磁化水灌溉对保护地土壤质量及尖椒品质的影响

[目的]探讨磁化水处理技术对长期保护地栽培土壤矿质养分、生物酶活性、物理结构等土壤理化性状及果实品质的影响,为减缓保护地栽培土壤次生盐渍化进程及土壤质量改善提供理论依据,为磁化水处理技术的应用提供理论基础。[方法]以山东省寿光市洛城镇长期保护地栽培土壤和尖椒为试材,采用田间小区试验设计,设置磁化水灌溉处理,以非磁化水灌溉处理为对照,测定0~15cm土层中土壤全量养分、有效性养分和交换性养分含量、土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性以及土壤容重、孔隙度、土壤颗粒以及pH等土壤理化性质和果实品质指标,分析其变化特征。[结果]结果表明：(1)磁化水灌溉提高了尖椒果实中维生素C、花青素、还原糖含量和可溶性糖含量,提高比例分别为1.76~46.85%；降低了果实中有机酸含量。(2)磁化水灌溉处理促进了Fe、Cu、N和P在叶片中的累积,其含量高于果实,而Mn和Zn含量则略低于果实中含量；Fe含量提高比例最高,在叶片和果实中平均值为57.20%,其次为全磷含量,平均值为53.49%；且磁化水灌溉处理尖椒果实和叶片矿质元素含量均高于非磁化水灌溉处理。(3)磁化水灌溉保护地栽培土壤中N、P、Mn和Zn等元素全量含量降低,为2.04%~20.61%；Fe和Cu等元素全量含量提高为4.64%-6.48%；土壤交换性K、Na和Ca等离子含量降低,为2.15%~4.95%,而交换性Mg离子含量则提高；铵态氮、硝态氮、速效磷和有机质等有效性养分含量提高。(4)磁化水灌溉保护地栽培土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶和过氧化氢酶等生物酶活性均有不同幅度的提高,为0.27%~24.75%。(5)磁化水灌溉保护地栽培土壤容重降低、孔隙度增加,黏粒和粉粒等细小颗粒含量增加,而砂粒含量则有所下降。[结论]综上所述,磁化水处理技术有利于土壤物理结构的改善,对土壤有效性养分累积和供应强度以及土壤生物酶活性有明显的促进作用,从而提高尖椒果实的鲜食品质；并通过调整交换性离子含量和组成以及土壤pH的调节,减缓保护地土壤次生盐渍化的发生。     

磁化水处理对镉胁迫下欧美杨幼苗光合及生长特性的影响

为探讨磁化水灌溉处理在促进植物生长、提高植株重金属耐受性方面的作用机制,本研究采用随机区组试验设计,研究了镉胁迫（0 μmol·L^-1、50 μmol·L^-1、100 μmol·L^-1）下磁化水灌溉处理对1 a生欧美杨''I-107''光合特性、叶绿素荧光动力学参数及生长特性的影响。结果表明：1）镉胁迫会显著降低植株高生长和根茎叶干物质量;低浓度（50 μmol·L^-1）镉处理促进根系直径及体积增大（P<0.05）,高浓度（100 μmol·L^-1）则会抑制根系各形态参数;镉胁迫下欧美杨叶绿素b和类胡萝卜素含量分别降低12.50%、43.24%和19.27%、46.37%（P<0.05）,净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、胞间二氧化碳（C_i）分别降低13.68%和33.68%、8.07%和27.81%、5.00%和14.99%（P<0.05）,同时,PSⅡ潜在活性（F_v/F_m）、最大光化学速率（F_v/F_o）、光合性能指数（PIabs）和量子产额（φ_Eo）均有不同程度降低。2）磁化水灌溉提高镉胁迫植株高生长及根茎叶干物质量,增加植株根系长度及表面积;同时,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量在0 μmol·L^-1和100 μmol·L^-1镉胁迫下分别提高16.99%、40.20%,8.67%、39.10%和17.32%、50.52%（P<0.05）;G_s、C_i及WUE显著升高,T_r则降低24.20%、23.33%、12.06%（P<0.05）;另外,F_v/F_m、F_v/F_o、PIabs显著升高（P<0.05）。综上所述,磁化水灌溉处理有助于提高镉胁迫下欧美杨幼苗光合色素含量,维持光合机构功能,增强光合碳同化速率,减轻镉胁迫对植株生长发育的抑制。     

水涝胁迫下5个花椒品种抗氧化能力的比较

为了筛选出抗涝能力较强的花椒品种,并为其在不同立地条件的种植和推广提供理论依据,采用盆栽试验方法,模拟持续水涝环境,选用‘大红袍’‘朝仓’‘狮子头’‘无刺大红袍’和‘少刺大红袍’5个花椒品种作为供试材料,对其进行不同时间的水涝胁迫处理,然后采用室内分析方法对水涝胁迫下的花椒根系特征、保护酶活性和渗调物质含量进行了测定,同时采用隶属函数法对5个花椒品种的抗氧化能力进行了评价。结果表明:‘朝仓’和‘大红袍’的可溶蛋白含量分别为95.6和112.5 mg·g~(-1),均显著高于其他3个品种,处理8 d时其可溶性蛋白含量为其他品种的2～5倍;‘朝仓’的丙二醛含量最低,为29.7 μmol·g~(-1);渗透调节能力较强的‘朝仓’和‘大红袍’其抗涝性也都较强。以隶属函数法评价的结果表明,水涝胁迫处理后,5个花椒品种的抗氧化能力强弱表现为:‘朝仓’的抗氧化能力最强,其次依次是‘大红袍’‘无刺大红袍’和‘少刺大红袍’,而‘狮子头’的抗氧化能力最弱。     

磁化水灌溉对镉胁迫下欧美杨Ⅰ-107苗期氮素营养代谢的影响

为探究磁化水灌溉对镉(Cd)胁迫下杨树幼苗营养代谢的影响,以一年生欧美杨Ⅰ-107(Populus×euramericana Neva)幼苗为研究对象,通过磁化处理含Cd(NO₃)₂·4H₂O的1/2 Hoagland营养液浇灌幼苗,测定不同组织的氮素含量、氮素关键代谢酶活性、关键氨基酸含量以及根系形态特征。结果表明,磁化水灌溉使得Cd胁迫下叶片中铵态氮($NH_4^+$-N)、硝态氮($NO_3^-$-N)和全氮(TN)含量增加;同样磁化处理也促进根系中$NH_4^+$-N和TN含量升高,但降低了根系中$NO_3^-$-N含量。磁化水灌溉有利于提高叶片中硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(NiR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性,同时提高根系中NR、GS活性,但对根系中NiR和GOGAT活性有明显的抑制作用。磁化水灌溉促进了Cd胁迫叶片半胱氨酸(Cys)、谷氨酰胺(Gln)的合成,但对谷氨酸(Glu)和甘氨酸(Gly)合成有明显的抑制作用。另外,磁化作用均促进了Cys、Glu、Gln和Gly在根系中的合成。磁化水灌溉可促进杨树根系形态建成。综上可知,磁化水灌溉可通过影响根系形态来调节根系对矿质养分的吸收和运输,可通过刺激氮素代谢关键酶活性来提高氮同化和游离氨基酸的合成,这对于提高杨树对镉污染土壤的适应能力具有重要意义。     

施氮条件下磁化水灌溉对葡萄生长和光合特性的影响

为研究施氮条件下磁化水灌溉对葡萄生长发育及光合特性的影响,以夏黑葡萄(Vitis vinifera×V. labrusca cv. Summer Black)为试验材料,采用盆栽试验,设置磁化水灌溉处理(M0)、非磁化水灌溉处理(NM0)、磁化施氮处理(MN)、非磁化施氮处理(NMN)4个处理,测定生长参数、叶绿素含量、光合气体交换参数以及荧光参数等指标。结果表明,与NMN相比,施氮条件下,MN对葡萄生长有明显促进作用,叶片、根系和全株生物量显著提高80.58%~163.35%(P<0.05),茎生物量无明显变化,根冠比提高26.43%。与NMN相比,MN葡萄叶片叶绿素a、b和类胡萝卜素含量提高8.58%~23.78%,净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)提高6.06%~8.14%,而胞间CO₂浓度(Ci)显著降低(P<0.05)。与NMN相比,MN处理中实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)提高7.97%~9.78%,非光化学猝灭系数(qN)、非光化学耗散(NPQ)和激发能压力(1-qP)降低了12.51%~22.94%。综上所述,施氮条件下,磁化水灌溉可以提高葡萄叶片的光合生产力,维持叶片较好的光合性能,以提高葡萄生物量累积、优化生物量分配格局,促进葡萄的生长。因此,磁化水灌溉技术可投入葡萄生产中。本研究结果为葡萄优质生产及氮肥施用提供了理论依据。     

磁化水处理对桑树硬枝扦插生根生理的影响

以非磁化自来水为对照（ck）,以0.06,0.14和0.22 T等3种磁感应强度磁化水处理器处理自来水对桑树品种‘鲁插1号’Morus alba ‘Lucha-1’扦插苗进行喷淋。通过测定插条基部可溶性蛋白质和可溶性糖质量分数、内源激素质量分数、生根数量、根系形态及根系矿物质元素质量分数,分析不同磁感应强度对‘鲁插1号’桑树硬枝扦插生根生理特性的影响。结果表明:①磁化水处理使扦插苗根系生物量、总根长、总表面积、总体积、平均直径及根系形态特征值等显著提高（P < 0.05）;扦插苗根系氮、钾、锌质量分数均显著高于对照（P < 0.05）,铁质量分数显著降低（P < 0.05）。②磁化水处理显著提高桑树扦插苗可溶性糖和可溶性蛋白质质量分数（P < 0.05）,磁感应强度越高效果越明显,显著增加了吲哚丁酸（IBA）和吲哚乙酸（IAA）质量分数（P < 0.05）,显著降低了脱落酸（ABA）和玉米素（ZT）质量分数（P < 0.05）,显著提升了扦插苗生根数量、根系活力水平和生根率（P < 0.05）。综上所述,磁化水处理不仅影响桑树品种‘鲁插1号’的扦插苗不定根形成,且随着喷淋时间的延长,对根系生长及发育有明显的促进作用。     

磁化处理对镉胁迫下欧美杨I-107AsA-GSH循环和内源激素水平的影响

【目的】以欧美杨I-107为试材,探讨磁化处理后镉毒害作用的生理机制以及磁化作用缓解镉毒害的作用方式。【方法】通过施入外源Cd(NO_3)_2,共形成4个处理,并对AsA-GSH循环中的非酶抗氧化物质和关键酶活性、H_2O_2、MDA以及内源激素水平进行了测定。【结果】1) 100μmol·L~(-1) Cd(NO_3)_2添加后,磁化作用诱导根系大量富集Cd,且随S/R的提高,Cd被转运到地上部分器官(叶片),并刺激产生大量的H_2O_2和MDA。磁化作用刺激ATPase酶总活性的提高,这有利于维持细胞膜的完整性以减轻膜脂过氧化。2)镉胁迫后,磁化作用提高了AsA-GSH抗氧化系统对过氧化物的清除效率,且GSH在AsA-GSH循环中起主要作用。3)镉胁迫下,磁化作用诱导IAA、GA_3、ABA和ZR 4种内源激素水平在叶片中降低而于根系中升高,且根系中激素水平的表达在杨树抗氧化系统调控中占主导地位;另外,磁化作用有效调节了内源激素的比值。由此可见,Cd胁迫下,经磁化处理后杨树体内AsA大量消耗,GSH和GSSG在AsA-GSH抗氧化循环系统中发挥着重要作用,根系则通过调控不同种类抗氧化酶活性和内源激素含量及其比值在清除H_2O_2和MDA等过程中占主导地位;磁化作用通过维持根系较高的ATPase活性,可在一定程度上可减轻Cd毒害造成的膜脂过氧化程度。【结论】磁化作用下AsA-GSH循环能力的提高增强了杨树对镉胁迫环境的适应能力,缓解了镉离子浓度的升高对叶片和根系组织造成的伤害,以此维持植株正常生长和代谢。