析表明,两处里的荧光参数Fv/Fm、PIabs、ψEo和RC/CSo与对照相比均降低,Vj与Wk在整个处理过程中均升高。铝胁迫条件下,破坏了山定子叶片光合机构。添加生物炭的处理,明显缓解植株叶片的光合系统损伤程度。盆栽试验条件下,铝胁迫对山定子幼苗根际土壤理化性质影响显著,植株的各项生理指标产生抑制作用,通过向盆栽土壤添加生物炭,可以有效缓解铝胁迫对山定子幼苗根际土壤环境与植株生理指标的影响。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S156.2;S661.9

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