盐胁迫下硝态氮对囊果碱蓬根系发育和氮吸收的影响

The effiects of NaCl salinity and NO₃^- on growth, root morphology, and nitrogen uptake of a halophyte Suaeda physophora were evaluated in a factorial experiment with four concentrations of NaCl (1, 150, 300, and 450 mmol L^-1) and three NO₃^- levels (0.05, 5, and 10 mmol L^-1) in solution culture for 30 d. Addition of NO₃^- at 10 mmol L^-1 significantly improved the shoot (P < 0.001) and root (P < 0.001) growth and the promotive effect of NO₃^- was more pronounced on root dry weight despite the high NaCl concentration in the culture solution, leading to a significant increase in the root:shoot ratio (P < 0.01). Lateral root length, but not primary root length, considerably increased with increasing NaCl salinity and NO₃^- levels (P < 0.001), implying that Na⁺ and NO₃^- in the culture solution simultaneously stimulated lateral root growth. Concentrations of Na⁺ in plant tissues were also significantly increased by higher NaCl treatments (P < 0.001). At 10 mmol L^-1 NO₃^- , the concentrations of NO₃^- and total nitrogen and nitrate reductase activities in the roots were remarkably reduced by increasing salinity (P < 0.001), but were unaffected in the shoots. The results indicated that the fine lateral root development and effective nitrogen uptake of the shoots might contribute to high salt tolerance of S. physophora under adequate NO₃^- supply.     

盐胁迫下囊果碱蓬和陆地棉硝态氮低亲和吸收速率的差异及其生理分析

采用常规离子耗竭方法,以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)为对照,在不同Cl-和NO3--N营养状况下,研究了盐生植物囊果碱蓬(Suaeda physophora Pall.)NO3-低亲和吸收动力学特征,探讨了盐胁迫下囊果碱蓬NO3-高效吸收的调控机制。结果表明:两种植物NO3-的低亲和吸收动力学呈线性吸收,且囊果碱蓬NO3-的净吸收速率和硝酸还原酶的活性显著高于陆地棉,说明囊果碱蓬具有较高的氮需求;10 mmol L-1KNO3预处理2 h后,囊果碱蓬和陆地棉地上部全氮的含量分别增加30.6%和36.8%;NO3-的净吸收速率分别降低了46.6%和45.5%,说明两种植物氮的吸收受到体内氮营养的负反馈调节;NaCl长期胁迫30 d显著抑制NO3-的吸收,陆地棉NO3-的净吸收速率下降幅度显著高于囊果碱蓬,而根系Cl-的含量显著高于囊果碱蓬;NO3-的净吸收速率与植物根系Cl-的含量呈显著性负相关,说明囊果碱蓬根系拒Cl-的能力显著高于陆地棉;NaCl或KCl短期胁迫2 h对囊果碱蓬NO3-的净吸收速率没有显著影响,但陆地棉NO3-的净吸收速率分别降低了43.8%和37.5%。研究结果证明了盐胁迫下囊果碱蓬NO3-的高效吸收与植物内部的高氮需求和Cl-的累积有关,而培养介质中Cl-的浓度对NO 3-的低亲和转运系统影响较小。     

NaCl对真盐生植物囊果碱蓬硝态氮吸收亲和力系统的影响

采用营养液培养方法,研究了真盐生植物囊果碱蓬(Suaeda physophora Pall.) 在不同盐度和氮水平中预处理21 d后硝态氮的吸收动力学特征。结果表明,氮饥饿后,囊果碱蓬对NO-3吸收符合离子吸收动力学模型,其吸收动力学参数表现为NO-3预处理浓度增加后,高亲和力系统中Vmax增大,Km值增加,但增加的幅度不一致。经过低氮高盐预处理的囊果碱蓬高亲和力系统增加的幅度比经过高氮高盐预处理的囊果碱蓬高亲和力系统增加的幅度大; 对于低亲和力系统,NaCl长期胁迫对高氮预培养的囊果碱蓬的低亲和力系统吸收速率有抑制作用,而对低氮预培养的囊果碱蓬的低亲和力系统吸收速率有促进作用。结果说明,真盐生植物囊果碱蓬长期生长在低氮高盐条件下,为了适应特殊的环境条件,形成了耐盐的硝态氮吸收系统。     

模拟干旱和盐碱胁迫对碱蓬、盐地碱蓬种子萌发的影响

为研究干旱和盐碱胁迫对碱蓬(Suaeda glauca)、盐地碱蓬(Suaeda salsa)种子萌发的影响,比较碱蓬和盐地碱蓬逆境生理特性的异同,本研究利用PEG6000、NaCl和Na_2CO_3分别模拟干旱、盐和碱胁迫,配制相同渗透势的PEG6000、NaCl、Na_2CO_3处理液,以蒸馏水处理为对照,对碱蓬、盐地碱蓬种子的萌发与胚的生长进行比较研究。结果表明:1)低渗处理(-0.46 MPa)对碱蓬、盐地碱蓬种子的萌发无显著影响;高渗处理(-1.38MPa、-1.84 MPa)抑制碱蓬、盐地碱蓬种子的萌发。2)当溶液渗透势相等时,NaCl处理下碱蓬种子的萌发率显著大于PEG、Na_2CO_3处理;而等渗PEG、NaCl、Na_2CO_3处理对盐地碱蓬种子萌发率的影响无显著差异。3)PEG、NaCl、Na_2CO_3处理组碱蓬、盐地碱蓬种子的最终萌发率与对照无显著差异。4)在幼苗形成阶段,PEG、Na_2CO_3处理对碱蓬、盐地碱蓬胚的抑制作用显著大于等渗NaCl处理。5)碱蓬、盐地碱蓬胚的生长对NaCl、Na_2CO_3胁迫的响应存在差异。-0.92 MPa NaCl处理抑制碱蓬胚的生长,却对盐地碱蓬产生促进作用;-0.46 MPa Na_2CO_3处理对碱蓬胚的抑制作用小于盐地碱蓬。综合分析表明:碱蓬、盐地碱蓬均具有很强的抗盐性。在种子萌发阶段,碱蓬种子的抗旱、抗碱能力低于盐地碱蓬;在幼苗形成阶段,碱蓬胚的抗盐性小于盐地碱蓬,但对轻度碱胁迫的抗性高于盐地碱蓬。     

铵态氮和硝态氮调节盐胁迫豌豆幼苗生长和根系呼吸的作用

【目的】 土壤盐渍化在干旱和半干旱灌溉区是制约农业生产的非生物因素之一,合理的调控措施可以减轻盐渍化对植物的危害,本文探讨了氮源调节豆科植物盐胁迫的生理生态机制。 【方法】 采用砂培试验,以3个豌豆品种 (银豌1号、S5001-1和Ha) 为供试材料,设定三个盐分浓度(0、50、100 mmol/L),分别供应铵态氮和硝态氮4 mmol/L,每个品种均设六个处理。培养29天后对豌豆幼苗生物量、根系生长参数、根系呼吸及植株盐分离子含量进行测定。 【结果】 1) 三个盐分浓度相比,50 mmol/L NaCl处理下的3个豌豆品种幼苗的地上生物量和根系生长指标(根干重、根长和根表面积)显著高于0和100 mmol/L NaCl处理,且硝态氮处理显著高于铵态氮;2) 与无NaCl处理相比,3个豌豆品种植株含水量在100 mmol/L NaCl处理下明显降低,且硝态氮处理的显著低于铵态氮处理;3)豌豆根系呼吸速率均随着盐分浓度的增加和培养时间的延长总体呈降低趋势。3个豌豆品种根系呼吸速率对硝态氮和铵态氮的反应不同,相同盐分水平下,银豌1号铵态氮处理的高于硝态氮,Ha品种则相反,而S5001-1品种在两种氮源间差异不大。在50 mmol/L NaCl胁迫下,豌豆品种S5001-1与Ha硝态氮处理的根系呼吸累积量明显高于铵态氮,而银豌1号则相反;100 mmol/L NaCl胁迫下,豌豆品种Ha硝态氮处理的根系呼吸累积量显著高于铵态氮,其他两个品种在不同氮源处理间无差异。相同盐分胁迫水平下,银碗1号铵态氮处理的根系呼吸累积量明显高于品种S5001-1和Ha,而硝态氮处理下,品种Ha的根系呼吸累积量最高。4) 3个豌豆品种幼苗地上部Na+和Cl–含量均随盐浓度的增加而增加,而不同氮源对Na+在豌豆体内累积的影响因豌豆品种而异。 【结论】 在中度盐分胁迫下,施氮肥可缓解盐分胁迫对豌豆幼苗生长的影响,硝态氮缓解能力高于铵态氮,但在重度盐分胁迫下,盐胁迫是影响植物生长和离子吸收的主导因子,氮源调节作用变弱。尽管不同豌豆品种的根系呼吸对NH₄+-N与NO₃–-N的反应不同,但NO₃–-N缓解盐胁迫的效果总体上好于NH₄+-N。      

紫穗槐幼苗根系形态对NaCl盐胁迫的响应

[目的]探究紫穗槐幼苗根系形态对NaCl盐胁迫的适应特征,为盐渍化地区植被优化及恢复提供理论依据。[方法]以1 a生紫穗槐幼苗为试材,分析紫穗槐幼苗株高、基径和根长、表面积、体积、根尖数等重要的根系形态特征指标。[结果]随着盐浓度的增加,紫穗槐幼苗株高、基径和总根、中根各构型指标均呈现先升高后下降的趋势;盐浓度为0.3%时,除细根体积外,各指标达到最大值,且均表现显著促进作用(p0.05);盐浓度达到0.9%时,各指标受到了显著抑制(p0.05)。[结论]当盐浓度为0.3%时,对紫穗槐根系生长有促进作用;当盐浓度达到0.9%时,其生长明显受到抑制。     

盐胁迫对银水牛果幼苗生长和生理特性的影响

通过盆栽试验,采用人为加入NaCl的方法以控制土壤含盐量(0.40%,0.60%,0.80%),研究盐胁迫对2年生银水牛果(Shepherdia argentea)幼苗叶片生长和生理特性的影响,结果表明:(1)随着土壤含盐量的增加,银水牛果幼苗的生长明显受到抑制,株高、生物积累量降低,单株总叶面积、叶片相对含水量减少,净光合速率下降;(2)随胁迫时间的延长,银水牛果幼苗叶片净光合速率在含盐量低于0.60%的土壤中先降低后升高,表明植物幼苗已适应了该盐分的土壤,银水牛果具有较强的耐盐性,本试验条件下以净光合速率下降50%为标准求得银水牛果的耐盐阈值为0.63%;(3)在相同含盐量的土壤中,与对照相比,Ca~(2+)的降幅小于K~+,表明银水牛果幼苗叶片以维持较高的Ca~(2+)含量,保证自身代谢的正常进行,通过提高Mg~(2+)含量以维持自身正常的光合作用,从而适应盐胁迫。     

不同氮效率水稻品种增硝营养下根系生长的响应特征

试验采用两室分根盒和溶液培养方法,研究了在增硝营养下不同氮效率水稻品种根系生长的响应特征。结果表明,在本试验条件下,与全铵培养下的根系相比,氮高效水稻品种南光在铵硝混合培养下的根系干重和氮积累量显著增加,增幅达33%和41%;同时其根系表面积、根系体积和侧根数增幅均达到显著水平,但根系长度却无明显增加。氮低效水稻品种Elio在铵硝混合培养下的根系生长差异均不显著。这表明氮高效水稻品种南光的根系生长对增硝营养的响应度强,进而促进了根系对氮素的吸收利用。从本试验的结果可推论,水稻对增硝营养的强响应度可能是水稻氮素高效吸收利用的生理机制之一。     

盐地碱蓬生长对滨海重盐碱地的改土效应

盐地碱蓬是滨海盐碱地生态系统群落演替中的先锋物种,也是植被建设的重要植物。为探究盐地碱蓬对滨海盐碱地的改土效应以及作用机制,通过滨海平原盐碱地原生盐地碱蓬群落土壤调查,结合室内土柱种植试验,研究了盐地碱蓬生长对滨海盐土土壤结构、土壤水分入渗特征及土壤盐分分布的影响,比较了盐地碱蓬通过植株吸收盐分和通过改善土壤结构促进盐分淋洗对滨海盐碱地降盐、改土的效果。结果表明:1)盐地碱蓬生长对滨海盐土土壤结构有明显的改善效果,野外生长盐地碱蓬的0～20cm土层土壤容重显著低于裸地,而土壤孔隙度显著高于裸地地块;室内土柱种植盐地碱蓬降低了各层土壤容重,平均降低6.16%;增加了各层土壤孔隙度,增加1.59%～5.15%。2)盐地碱蓬生长显著提升了滨海盐土土壤水分入渗性能。野外入渗试验结果显示,相同入渗时间内,生长盐地碱蓬的土壤累积入渗量、初始入渗率及稳定入渗率分别是裸地的3.6倍、2.5倍和3.0倍。室内土柱模拟试验结果显示,盐地碱蓬处理土壤的初始入渗率为0.08mm·min?1,是裸地处理的2.6倍;稳定入渗率为0.03mm·min?1,是裸地处理的3.0倍。3)盐地碱蓬的生长明显降低了土壤含盐量,盐地碱蓬收获后,野外调查试验和室内土柱试验中裸地处理0～40cm土层土壤含盐量分别降低2.67%和12.98%,而盐地碱蓬处理分别降低12.08%和49.28%。野外调查和室内土柱试验中,盐地碱蓬植株移走的盐量分别占总脱盐量的5.60%和2.26%,淋洗脱盐量分别占总脱盐量的94.40%和97.74%。以上结果表明,滨海重盐碱地种植盐地碱蓬具有明显的降低土壤含盐量的作用,这种作用除植株吸收带走部分盐分外,更重要的是通过盐地碱蓬的生长改善了土壤结构、加速了土壤水分入渗、促进了土壤盐分的淋洗。     

赤霉素对盐害下碱茅的萌发和幼苗生长的影响

以碱茅为试材,在100 mmol/L的NaCl盐胁迫下,通过种子培养、室内盆栽试验,研究盐胁迫下不同浓度赤霉素（8,15,20,25,50 mg/L）对碱茅种子萌发、幼苗生长的影响。结果表明:（1）100 mmol/L的NaCl严重抑制碱茅的种子萌发和幼苗生长,碱茅种子的发芽率、发芽势和发芽指数、根茎长显著降低,根系活力、过氧化物酶活力受到严重抑制;（2）在外源赤霉素溶液为8～20 mg/L的范围内,随着浓度的升高,碱茅种子的发芽率、发芽势和发芽指数、根茎长逐渐升高,根系活力、过氧化物酶活力、耐盐指数明显提高;（3）高浓度（ > 20 mg/L）的外源赤霉素浸种处理,对种子的促进作用逐渐下降,当赤霉素浓度为50 mg/L时,碱茅的发芽率和根茎比低于对照,产生了抑制效应。结论:不同浓度赤霉素对提高碱茅种子耐盐性有不同程度的促进作用,以赤霉素浓度为20 mg/L时作用效果最佳。     

外源精胺对NO_3~-胁迫下黄瓜幼苗抗氧化酶活性及光合作用的影响

采用营养液培养方法,研究了添加不同浓度的精胺(Spm)对NO3-胁迫下黄瓜幼苗生长、叶片抗氧化酶活性及光合作用的影响。结果表明,140 mmol/L NO3-胁迫下,外加1 mmol/L Spm,10 d后,黄瓜幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性显著增加,电解质渗漏率和丙二醛(MDA)含量显著降低;气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和净光合速率(Pn)显著升高,气孔限制值(Ls)显著降低。说明1 mmol/L Spm处理能增强黄瓜幼苗对活性氧的清除能力,降低膜脂过氧化程度;降低气孔关闭,改善叶片的气体交换,幼苗生长势增加,对高浓度NO3-胁迫的抗性增强。当Spm浓度高达1.5~2 mmol/L时,与1mmol/L Spm相比,SOD、POD、APX、CAT活性均开始降低,电解质渗漏率和MDA含量增加,Gs、Ci和Pn显著降低,黄瓜幼苗生长受到抑制。可见,外加一定浓度的Spm可通过提高抗氧化酶活性、降低膜脂过氧化程度及改善光合作用来缓解NO3-胁迫对黄瓜幼苗的影响。     

不同硝铵比对霞多丽葡萄幼苗生长和氮素营养的影响

采用沙培试验,设置了等氮条件下5种不同硝铵比营养液处理,探讨了氮形态对霞多丽葡萄幼苗生长和氮素营养的影响。结果表明,霞多丽幼苗的生长量以硝铵比70/30时最大,全铵营养时最低;植株根系氮的平均吸收量在硝铵比为70/30时为最大值,达到70.89%,全铵营养时为最低值;叶片中的氮浓度和总氮量以全硝营养最大,全铵营养最低,后者仅是全硝营养的61.8%和19.46%。霞多丽幼苗根系内NH4+-N浓度与营养液中NH4+-N的浓度成极显著正相关(r=0.9805),且当铵态氮比例超过30%时根系中NH4+浓度显著增加。叶片中硝酸还原酶的活性以硝铵比70/30最高,当铵态氮比例大于30%,再继续增加铵态氮的比例时,显著抑制了叶片中硝酸还原酶的活性;而对根的硝酸还原酶活性无明显影响。试验证明,硝铵比70/30是霞多丽较适宜的氮素形态配比,较高比例的铵态氮增加了植株器官中NH4+的浓度,抑制了霞多丽幼苗的生长及对氮素的吸收积累。     

Growth response of Suaeda salsa (L.) Pall to graded NaCl concentrations and the role of chlorine in growth stimulation

Abstract

Growth response of a halophyte species, Suaeda salsa (L.) Pall, to graded NaCl concentrations was examined under water culture conditions. Growth increased with increasing NaCl concentration from 2 to 200 mol m^?3, but decreased at NaCl concentrations above 200 mol m^?3. Maximum growth was attained at 50 to 200 mol m^?3. The role of Na and Cl in the growth stimulation by NaCl was examined by growing S. salsa in nutrient solutions with or without Na and Cl separately at 5 and 50 mol m^?3. The growth stimulation induced by Cl was greater than that induced by Na, and Na did not significantly induce growth stimulation. The effect of Na or Cl on O₂ evolution from leaves was examined under 5 and 50 mol m^?3 concentrations using an oxygen electrode. Oxygen evolution from leaves in –Cl treatments was smaller than that in +Cl treatments both at 5 and 50 mol m^?3. The O₂ evolution in Na treatments with Cl was similar to that at NaCl. These results indicated that the mechanism of growth stimulation induced by Cl was mainly an increased photosystem II of photosynthesis in leaves. The contribution of Na on the growth stimulation of S. salsa by NaCl was smaller than Cl.     

介质pH与氮形态对不同水稻基因型根部通气组织形成的影响

在溶液培养条件下研究了不同介质pH和氮形态对5种不同的水稻(Oryza.sativa.L.)基因型(常规籼稻、杂交籼稻、常规粳稻、杂交粳稻和旱稻)根部通气组织形成的影响。结果表明,不同形态的氮与不同介质pH对水稻根通气组织形成的影响存在基因型差异。以NH4+-N为单一氮源时,低pH(pH.4.5)更有利于籼稻根的通气组织形成,而粳稻和旱稻根通气组织的形成受介质pH的影响不明显。以NO3--N为单一氮源时,近中性条件(pH.6.5)更有利于粳稻和旱稻根的通气组织形成,介质pH对籼稻根通气组织形成的影响未显示出明显差异。低pH条件下且以NH4+-N为单一N源时,稻根皮层处更易形成通气组织,可能是植物为了减轻低pH条件下铵毒害而产生的一种适应性机制。     

氮肥减量后移对土壤氮素供应和夏玉米氮素吸收利用的影响

采用田间试验研究了氮肥减量后移对土壤氮素供应和夏玉米氮素吸收利用的影响。结果表明,与农民习惯施肥（N 240 kg/hm2,基肥和大喇叭口追肥为1∶2）相比,氮肥减量后移（N 168 kg/hm2,基肥、大喇叭口肥和吐丝肥为1∶3∶1）处理的产量、植株干物质积累量、植株氮积累量和积累速率均没有降低,而氮肥利用率显著增加。氮肥减量后移可使耕层无机氮供应较好地与作物吸收同步,降低收获期0—100 cm土层硝态氮积累,减少氮素的田间表观损失。基于夏玉米不同生育阶段的氮素吸收特征进行氮肥减量后移可节省氮肥30%,是较为理想的氮素施用方式。     

有机种植条件下水肥管理对番茄品质和土壤硝态氮累积的影响

采用田间试验方法研究了北京郊区主要蔬菜作物—番茄在大棚有机种植条件下,不同有机肥投入量与灌溉量对番茄产量与品质以及土壤硝态氮累积的影响。结果表明,与当地习惯的水肥管理相比,减半量有机肥投入不会显著降低番茄产量,而且能降低硝态氮、重金属和有机酸的含量,有效地改善果实品质,并增加番茄果实中可溶性糖、Vc、番茄红素等营养元素的含量; 还能显著降低土壤中硝态氮累积量。在施肥量相同的条件下,减量灌溉也有同样的结果,但效果不如减量施肥明显; 过量施用有机肥可造成番茄果实中硝酸盐含量和镉、铬、锌等重金属含量超标。说明在番茄的有机种植中,保证产量和品质的前提下开展节本增效还有很大空间。