须芒草、虉草和柳枝稷对干旱和盐胁迫的生理响应

以营养生长期须芒草(Andropogon virginicus)、虉草(Phalaris arundinacea)和柳枝稷(Panicum virgatum)为试验材料,采用三因素三水平正交设计,用盆栽土培法研究了在不同土壤含水量和盐分浓度下3种草的脯氨酸含量、可溶性糖含量、过氧化物酶(POD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性的变化。结果表明,随干旱胁迫加重,3种草脯氨酸、可溶性糖、POD活性、CAT活性均呈持续增加或先减少后增加趋势,而柳枝稷CAT活性则先增加后减少,且在7%土壤含水量下达到最大值;随盐胁迫加重,3种草脯氨酸、可溶性糖、POD活性呈持续增加或先减少后增加趋势,而须芒草可溶性糖含量和POD活性则先增加后减少,且在2‰盐分浓度下达到最大值,须芒草、虉草、柳枝稷CAT活性均先增加后减少,且分别在2‰、4‰、6‰盐分浓度下达到最大值。可初步得出须芒草、虉草对干旱具有一定适应能力,但对NaCl较敏感,柳枝稷对干旱和NaCl均具有较强的适应能力。     

生物炭、磷及AMF对Cd胁迫下柳枝稷生长及土壤性质的影响

This research investigated the effects of phosphorus, biochar addition and arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) inoculation on the Cd tolerance of switchgrass. A pot experiment was conducted comprising four treatments: CK, 4.5% biochar (B), 60 mg·kg^-1 phosphorus (P₆₀), 4.5% biochar+60 mg·kg^-1 phosphorus (B+P₆₀), with or without AMF inoculation. Measurements made included plant growth, mineral concentration, Cd concentration, soil pH, available P and acid phosphatase, and forms of Cd present in the soil. It was found that P addition significantly increased root colonization, and the colonization reached 56.9% with the P₆₀ treatment. Compared with CK, B, P₆₀ and B+P₆₀ treatments had no significant effects on plant height, leaf SPAD and biomass of switchgrass. The plant height, leaf SPAD and biomass of switchgrass increased significantly with AMF inoculation, but there were no significant differences among the treatments after AMF inoculation. Except for higher Se and Cd in shoot concentrations in P₆₀ and B+P₆₀ treatments, compared to CK, there were no significant differences between B, P₆₀ and B+P₆₀ treatments and the CK treatment for P, Se and Cd concentrations in shoot tissues. After AMF inoculation, the contents of Se and Cd under CK and B treatments in plants with AMF present were higher than those in plants uninoculated with AMF, and the concentrations of Cd in shoots of plants in the B+AM treatment were significantly higher than those of other treatments. However, the shoot concentrations of Se and Cd in plants in the P₆₀ treatment were lower than those plants with no AMF present. In addition, the root Cd concentrations of B and B+P₆₀ treatments were significantly higher than those of CK and P₆₀ treatments, soil available P contents were higher than those of CK, and soil acid-extracted Cd concentrations were lower than those of CK and P₆₀ treatments regardless of AMF inoculation status. The soil residual Cd concentrations of CK, B and B+P₆₀ treatments with AMF inoculation were higher than corresponding non-inoculated treatments, but the residual Cd contents for the P₆₀ treatment was lower than that of corresponding uninoculated treatment. In summary, B or B+P₆₀ treatments increased the root Cd and soil available P concentrations, reduced the soil acid-extracted Cd contents;Combined with AMF, B or B+P₆₀ treatment increased switchgrass biomass, shoot Se and Cd content, and increased soil residual Cd concentrations. Therefore, AMF inoculation of plants combined with biochar or biochar+phosphorus soil additions can increase the biomass and Cd uptake of switchgrass and reduce the soil Cd bio-availability. These findings are applicable to remediation of heavily Cd contaminated soils. © 2021, Editorial Office of Acta Prataculturae Sinica. All rights reserved.     

盐碱胁迫对柳枝稷抗氧化及渗透调节的影响

柳枝稷(Panicum virgatum)可广泛应用于盐渍化地区的土壤改良。本试验以柳枝稷品种Alamo(低地型)和Blackwell-1(高地型)为材料,采用浓度为60 mmol/L的Na₂CO₃溶液(盐胁迫)和3种不同碱度NaOH溶液即pH值分别为7.0(CK,无胁迫)、8.0、9.0组合处理,探究盐碱不同胁迫时间对柳枝稷抗氧化及渗透调节的影响。结果表明：(1)盐碱胁迫下柳枝稷的光合色素含量均随胁迫时间的增加而下降,并在最后一次取样时显著下降(P<0.05),柳枝稷光合色素的合成受到了影响。(2)盐碱胁迫下柳枝稷的相对水分含量、电导率和丙二醛(MDA)含量随胁迫时间的增加呈先上升后下降的趋势。(3)盐碱胁迫下柳枝稷的抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)含量均有显著上升(P<0.05),对柳枝稷维持正常生长起重要作用。(4)盐碱胁迫下柳枝稷可溶性蛋白含量上升但未见明显差异(P>0.05),可溶性糖含量出现显著差异(P<0.05)。Alamo的可溶性蛋白含量低于Blackwell-1...     

中性盐胁迫对柳枝稷苗期生长和生理特性的影响

为研究柳枝稷(Panicum virgatum)耐盐程度及其在盐胁迫处理下的生理和生长反应,选用2个柳枝稷品种‘Alamo’和‘Pathfinder’,采用3种中性盐(单盐NaCl, Na₂SO₄以及混合中性盐NaCl+Na₂SO₄),设0(CK), 50, 100, 200和300 mmol·L^-15个盐浓度,分别对柳枝稷进行胁迫处理,测定胁迫7 d的叶绿素含量、质膜透性、可溶性糖和可溶性蛋白,以及胁迫30 d的株高、分蘖、总根长、总根表面积、地上部和地下部干重.结果显示:低浓度(100 mmol·L^-1)盐胁迫条件下,2品种柳枝稷均能从生理和生长等方面表现出积极适应胁迫生境的趋势;随着盐浓度的增加,2品种柳枝稷的生长和生理受到显著抑制,但2品种的柳枝稷对不同的盐分表现出的耐盐能力不尽相同.3种中性盐中,Na₂SO₄对柳枝稷的胁迫程度大于NaCl和混合中性盐.     

柳枝稷苗期对氮素胁迫耐受性的综合评价

为明确柳枝稷在缺氮处理下的耐受能力从而筛选出优质的种质资源,以13份柳枝稷种质为供试材料,在人工气候室中进行水培试验,通过相关农艺性状和生理指标等评价指标的测定,采用标准差系数赋予权重法对柳枝稷在胁迫下的表现做综合评价.结果表明:氮素胁迫对13个不同柳枝稷种质的总生物量、根长、净光合速率、叶绿素含量、叶表面积等指标具有显著抑制作用.标准差系数赋予权重法得出的各材料耐氮胁迫性依次为:BJ-4＞BJ-3＞ Forestbu rg＞ Pathfinder＞ BJ—5＞Blackwell＞ BJ—2＞Kanlow＞ Alamo＞ Cave—In-Rock＞ BJ—1＞Trailblazer＞BJ-6,评价结果与实际观测结果基本一致.     

盐胁迫对柳枝稷种子萌发和幼苗生长的影响

选用NaCl混合盐和Na₂SO₄混合盐2类盐溶液处理柳枝稷(Panicumvirgatum)种子,研究盐胁迫对柳枝稷种子萌发和幼苗生长的影响,以期为柳枝稷耐盐性研究提供科学依据。NaCl混合盐和Na₂SO₄混合盐浓度均分别设0(CK),0.4%,0.8%,1.2%,1.6%,2.0%。结果表明:种子发芽率随着盐浓度的增加逐渐降低,在萌发初期,各浓度的盐溶液都具有抑制作用,随着发芽天数延长,低浓度盐溶液(Na₂SO₄混合盐0.4%,0.8%和1.2%,NaCl混合盐0.4%)抑制作用缓解,处理11 d后,柳枝稷种子的发芽率与对照相比没有显著性差异,表明柳枝稷具有一定的耐盐性。0.4%的Na₂SO₄混合盐和NaCl混合盐处理的柳枝稷种子的发芽率和发芽指数均显著高于对照,有促进柳枝稷发芽的作用。同时,相同盐浓度处理下,NaCl混合盐溶液处理的发芽率和幼苗活力指数、相对幼苗活力指数低于Na₂SO₄混合盐,NaCl混合盐溶液对柳枝稷种子萌发的胁迫高于Na₂SO₄混合液。     

持续干旱及复水对柳枝稷幼苗分蘖期生长发育的影响

柳枝稷(Panicum virgatum)苗期的耐旱能力是其在干旱、半干旱地区生长的关键,为确定其耐旱能力,采用裂区试验设计对柳枝稷抗旱相关指标以及复水后幼苗的生长状况进行研究。结果表明:持续干旱胁迫对不同柳枝稷品种(系)的影响存在差异,其中以西稷2号(从Alamo中选育)的抗旱性较好。随干旱胁迫时间增加,其生长发育逐渐受到抑制,当胁迫时间低于10 d,土壤含水量高于3.7%时,其地上部生长受到一定程度的抑制,叶片失水,叶绿素含量急剧降低,根冠比、丙二醛(MDA)含量、以及抗氧化酶(SOD,CAT,POD)活性升高,此时复水柳枝稷幼苗能迅速恢复生长;当胁迫时间继续增大到12 d时,柳枝稷叶片失水严重,植株根冠比、叶片MDA含量,以及SOD,CAT,POD活性急剧升高,柳枝稷地上部干枯,此时复水可重新长出幼苗;但当胁迫时间超过12 d时(西稷2号超过14 d),将因缺水干旱死亡。因此,柳枝稷在降雨缺乏地区种植时,可选用西稷2号作为推广品种(系),且在持续干旱时间超过10 d,土壤含水量低于3.7%时,应及时复水救苗。     

氮素对分蘖期干旱及复水柳枝稷光合生理特性的影响

为揭示引种禾草柳枝稷(Panicum virgatum L.)光合生理对短期干旱的敏感性与旱后恢复能力及施氮效应,采用盆栽控水试验,设置高水[HW,80%FC(田间持水量)],中水(MW,60%FC)和低水(LW,40%FC)3个水分水平,及两个氮肥处理(不施氮和0.1g N/Kg干土),研究了分蘖期柳枝稷叶片光合气孔交换参数和叶绿素荧光参数在土壤逐渐干旱及复水后的变化特点。结果表明:与高水相比,中水和低水下柳枝稷叶片相对含水量(RWC)、叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、最大光化学效率(Fv/Fm)均显著降低;随自然干旱时间延长,Pn、Gs、Tr、Fv/Fm和光化学淬灭系数(qP)值均呈下降趋势,且施氮处理的降幅较大,以低水施氮降低幅度最大,Pn下降由气孔限制转变为非气孔限制;非光化学淬灭系数(NPQ)值则呈相反的变化趋势;复水后,柳枝稷各光合生理指标均能恢复到水分降低前水平,施氮处理的恢复速度大于不施氮处理。上述表明,柳枝稷具有较强适应低水分条件的能力,一定土壤水分条件下施氮有利于提高其光合能力及复水后的恢复能力;在土壤水分低于40%FC施氮则加重柳枝稷受胁迫程度,降低柳枝稷光合性能。     

NaCl胁迫对不同柳枝稷材料种子萌发与幼苗生长的影响

采用不同浓度NaCl溶液对10份柳枝稷(Panicum virgatum)材料(其中5份为育成品种,5份为不同地理来源的野生种质)种子和幼苗进行胁迫处理,通过分析种子发芽率和幼苗株高、鲜重、脯氨酸含量、叶绿素含量、细胞膜透性的变化,研究其种子和幼苗对盐胁迫的反馈机制,分析不同材料的耐盐性水平,为柳枝稷的引种、育种工作提供参考。结果表明:随着NaCl浓度增加,柳枝稷发芽率、株高、鲜重、叶绿素含量下降,而脯氨酸含量、细胞膜透性增加。品种中,Cave-in-rock,Sunburst和Pathfinder耐盐性相对较强;地方野生种质播种期耐盐性较差,苗期耐盐性良好,具有较好的研发潜力。     

PEG-6000模拟水分胁迫对柳枝稷种子萌发及幼苗生长的影响

采用聚乙二醇（PEG-6000）模拟不同水势（0.0,-0.2,-0.4,-0.6,-0.8和-1.0 MPa）,在25℃条件下采用纸上发芽法测定发芽率、正常幼苗数、新鲜未发芽种子数、死种子数、发芽指数、活力指数、根长、苗长和叶面积等生理指标,研究水分胁迫对3个生态型的柳枝稷（Panicum virgatum L.）种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明：3个品种柳枝稷种子发芽率、发芽指数、活力指数及幼苗生长指标均随水分胁迫程度的增加而下降,且基本符合“S”型曲线,而正常幼苗数随渗透势的下降显著降低,新鲜未发芽种子数显著增加,死种子数较对照增加,但各处理间差异不显著,说明降低渗透势可诱导柳枝稷种子二次休眠,当渗透势在-0.4 MPa时,水分胁迫对种子发芽及幼苗生长的影响较严重,不同品种柳枝稷种子对水分胁迫的适应性和抵抗力有一定差异,3个生态型的柳枝稷种子对水分胁迫的适应性强弱为Alamo（低地型）>Cave-in-Rock （中间型）>Sunburst（高地型）。     

盐碱胁迫对3种柳枝稷生长性状、叶片性状及叶绿素荧光特性的影响

为了解3种柳枝稷(Panicum virgatum)的耐盐碱性,试验选择Cave-in-Rock、Forestberg和Pathfinder 3种柳枝稷品种,盆栽条件下移栽至不同程度盐碱土,即轻度盐碱土(pH值为7.72)、中度盐碱土(pH值为8.37)及非盐碱土[空白对照(CK),pH值为7.42],于移栽后第21天测定叶长度、叶宽度、叶面积、叶片重量、比叶面积,于生长季末测定株高、分孽数、根长、地上和地下生物量,于移栽21 d后选择晴天的09:00-11:00测定叶片叶绿素荧光参数[光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(NPQ)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)],通过主成分分析及模糊数学隶属函数法对柳枝稷幼苗期生长性状、叶片性状及叶绿素荧光参数进行综合分析来评价3种柳枝稷耐盐碱性。结果表明：除Forestberg的地下生物量和Cave-in-Rock的株高中度盐碱胁迫略高于轻度盐碱胁迫外(P>0.05),其他指标均表现为轻度盐碱胁迫高于中度盐碱胁迫(P>0.05)。柳枝稷地上生物量、分蘖数、叶长度、叶面积、叶片重量和比叶...     

硅对NaCl胁迫下柳枝稷叶片光合色素及气体交换特性的影响

以两个不同生态型的柳枝稷(Panicum virgatum)Alamo(低地型)和Cave-in-Rock(高地型)为试验材料,研究在0、50、100和150mmol·L~(-1) NaCl浓度下,分别添加0、0.5、1.0和2.0mmol·L~(-1)的外源硅(Na_2SiO_3·9H_2O)对其叶片光合色素含量及光合气体交换参数的影响。结果表明,Alamo叶片的叶绿素a、叶绿素b以及叶绿素a+b的含量均随着NaCl浓度的升高呈现降低趋势,但是Cave-in-Rock的变化趋势则相反。在无外源Si处理下,Alamo叶片净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)在50mmol·L~(-1) NaCl浓度下升高,100和150mmol·L~(-1)下降低;Cave-in-Rock的Pn、Gs和胞间CO_2浓度(Ci)随着NaCl浓度的增加逐渐降低。盐胁迫下,适当浓度外源硅(Si)的添加对Alamo和Cave-inRock叶绿素a、叶绿素a+b和叶绿素b、类胡萝卜素含量的提高具有积极的作用。外源Si的添加同样提高了盐胁迫下Pn、Gs和Ci等参数。本研究中,1~2mmol·L~(-1) Na_2SiO_3·9H_2O对盐胁迫下柳枝稷叶片光合色素及光合气体交换的促进作用较明显。     

外源ABA对镉胁迫下柳枝稷生理特性及镉吸收的影响

为探究外源脱落酸(Abscisic acid,ABA)缓解柳枝稷(Panicum virgatum)镉(Cd)毒害效应及可能产生的生理机制,本试验以2个柳枝稷品种'Alamo'与'Cave in Rock'为材料,在水培条件下,研究了外源1μmol·L-1 ABA预处理对20μmol·L-1镉(Cd2+)胁迫下柳枝稷幼...     

白腐真菌预处理对柳枝稷降解的影响

试验用黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)、乳白耙菌(Irpex lacteus)、虫拟蜡菌(Ceriporiopsis subvermispora)3种白腐真菌及其混合菌对柳枝稷进行预处理,研究白腐真菌种类、时间、温度、水分、菌液量对柳枝稷降解的影响,为柳枝稷的生物预处理及利用提供理论依据。结果表明:黄孢原毛平革菌、乳白耙菌和虫拟蜡菌两两之间均无拮抗反应,可以相互混合生长;当温度为28°C,加水5mL,菌液量为1mL时,混合真菌对木质素的降解与单一白腐真菌相比并没有优势,在3种白腐真菌中,乳白耙菌效果最好,几乎不降解纤维素,并且在第20天时木质素降解率达到最高为36.63%;当改变条件时,发现温度为28°C,水分为5mL,菌液量为3mL是乳白耙菌对柳枝稷进行预处理20d效果最好的条件,此时木质素降解率最高为63.45%,半纤维素降解率为24.82%,而纤维素和空白组差异不显著。因此,在三种白腐真菌中,乳白耙菌对柳枝稷的预处理效果最好,木质素降解率最高,半纤维素略有降解,而且几乎不降解纤维素。     

增加牛肉产量的柳枝稷

<正> 美国农业部农业研究局(USDAARS)的一位科学家介绍,改进牧草的可消化性较其产量的增加更有利于牛肉生产者。据植物遗传学家Kennth P.Vogel报道,新育成一个柳枝稷品种——“Trailbl-azer”,其消化率提高6％,每英亩的牛肉产量增加23％。以1986年的价格计算,相当于使牛肉生产者每英亩增加35美元的利益。 Vogel说:“差不多只要可消化性稍加改变就会使家畜的生产性能得到很大改进,并且我们已证明改善其可消化性并不降低牧     

土壤水分垂直分布对建植当年柳枝稷的影响

为了明确柳枝稷(Panicum virgatum L.cv.Alamo)对土壤水分垂直分布条件的适应性、根系分布规律及生长特点,以便更好地确立根区水分最优调控措施,采用土柱法研究了不同土壤水分垂直分布特征对建植当年柳枝稷地上植株和根系指标的影响。结果表明:与对照相比,0~60 cm和0~120 cm土层土壤体积含水量低于10%时,除地上生物量和籽粒产量差异不显著外,其他指标均有显著差异(P<0.05),其中倒三叶长度分别降低12.5%和22.1%、宽度分别降低5.7%和18.4%、总叶绿素含量分别降低7.5%和10.6%、地下生物量分别降低56.5%和58.6%、根长分别降低41.0%和40.7%、根表面积分别降低45.6%和49.4%、根体积分别降低51.1%和56.0%,但地上生物量的水分利用效率分别提高17.5%和88.5%。表层0~60 cm灌水条件下,柳枝稷的根长、根表面积、地上生物量、籽粒产量和各土层根系生物量与对照差异不显著,但地上生物量的水分利用效率提高了111.0%。随着灌水层深度的增加,根系的生物量重心由62.9 cm(CK)下降至71.2 cm,不同直径的根系表现出了不同的适应情况。     

盐分和土壤含水量对营养生长期柳枝稷的影响

为了明确柳枝稷对盐渍化边际土地的适应性,采用再裂区试验设计,分别以北京潮褐土和兰州灰钙土为土壤基质,用盆栽土培法研究了土壤盐分类型、盐分浓度和土壤含水量对营养生长期柳枝稷(Panicum virgatum L. cv. Alamo)生长特性的影响.结果表明:柳枝稷生长对于土壤盐渍化的响应方式受盐分类型、盐分浓度、土壤含水量和土壤类型等多种因素影响.对于以北京潮褐土,柳枝稷对不同盐分类型的适应能力由强到弱依次为:重碳酸盐>硫酸盐>氯盐;对于以兰州灰钙土,由强到弱依次为:硫酸盐>重碳酸盐>氯盐.以柳枝稷生物量为衡量指标,各盐分类型的适宜浓度范围分别为重碳酸盐≤0.4%,硫酸盐≤0.6%,氯化盐≤0.2%.     

生物炭添加对滨海盐土柳枝稷生长的影响

为探究生物炭在滨海盐土改良中的作用以及对植物生长的影响,通过田间试验,采用穴施方式添加450℃热解玉米秸秆炭(1%、2%),分析了滨海盐土理化性质和柳枝稷生长特性的响应。结果表明:生物炭添加后第一个生长季,土壤容重降低3.9%以上,田间持水量、毛管孔隙度、有机碳含量分别提高7.4%、4.0%、68.3%以上,柳枝稷成活率提高18.4%以上,地上和地下干重分别增加198.4%、91.4%以上,地上部和地下部的生长明显改善,柳枝稷可以选择性地吸收K+。因此,采用穴施方式添加生物炭,可以改善滨海盐土的部分理化性质,进而促进柳枝稷的生长,提升其耐盐能力。     

栽培措施对柳枝稷产量与品质的影响研究进展

柳枝稷(Panicum virgatum L.)原产于北美地区,具有优良的草料特性和水土保持功能,柳枝稷也是一种重要的能源草,可以用来生产燃料乙醇。产量和品质是衡量柳枝稷经济效益的重要指标,栽培措施对其会产生直接或间接的影响,尤其是种植行距、施氮肥量、水分、盐胁迫等。本文简述了这些因子对柳枝稷产量与品质的影响,能为进一步研究提供参考。