盐碱胁迫下黑麦草生长及离子微区分布特征

盐碱生境通过离子毒害和渗透胁迫等抑制植物的生长发育。离子微区分布调控主要通过调整盐分在不同部位的分布来减轻Na⁺等高浓度离子对重要组织器官的毒害作用,是盐碱胁迫下植物生存的重要策略之一。为探究黑麦草在盐碱胁迫下的离子微区分布特征,本研究通过水培法,采用不同盐碱浓度(0、50、100、200 mmol·L^-1)培养液处理黑麦草植株,考察其生长、离子吸收、运输选择性和微区分布变化,揭示黑麦草对盐碱胁迫的适应机制。结果表明:1) 盐碱胁迫下,植株的相对含水率、叶绿素含量逐渐降低,电解质外渗率显著升高;当盐碱浓度大于100 mmol·L^-1时,根长、株高和生物量均显著降低,即黑麦草的耐盐阈值是100~200 mmol·L^-1;2) 盐碱浓度为50 mmol·L^-1时,植株根中K⁺/Na⁺较空白升高了48.3%,Ca²⁺/Na⁺升高了54.1%,说明黑麦草根部可通过增强K⁺、Ca²⁺的吸收来维持细胞渗透压并缓解高浓度Na⁺的毒性;3) 在50~200 mmol·L^-1的盐碱浓度下,黑麦草叶片中可溶性组分及细胞壁中Na⁺的相对含量较对照显著增加,但细胞器内Na⁺的相对含量降低,说明叶部将Na⁺富集在液泡和细胞壁中,以减少Na⁺对细胞器的毒害作用;4) 叶片微观结构的SEM电镜图片显示,盐碱胁迫下叶片表皮增厚、导管数量减少和孔径缩小。综上所述,盐碱胁迫下黑麦草不同器官的适应机理不同,根部主要通过强化K⁺、Ca²⁺的吸收,降低对Na⁺的吸收,并将Na⁺区隔化在液泡中以降低离子毒害和维持渗透调节,而叶片主要通过将Na⁺区隔在液泡及细胞壁中,以及微观结构的变化来保护细胞器免受离子毒害。本研究可为黑麦草的耐盐碱适应机制及其在盐碱土上的种植提供理论依据。     

盐碱土施用硅钙渣对披碱草生长的影响及机制

盐碱土的改良和利用是人们关注的热点，脱硫石膏是常见的盐碱土改良剂之一。硅钙渣是粉煤灰提铝的副产物，富含钙和硅等有益于抗盐碱的元素，经烟气脱硫后性质与脱硫石膏相似，有应用于盐碱地改良的潜力。采用盆栽试验，探究盐碱土施用硅钙渣（硅钙渣施用量为0、10、25、50 g·kg^-1，以50 g·kg^-1脱硫石膏处理作为参照）对披碱草生长的影响及机制。结果表明：施用硅钙渣后的披碱草单株生物量增加0.4~1.6 倍，总生物量增加2.8~6.8倍，根长增加3.16%~40.21%，株高增加9.07%~17.35%，以50 g· kg^-1的添加量效果最好。硅钙渣改善披碱草在盐碱土上生长的主要机制为：1）硅钙渣显著降低土壤pH并改善土壤的理化性质；2）硅钙渣促进了披碱草对钙（Ca）、硅（Si）等有益于抗盐碱元素的吸收，提高了植物的抗盐碱能力；3）施用硅钙渣后披碱草富钾拒钠的过程得到加强，细胞内 K/Na 提高，渗透压得到改善，减轻了盐碱胁迫对植物的伤害。综上，硅钙渣可有效改良盐碱土性质并促进披碱草的生长，为我国北方地区硅钙渣等煤基固废的资源化利用及盐碱土的改良提供了借鉴。