紫花苜蓿和燕麥抗鹽堿機制研究.pdf

1、土壤的鹽化和堿化是人類面臨的生態(tài)環(huán)境危機之一，嚴重制約了農牧業(yè)生產的發(fā)展，不同種類鹽脅迫對植物的影響不同，前人實驗證明堿性鹽脅迫對植物的傷害明顯大于中性鹽脅迫。研究植物對鹽堿脅迫的生理響應特點，提高作物和牧草的耐鹽堿性和種子產量對改良和利用退化鹽堿草地具有重要意義。針對東北鹽堿土壤的研究現(xiàn)狀，本論文以多年生紫花苜蓿和一年生燕麥為材料，系統(tǒng)地比較了六種單鹽脅迫對紫花苜蓿(Medicago sativa)種子萌發(fā)的影響;復合鹽堿對紫花苜蓿種

2、子萌發(fā)以及對幼苗的影響;燕麥(Avena sative)苗對三種單鹽NaCl、NaHCO3和Na2CO3脅迫的適應機制的研究;同時比較了鹽脅迫和堿脅迫對燕麥苗的生長、生理生化的影響。其研究主要結果和結論如下:
　　(1)在六種單鹽脅迫下，其中CaCl2在低濃度25-75mmolL-1之間時，紫花苜蓿種子的萌發(fā)率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均高于對照組，說明低濃度的CaCl2能促進種子萌發(fā);當濃度高于100mmolL-1時，對種子萌

3、發(fā)有抑制作用，其他五種鹽各濃度對種子的萌發(fā)均有抑制作用。其中Na2CO3對種子萌發(fā)的影響非常明顯，低濃度時就對種子萌發(fā)有明顯的抑制作用，當濃度為50mmolL-1時，種子便不能萌發(fā)。當土壤的鹽分超過植物的適應閾值，植物種子的萌發(fā)受抑制最終導致不能萌發(fā)。苜蓿種子萌發(fā)對六種鹽分的耐受能力不同，其順序是:MgCl2＞CaCl2＞NaCl＞Na2SO4＞ NaHCO3＞Na2CO3;隨著濃度的增加紫花苜蓿胚芽、胚根的生長在整體上都始終起著抑制作

4、用;隨鹽濃度增加，六種鹽脅迫下紫花苜蓿幼苗中脯氨酸積累量上升，并且差異明顯。各種鹽之間的異不明顯。
　　(2)用NaCl、Na2SO4兩種中性鹽和NaHCO3、Na2CO3兩種堿性鹽以不同的摩爾比例混合，按照堿性鹽比例逐漸增大的順序共設置六個組，每個組又設置6個總鹽濃度梯度，共模擬出36種鹽度和堿度（pH值）各不相同的鹽堿條件，對紫花苜蓿種子脅迫處理，測定種子萌發(fā)期的生物學指標和生理學指標的變化。結果表明，隨著鹽濃度的增大，發(fā)芽率

5、、發(fā)芽勢、幼苗長度下降且差異顯著;膜透性增大、脯氨酸含量逐漸升高，可溶性糖含量降低;Na+含量增加、K+含量減少，Cl-、SO42-含量先增后減的變化趨勢。鹽和堿的交互作用明顯，兩者存在明顯協(xié)同作用。并且紫花苜蓿對pH值的反應更敏感。
　　(3)在實驗室內模擬松嫩草地土壤的鹽堿條件，以紫花苜蓿的幼苗為對象，研究復合鹽堿脅迫下紫花苜蓿的適應性響應。根據(jù)東北地區(qū)鹽堿土組成特點及鹽分組成復雜多變的特點，本研究將NaCl、Na2SO4兩種

6、中性鹽和NaHCO3、 Na2CO3兩種堿性鹽按照不同比例混合，按兩種堿性鹽比例的不同使pH遞增共設A-F6個組;每組內又設置5個鹽濃度梯度，復合鹽堿脅迫處理液共覆蓋了總鹽度分別為24-120mmolL-1，pH值7.03-10.32范圍的鹽堿脅迫環(huán)境，共模擬出30種鹽度和堿度(pH值)各不相同的鹽堿條件。用相應濃度的復合鹽堿分別脅迫處理苜蓿幼苗進行，之后測定脅迫后的紫花苜蓿幼苗的生態(tài)學指標和生理指標。研究表明:復合鹽堿脅迫下紫花苜蓿幼

7、苗的生態(tài)指標的響應存在一定規(guī)律性;紫花苜蓿幼苗的生理指標的響應存在規(guī)律性變化。在pH值小于8.30的情況下，幼苗能夠全部存活;當pH值大于9.69時，幼苗全部死亡。鹽濃度和pH值梯度以及二者間的交互作用對苜蓿幼苗地上、地下生物量和存活率均有極顯著影響。
　　(4)將三種鹽NaCl、NaHCO3和Na2CO3分為A、B、C三組，每個組內設置5個濃度梯度(24-144mmolL-1)。對燕麥幼苗進行脅迫處理，測定生長指標和生理學指標。

8、探討了NaCl、NaHCO3和Na2CO3脅迫對其地上部分及地下部分生長和生理的影響。實驗結果表明:三種鹽脅迫下，生物量、分蘗數(shù)、體內含水量、葉綠素含量、K+、Ca2+均下降，下降幅度為Na2CO3＞NaHCO3＞NaCl; Na+、Na+/K+、SO42-、脯氨酸含量、細胞膜透性均增大，增大幅度為Na2CO3＞NaHCO3＞NaCl。NaCl脅迫下，莖葉中和根中組織液pH、有機酸無顯著影響，Cl-增加;在NaHCO3和Na2CO3脅迫

9、下，有機酸增加顯著;而地下部分根干重、含水量、K+、Ca2+、Cl-、SO42-下降幅度大于地上部分，Na+、Na+/K+、脯氨酸含量、有機酸增加但幅度小于地上部分。同時高濃度NaHCO3和Na2CO3脅迫下，而使根中pH、有機酸含量顯著增加，可造成幼苗大量的死亡。從燕麥存活率看，燕麥對Na2CO3耐受極限為96mmolL-1;對NaHCO3的耐受極限144mmolL-1;以上結果說明，NaHCO3和Na2CO3脅迫對燕麥幼苗生長和生理

10、產生了更大的影響，尤其是還破壞了根中組織液pH的穩(wěn)定。燕麥幼苗為了抵御堿脅迫的危害，主要采取在體內大量積累有機酸、脯氨酸含量，改變地上地下離子的分布來適應鹽堿環(huán)境。而NaCl脅迫在燕麥體內積累脯氨酸、Cl-和SO42-離子，燕麥對這三種鹽生理響應機制和策略不同。
　　(5)將兩種中性鹽(NaCl和Na2SO4)和兩種堿性鹽(NaHCO3和Na2CO3)分別按摩爾質量比例2∶1混合，以中性鹽混合代表鹽脅迫，以堿性鹽混合代表堿脅迫，并

11、分為A、B兩組，每個組內設置6個總鹽濃度梯度(48-168mmolL-1)，共模擬出12種鹽度和堿度（pH值）各不相同的混合鹽堿條件，對燕麥幼苗進行脅迫處理，探討了鹽脅迫和堿脅迫對燕麥生長和生理的影響。結果表明，堿脅迫下的生物量、體內含水量和葉綠素含量下降和細胞膜透性增加更大。鹽脅迫對莖葉中和根中組織液pH無顯著影響，但堿脅迫使根中組織液pH顯著升高，高濃度堿脅迫可造成幼苗大量的死亡。堿脅迫下的Na+、Na+/K+、SO42-的含量增加

12、和K+、NO3-和H2PO4-含量下降更大，而Ca2+增加量是鹽脅迫大于堿脅迫，鹽脅迫下Cl-顯著增加，堿脅迫下變化不大。堿脅迫下脯氨酸含量增加更大，而有機酸含量在堿脅迫下顯著增加，鹽脅迫下保持不變。以上結果說明，高pH的堿脅迫對燕麥幼苗生長和生理產生了更大的影響，尤其是還破壞了根中組織液pH的穩(wěn)定。燕麥幼苗為了抵御堿脅迫的危害，主要采取了在體內大量積累有機酸、脯氨酸和SO42-離子，而鹽脅迫在體內積累的是脯氨酸、Cl-和SO42-離子