兰州百合连作土壤水浸液自毒作用研究

【目的】探讨兰州百合(Lilium davidii var.unicolor salisb)连作土壤水浸液对自身幼苗生长的障碍因素及其作用机制。【方法】设置蒸馏水(CK)及正茬、连作2年、连作4年兰州百合根际土壤水浸液各50,100,200,300 mg/mL,共13个处理,以兰州百合种球为受试对象,测定不同条件下兰州百合幼苗生长、抗氧化酶活性、渗透调节物质及细胞膜透性的变化,并利用GC-MS技术分析各处理土壤中存在的主要自毒物质。【结果】正茬、连作2年及连作4年兰州百合根际土壤水浸液对兰州百合幼苗的生长均存在"低促高抑"现象,且抑制作用随连作年限的延长而增强。随水浸液质量浓度的增加,兰州百合幼苗CAT和SOD活性逐渐升高,POD活性先上升后下降,MDA含量、相对电导率、脯氨酸及可溶性糖含量的变化呈不断上升趋势,当水浸液质量浓度上升至300 mg/mL时,3个处理中各指标的上升或下降程度与对照相比均达显著差异水平(P0.05)。兰州百合正茬、连作2年及连作4年根际土壤中分别鉴定出9,15和17种化合物,主要包括2,3-丁二醇、1,2,3-三甲苯、邻苯二甲酸二丁酯、对苯二甲酸二辛酯、抗氧剂2246等化合物,其中大部分为自毒物质。【结论】兰州百合正茬、连作2年及连作4年根际土壤水浸液质量浓度达到300 mg/mL时,对其幼苗的生长会产生显著抑制作用。连作土壤中存在的自毒物质可以改变兰州百合植株体内的抗氧化酶活性,破坏细胞膜结构和功能,抑制兰州百合植株的生长,是导致兰州百合连作障碍发生的重要原因之一。     

兰州百合根及鳞茎水浸液自毒作用的研究

为探讨兰州百合自毒效应机制,明确百合根及鳞茎中主要自毒物质,设置水(CK)、百合根及鳞茎水浸液10、50、100、150 mg/mL,共计9个处理,用于自毒作用的生物学实验,采用分光光度法及滴定法测定百合幼苗中的生理生化指标,利用GC-MS技术分析兰州百合根及鳞茎中的主要自毒物质。结果显示,兰州百合根及鳞茎水浸液对自身幼苗生长的影响总体上表现为抑制作用,且存在浓度效应。随着水浸液浓度的增加,SOD、POD、CAT三种酶活性先上升后下降,MDA含量和相对电导率变化趋势则相反。浓度高于100 mg/mL时,脯氨酸及可溶性糖含量较对照显著增加(P<0.05)。根及鳞茎氯仿萃取液中分别鉴定出23种、14种化合物,主要包括:2,3-二氢茚、萘、2,4-二叔丁基苯酚、对乙烯基愈创木酚、香草醛、月桂酸、丁香醛、肉豆蔻酸、苯基异氰酸酯、对苯二甲酸二辛酯,其中多数被报道为化感自毒物质。兰州百合根及鳞茎水浸液对其幼苗的生长具有明显自毒效应。自毒作用是导致兰州百合连作障碍的重要原因之一。     

兰州百合不同连作年限土壤中化感物质的检测及其自毒效应的研究

为探讨兰州百合(Lilium davidii var.unicolor)连作障碍的可能机理,收集了兰州百合正茬、连作2 a及连作4 a不同生育期的根际土壤,采用GC-MS技术对不同土壤中的化感物质进行了鉴定,并通过生物试验验证了典型自毒物质对苯二甲酸二辛酯(D)和抗氧剂2246(A)对兰州百合幼苗生长的影响。结果显示:从生长旺盛期兰州百合正茬、连作2 a及4 a土壤中分别鉴定出11、15和19种化合物,收获期鉴定出9、15及17种成分,主要包括:醇类、醛类、酯类、酚酸类及少量萜类化合物。其中,对苯二甲酸二辛酯(D)在不同生育期连作土壤中均存在,抗氧剂2246(A)除收获期正茬土壤外在其余土壤中也均存在,且二者相对含量均较高。生物试验结果表明,0.2 mg·mL~(-1)时,D_(0.2)对兰州百合幼苗生长的综合化感效应(SE)为-0.003,具有抑制效应,A_(0.2)的SE值为0.131,具有促进作用;5.0 mg·mL~(-1)浓度下,D_5和A_5均能抑制兰州百合幼苗的生长,SE值分别为-0.489和-0.040,对苯二甲酸二辛酯的抑制效应更强;共施条件下,D_(0.2)A_5和D_5A_5混合液仍能抑制兰州百合幼苗生长,但未体现出2种成分单施时的抑制协同效应;D_5A_(0.2)混合液表现出抑制作用,D_(0.2)A_(0.2)表现出促进作用,体现了2种成分单施时相反作用的叠加效应。     

不同连作年限兰州百合光合特性日变化与生理生态因子的关系

【目的】研究不同连作年限下兰州百合(Lilium davidii var.unicolor salisb)光合参数日变化及其与生理生态因子的关系,筛选出影响兰州百合光合作用的主要生理生态因子。【方法】采用Li-6400便携式光合作用系统分别测定正茬、连作2年和连作4年兰州百合叶片光合特性及生理生态因子的日变化进程;通过相关分析、通径分析及多元逐步回归分析探讨净光合速率(P_n)和生理生态因子的关系。【结果】07:00-17:30,光合有效辐射(PAR)和空气温度(T_a)均呈单峰曲线,先升高后降低,13:45达到峰值;空气相对湿度(RH)呈"V"形变化,大气CO_2浓度(C_a)变化较小。正茬、连作2年和连作4年兰州百合P_n均呈双峰曲线,具有明显的"光合午休"现象;气孔导度(G_s)总体呈下降趋势,胞间CO_2浓度(C_i)呈"W"形变化,气孔限制值(L_s)变化趋势与C_i相反;蒸腾速率(T_r)呈倒"V"形变化,水分利用效率(WUE)呈"M"形变化趋势。随连作年限的延长,兰州百合P_n、G_s、T_r及WUE的日均值呈不断下降趋势,而C_i日均值逐渐上升,与正茬相比,连作4年兰州百合各指标变化差异均达显著水平(P0.05),非气孔因素是引起连作兰州百合P_n下降的主要原因;相关分析、通径分析及多元逐步回归分析表明,PAR、T_r和WUE是影响兰州百合P_n的主要生理生态因子。【结论】随着连作年限的延长,兰州百合光合作用能力不断下降;各生理生态因子对兰州百合不同的光合参数影响程度不尽相同,其中PAR、T_r和WUE的影响程度较大。     

对苯二甲酸二辛酯和抗氧剂2246对兰州百合幼苗的化感作用

【目的】明确兰州百合化感物质对其幼苗的自毒效应及其作用机制。【方法】分别采用0.02,0.2,2和5 mg/mL的对苯二甲酸二辛酯（D）和抗氧剂2246（A）单施胁迫兰州百合种球,并进一步选择0.2和5 mg/mL对苯二甲酸二辛酯和抗氧剂2246进行交叉试验,探讨2种物质对兰州百合幼苗的自毒互作效应。【结果】单施条件下,对苯二甲酸二辛酯和抗氧剂2246对兰州百合幼苗的生长均具有“低促高抑”现象,其中对苯二甲酸二辛酯在0.02 mg/mL条件下产生促进生长作用,在0.2~5 mg/mL均具有抑制生长效应,而抗氧剂2246在0.02~2 mg/mL对兰州百合幼苗的生长均具有促进作用,在5 mg/mL时才产生抑制效应。设置质量浓度范围内,对苯二甲酸二辛酯对兰州百合幼苗CAT、POD、SOD活性及可溶性蛋白含量的影响均呈先升高后降低的变化,且升高最大值与下降最低值与对照差异均达显著水平（P<0.05）;而抗氧剂2246仅在5 mg/mL条件下,对兰州百合幼苗可溶性蛋白含量的影响较大,使之显著下降（P<0.05）,对抗氧化酶活性的影响较小;随溶液质量浓度的升高,对苯二甲酸二辛酯处理兰州百合幼苗MDA含量不断增加,而抗氧剂2246处理MDA含量先降低后升高,当质量浓度为5 mg/mL时,两处理兰州百合幼苗MDA含量较对照均显著提高（P<0.05）。交叉试验结果表明,D_0.2A_0.2、D_0.2A₅、D₅A_0.2及D₅A₅混合液对兰州百合幼苗的生长均未产生显著影响,与单施结果相比较,若二者单施作用方向相同,交叉试验中均未表现出同方向的协同效应,而当二者单施作用方向相反,交叉处理中表现出相反作用的叠加效应;兰州百合幼苗CAT、POD和SOD活性,及MDA和可溶性蛋白含量较对照均未发生显著改变。【结论】对苯二甲酸二辛酯和抗氧剂2246对兰州百合幼苗的化感作用程度和作用方向存在差异,对苯二甲酸二辛酯对兰州百合幼苗生长的影响效应较大,而抗氧剂2246的影响效应较小,且两物质间存在一定的化感互作效应。     

兰州百合连作障碍效应及机制研究

为探讨兰州百合连作障碍效应及作用机制,以正茬及不同连作年限土壤为试验对象,利用盆栽试验,动态研究了连作对百合生长、光合特性及抗氧化酶系统的影响,并利用GC-MS技术分析了正茬及不同连作年限土壤中自毒成分的种类及含量。结果显示,苗期、鳞茎膨大期及成熟期连作对百合的生长均存在抑制作用,且随着连作年限的延长作用程度增强。同一生长阶段,随连作年限的增加,百合植株中CAT和SOD含量逐渐下降,POD活性先升高后降低,MDA含量持续升高。叶绿素总量(Chl)、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)及蒸腾速率(T_r)呈下降趋势,而胞间CO₂浓度(C_i)持续升高。从正茬、连作2年和连作4年土壤中分别鉴定出9种、15种、17种化感自毒物质,主要包括:2,3-丁二醇、间苯二甲酸二辛酯、2,2'-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和对苯二甲酸二辛酯。其中,对苯二甲酸二辛酯在连作2年和4年土壤中含量均达最高值,分别为33.24%和41.43%。连作通过影响百合植株的光合作用能力,破坏抗氧化酶代谢平衡,从而抑制百合植株的生长,导致连作障碍的发生;连作条件下多种次生代谢物引起的自毒作用是导致兰州百合连作障碍产生的主要原因之一。     

覆盖对枸杞根系土壤环境和水分利用的影响

耐旱枸杞作为西北干旱地区重要的经济作物,为进一步了解枸杞根系吸水特性,提高对土壤水分利用效率,在甘肃省古浪县农业示范基地(37.30°N,103.29°E)以4年生枸杞‘宁杞1号'植株为材料,设置4个处理:地布FM、地膜PM和秸秆SM,以裸地为对照CK,通过测定不同处理枸杞根系水力学特性和根际土壤含水量、电导率、有机碳以及微生物数量和多样性等土壤理化性质,了解覆盖使枸杞土壤微环境变化对植株根系水分运输利用的影响。覆盖处理使植株比导率均有不同程度的提高,地膜覆盖使冠层和根系比导率最大,达到裸地对照的109.7%和102.8%;地膜覆盖植物水分利用效率最小,秸秆覆盖水分利用效率最大;覆盖处理使土壤含水量均显著升高,其中地膜覆盖土壤含水量最高,在土层0～60cm处比裸地对照高1.93%;随着土壤含水量升高,根系对土壤水分的利用也逐渐偏向于浅层,深层土壤水分贡献率由裸地对照的81.81%降低到地膜覆盖的47.06%;覆盖处理后土壤平均温度为地膜地布对照秸秆;秸秆覆盖处理土壤有机碳含量、微生物数量和香浓指数分别为14.69mg·g-1、618.8×106 CFU·g-1和3.13(H),均高于其他处理;地膜覆盖使土壤微生物数量和多样性升高,但使总有机碳含量降低到裸地对照的97.98%;土壤温度和土壤含水量与植株导水率和水分利用效率具有显著的相关性,能够直接影响植株水分利用特性。根系水分利用效率与覆盖材料有关,秸秆覆盖较其他覆盖措施对植株生长和改良土壤环境的作用更显著,当前干旱地区农业生产中,可以通过秸秆覆盖提高枸杞根系水分利用效率。     

覆盖对枸杞根系土壤环境和水分利用的影响

耐旱枸杞作为西北干旱地区重要的经济作物,为进一步了解枸杞根系吸水特性,提高对土壤水分利用效率,在甘肃省古浪县农业示范基地(37.30° N,103.29° E)以4年生枸杞‘宁杞1号’植株为材料,设置4个处理:地布FM、地膜PM和秸秆SM,以裸地为对照CK,通过测定不同处理枸杞根系水力学特性和根际土壤含水量、电导率、有机碳以及微生物数量和多样性等土壤理化性质,了解覆盖使枸杞土壤微环境变化对植株根系水分运输利用的影响。覆盖处理使植株比导率均有不同程度的提高,地膜覆盖使冠层和根系比导率最大,达到裸地对照的109.7%和102.8%;地膜覆盖植物水分利用效率最小,秸秆覆盖水分利用效率最大;覆盖处理使土壤含水量均显著升高,其中地膜覆盖土壤含水量最高,在土层0~60 cm处比裸地对照高1.93%;随着土壤含水量升高,根系对土壤水分的利用也逐渐偏向于浅层,深层土壤水分贡献率由裸地对照的81.81%降低到地膜覆盖的47.06%;覆盖处理后土壤平均温度为地膜>地布>对照>秸秆;秸秆覆盖处理土壤有机碳含量、微生物数量和香浓指数分别为14.69 mg·g^-1、618.8×10⁶ CFU·g^-1和3.13(H),均高于其他处理;地膜覆盖使土壤微生物数量和多样性升高,但使总有机碳含量降低到裸地对照的97.98%;土壤温度和土壤含水量与植株导水率和水分利用效率具有显著的相关性,能够直接影响植株水分利用特性。根系水分利用效率与覆盖材料有关,秸秆覆盖较其他覆盖措施对植株生长和改良土壤环境的作用更显著,当前干旱地区农业生产中,可以通过秸秆覆盖提高枸杞根系水分利用效率。