邓恩桉低磷胁迫下生理生态响应机理研究

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 14次 | 上传用户:b411574103
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我国引种桉树已有100年以上的历史,为了发展高效优质林业,近20年来国内许多林业工作者都在致力于桉树的北移引种。福建是林业大省,闽南的速生桉树引种较为成功,但在闽北地区,速生桉树多数不耐寒。而在众多的桉树品种中,邓恩桉(Eucalyptus dunnii Maiden)以其耐霜冻速生丰产的树种特性,最近十几年作为一种重要工业原料树种被我国大规模的引种栽培,在我国已大量推广造林发展成为一个新兴的造林树种,而目前我们对邓恩桉的生态学特性还知之甚少;我国土壤普遍缺磷,尤其是南方地区土壤类型为典型缺磷红壤区,因此邓恩桉推广栽培过程必然遭遇生长缺磷的现实,而由于目前土壤缺磷不是“土壤学缺磷”,而是“遗传学缺磷”,通过挖掘作物自身磷素利用潜力和土壤潜在的磷资源是解决供磷与磷流失矛盾和防止磷污染有效途径,所以研究低磷胁迫下邓恩桉的生理生态响应机理,探讨邓恩桉潜在的磷素利用遗传特性,具有十分重要的现实意义。本研究通过盆栽和营养液两种培养途径,分别设置八个磷浓度处理水平,测定低磷胁迫条件下易产生变化的各种形态学和生理学上的典型指标,如根冠比、酸性磷酸酶、土壤pH等,其中更对邓恩桉的树高、地径、叶片叶绿素含量和叶片酸性磷酸酶含量等指标进行了5个月动态的跟踪测定,并比较两种低磷胁迫试验对邓恩桉的影响,以探讨邓恩桉对低磷胁迫的形态学和生理学响应,主要研究结果如下:1、低磷胁迫对邓恩桉形态学影响:盆栽试验发现随着磷处理浓度的降低,邓恩桉的树高、地径和地上部干重没有显著的增减规律,而随着磷处理浓度的降低,地下部干重显著减少;各胁迫水平的根系生物量磷胁迫程度的增大而减小,根冠比的变化也趋向如此。磷胁迫条件下,邓恩桉的干物质分配主要集中在地上部分;营养液低磷胁迫试验邓恩桉幼苗的根冠比表现出与盆栽低磷胁迫试验不一致的规律,七个磷胁迫水平根冠比均高于正常供磷水平,表现出重度胁迫条件下根冠比增加,但差异不显著。随着磷处理浓度的降低,邓恩桉的根干重、根体积逐渐减小,总根长也随之显著减小,根系分级结果说明,小于1mm直径的细根是邓恩桉根系的主要组成部分,且随着磷处理程度的加重,这一径级水平的根系长度逐渐减少。说明磷元素缺乏对邓恩桉根系的生长发育造成了重要的影响。2、低磷胁迫对邓恩桉生理学影响:5个月的动态测定表明,邓恩桉叶片叶绿素a、b和总含量随磷浓度减小均显著增加,光合速率的变化规律与叶绿素变化规律一致,邓恩桉叶绿素含量水平和光合速率显著相关;不同磷浓度处理对邓恩桉叶片蒸腾速率、气孔导度和胞间二氧化碳浓度的影响有类似的规律,即随培养时间的延长,三者数值均减小。随着磷处理时间的延长和胁迫程度的加重,盆栽试验邓恩桉叶片酸性磷酸酶活性叶片酸性磷酸酶活性并未增高;随着磷处理浓度的减小,邓恩桉根系分泌的酸性磷酸酶活性显著增加,营养液试验磷胁迫对邓恩桉根系酸性磷酸酶活性的影响结果与土培试验磷胁迫对邓恩桉根系酸性磷酸酶活性的影响结果一致;对邓恩桉土壤酸性磷酸酶活性的测定表明,各磷处理水平邓恩桉土壤根际酸性磷酸酶活性显著高于非根际酸性磷酸酶活性。随着磷处理程度的加重,土壤根际磷酸酶活性也显著增加:在缺磷胁迫时,植物根系诱导分泌酸性磷酸酶使土壤中的有机磷矿化为无机磷供植物吸收利用,磷的消耗导致根际酸性磷酸酶活性较高。低磷胁迫下,邓恩桉根际土壤的的蔗糖酶、脲酶活性和根际土壤全磷含量均高于非根际土壤;非根际与根际土壤脲酶活性相差不大,各磷处理水平根际与非根际脲酶活性比值在1.01~1.12之间。方差分析表明,不同磷处理浓度对邓恩桉蔗糖酶、脲酶根际和非根际活性的影响均不显著;对土壤脲酶活性的影响显著;对土壤蔗糖酶活性影响不显著。这表明低磷胁迫对土壤脲酶的活性影响较大。对邓恩桉土壤三种酶活性的研究表明:与根际外的土壤相比,邓恩桉根际的酶促过程要强,这与许多相关研究结论相同;低磷胁迫对土壤脲酶活性和邓恩桉根际土壤酸性磷酸酶活性影响显著,这可能与根际土壤中根的分泌物和根际微生物积极活动有关。低磷胁迫下,土壤根际pH值稍低于非根际,随着磷处理浓度的降低,根际pH值和非根际pH值都有增加的趋势,但是在无磷胁迫水平(T8)又有下降,说明无磷环境对邓恩桉土壤pH有不同的影响。不同磷处理水平下邓恩桉根际pH值差异极显著;营养液试验低磷胁迫下,营养液pH值也有不同程度的升高。不同磷处理浓度下邓恩桉根、枝、叶全磷含量均显著减小,根干重与根系磷含量显著相关。对所有测定指标的相关分析结果表明,根际土壤酸性磷酸酶、叶片酸性磷酸酶、根系酸性磷酸酶、叶绿素总量和光合速率这几个指标在低磷胁迫条件下关系密切。3、综合低磷胁迫条件下邓恩桉各种不同的形态学指标和生理学指标,发现邓恩桉在低磷土壤上仍能生长良好;其根系酸性磷酸酶活性和土壤根际磷酸酶活性增加极可能是邓恩桉对低磷胁迫的响应机制之一;邓恩桉叶片叶绿素含量增高,光合速率增大或许也是邓恩桉响应机制之一。
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