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鹽脅迫下雷竹的離子選擇性吸收能力研究

2010-06-04 09:44何奇江周文偉徐文娟
浙江林業(yè)科技 2010年2期
關(guān)鍵詞:雷竹吸收能力選擇性

何奇江,李 楠,王 波,周文偉,徐文娟

(1. 中國林業(yè)科學(xué)研究院,北京 100091;2. 浙江省林業(yè)科學(xué)研究院,浙江 杭州 310023;3. 浙江省安吉縣林業(yè)科學(xué)研究所,浙江 安吉 313307)

雷竹(Phyllostachy praecox cv. prevernalis)為浙江西北地區(qū)的主要筍用竹種之一,由于其出筍早、產(chǎn)量高、筍味好而受到廣泛栽培。通過科技人員的大量試驗(yàn)研究,覆蓋早出豐產(chǎn)技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用,并在生產(chǎn)上取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益,現(xiàn)已成為竹區(qū)農(nóng)民提高經(jīng)濟(jì)收入的重要手段,并通過引種廣泛栽培到其它地區(qū)。近幾年在沿海地區(qū)也有所發(fā)展,但沿海有些地區(qū)種植地是近海圍墾地,含鹽量較高,致使個(gè)別引種地出現(xiàn)雷竹死亡現(xiàn)象,有些地方雖然成活,但生長也嚴(yán)重不良。

Flower[1]和王鎖民[2]等人均提出了植物體內(nèi)離子選擇性吸收能力是植物耐鹽性的一個(gè)重要因素,植物在不同程度鹽脅迫下離子的選擇性吸收能力也是不一樣的。另外Ca2+被認(rèn)為是細(xì)胞代謝的總調(diào)節(jié)者,具有防止其他過量離子毒害的功能[3],Ca2+也是植物必需的一種礦質(zhì)營養(yǎng)元素,它對(duì)維持細(xì)胞壁、細(xì)胞膜以及膜結(jié)合蛋白的穩(wěn)定性,調(diào)節(jié)無機(jī)離子運(yùn)輸,以及作為細(xì)胞內(nèi)生理生化反應(yīng)的第二信使偶聯(lián)外界信號(hào),調(diào)控多種酶活性等都具有重要的作用[4]。研究表明,鹽脅迫下由于 Na+和 Ca2+,Cl-和 NO3-的競(jìng)爭(zhēng)性抑制,導(dǎo)致了植物體內(nèi)鈣和氮素營養(yǎng)的缺乏[5]。因此本文就不同程度鹽脅迫對(duì)雷竹離子的選擇性吸收能力做初步的探討,并對(duì)鹽脅迫下雷竹根系Ca2+的含量變化也進(jìn)行了初步研究。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

盆栽試驗(yàn)在浙江省林業(yè)科學(xué)研究院竹類植物園內(nèi)進(jìn)行,試驗(yàn)的雷竹于2009年3月盆栽到內(nèi)徑約60 cm,深50 cm的陶瓷盆中,盆內(nèi)土壤取自浙江省林業(yè)科學(xué)研究院竹類植物園雷竹林內(nèi),雷竹年齡為1年生竹苗(2008年的雷竹),直徑基本一致,為3 cm左右,共栽培40盆,并于7 d后對(duì)死亡的雷竹進(jìn)行重新種植,種植后進(jìn)行日常管理。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2009年10月30號(hào)對(duì)盆栽竹子用不同濃度NaCl溶液進(jìn)行澆灌,濃度分別為0、0.1%、0.3%、0.5%,每處理10盆,每2 d澆1次,每次澆灌至溶液從盆底流出為至,共澆灌30 d(至取樣結(jié)束為止)15次,并在第6、第12、第18、第24、第30天進(jìn)行5次取樣并測(cè)定。

1.3 取樣與分析

1.3.1 取樣 按時(shí)間共取樣5次,分別是11月4日、11月10日、11月16日、11月22日、11月28日,每次每種處理取3盆,分別取土壤和竹根,帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。

1.3.2 土壤分析 測(cè)定全氮、全磷、速氮、速磷、交換性鉀、水溶性鉀、交換性鈉、水溶性鈉、有機(jī)質(zhì)含量、含鹽量、pH值和含水量。全氮測(cè)定參照LY/T 201228-1999、全磷測(cè)定參照LY/T 201232-1999、速氮測(cè)定參照LY/T 201231-1999、速磷測(cè)定參照LY/T 201233-1999、交換性鉀和交換性鈉測(cè)定參照LY/T 201246-1999、有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定參照LY/T 1237-1999、含鹽量測(cè)定參照LY/T 201251-1999、pH值測(cè)定參照LY/T 201239-1999、含水量測(cè)定參照LY/T 201213-1999、水溶性鉀和水溶性鈉用火焰光度法[6]。

1.3.3 竹根分析 測(cè)定鉀、鈣和鈉離子含量。測(cè)定方法參照LY/T 1271-1999。

1.3.4 數(shù)據(jù)計(jì)算 土壤中有效性鉀含量為交換性鉀和水溶性鉀之和,土壤中有效性鈉含量為交換性鈉和水溶性鈉之和[2]。離子選擇性吸收能力參照王鎖民等[7]提出的植物根系對(duì)土壤中Na+、K+的選擇性吸收(SA)能力為:SA =(根土壤土壤有效性[Na+]/[K+])/(根系[Na+]/[K+]),SA值愈大,表示根系拒排Na+、吸收K+的能力愈強(qiáng),即根系的選擇性吸收能力愈強(qiáng),數(shù)據(jù)處理應(yīng)用Excel軟件。

2 結(jié)果與分析

表1 不同鹽脅迫處理后雷竹的SATable 1 Ionic SA of Ph. praecox cv. prevernalis under different treatment of salt stress

2.1 雷竹離子SA能力的變化

從表1可以看出,對(duì)照試驗(yàn)5次取樣的SA變化不是很明顯,其他處理的SA有明顯變化。

2.1.1 不同脅迫濃度下雷竹 SA變化 對(duì)不同脅迫濃度下SA的數(shù)據(jù)分別為不同處理5次取樣的平均值,見圖1。從圖1可以看出,雷竹的SA隨著鹽脅迫濃度的升高而升高,在0.3%處理時(shí)達(dá)到高峰,隨后又開始下降。這表明雷竹根系在低濃度鹽脅迫時(shí)仍可以吸收較大量 Na+,但隨著濃度的升高有一定的自我保護(hù)功能,減少 Na+的吸收,而加強(qiáng)K+的吸收,但當(dāng)超過一定的鹽脅迫濃度時(shí),這些自我保護(hù)功能逐漸消失,從而又增加了Na+的吸收,對(duì)植物造成一定的影響,這需要進(jìn)一步研究鹽脅迫下雷竹體內(nèi)的生理生態(tài)變化,包括各種酶、光合吸收作用、膜透性等方面,以了解其機(jī)理。

2.1.2 不同脅迫時(shí)間雷竹SA的變化 對(duì)不同脅迫時(shí)間下雷竹SA的數(shù)據(jù)為同一取樣時(shí)間不同處理的平均值,見圖2。從圖2中可以看出,鹽脅迫6 d后根系的SA最強(qiáng),之后迅速下降,并且基本維持在一定的水平而變化較小,這可能是由于鹽脅迫剛剛開始,雷竹的生長環(huán)境剛好處在變化期,雷竹對(duì) Na+吸收還不是很敏感。但從表1可以看出,不同的脅迫濃度處理還是有區(qū)別的,第6天的0.3%的SA能力最強(qiáng),而ck最弱,而0.5%的處理又強(qiáng)于0.1%的處理,這主要是由于ck處理,沒有加入Na+,所以其對(duì)Na+和K+吸收沒有明顯變化,而0.1%的處理可能是由于濃度較低,又由于時(shí)間短,對(duì)雷竹的影響不大;而0.3%的處理6 d后的雷竹剛好其根系的SA能力處于最佳狀態(tài),所以其SA能力特別強(qiáng),但隨著處理時(shí)間的延長,其SA能力迅速下降,這可能是隨著處理時(shí)間的延長,破壞了其保護(hù)系統(tǒng),吸收了較多的Na+;而0.5%的處理6天后的SA能力不強(qiáng),可能是0.5%的濃度對(duì)雷竹來說已偏高,破壞了其保護(hù)系統(tǒng),這需要進(jìn)一步對(duì)鹽脅迫下雷竹體內(nèi)的生理生態(tài)變化,包括各種酶、光合吸收作用、膜透性等方面進(jìn)行研究來證實(shí)。

圖1 不同脅迫濃度下雷竹的SAFigure 1 Ionic SA of Ph. praecox cv. prevernalis under different concentration of salt stress

圖2 不同脅迫時(shí)間下雷竹的SAFigure 2 Ionic SA of Ph. praecox cv. prevernalis under different salt stress duration

表2 不同鹽脅迫下根系的Ca2+濃度Table 2 Ca2+concentration of root system under different salt stress mg/g

2.2 不同脅迫濃度和不同脅迫時(shí)間下雷竹根系Ca2+的含量變化

Ca2+在植物鹽脅迫中起著十分重要的作用,有報(bào)道,根系在脅迫條件[8],鈣吸收明顯減少。高濕度和高鹽濃度下,番茄、薊菜吸收的鈣從木質(zhì)部轉(zhuǎn)運(yùn)至莖尖也明顯被抑制[9~10]。番茄果實(shí)中鈣濃度很低時(shí),果實(shí)中鈣的轉(zhuǎn)運(yùn)也很少,且被高鹽濃度所抑制[8]。根系質(zhì)膜和液泡膜質(zhì)子泵為鹽脅迫下植物對(duì)離子的吸收和運(yùn)輸提供動(dòng)力,促進(jìn)根細(xì)胞中的Na+通過Na+/H+逆向運(yùn)輸而在液泡中積累,促進(jìn)K+和Ca2+等離子的SA[11]。因此我們對(duì)根系的Ca2+濃度進(jìn)行了測(cè)定,具體數(shù)據(jù)見表2。從不同處理來看,ck的Ca2+濃度變化不大,基本維持在0.18 mg/g左右,而其他3種處理在第1次取樣時(shí),Ca2+濃度明顯上升,然后又迅速下降并基本保持不變,這有可能是鹽脅迫的開始階段,雷竹有一定的自我保護(hù)功能,通過吸收Ca2+濃度來降低對(duì)Na+的吸收,從而緩解鹽脅迫傷害,但隨著時(shí)間的推移,保護(hù)系統(tǒng)受到一定程度的破壞,大量吸收Na+,從而降低了對(duì)Ca2+的吸收,因此外施Ca2+應(yīng)該能緩解鹽脅迫對(duì)雷竹的傷害。

3 結(jié)論與討論

(1)雷竹的離子SA能力隨著鹽脅迫濃度的升高而升高,在0.3%NaCl溶液處理時(shí)達(dá)到高峰,隨后又開始下降,因此單從離子SA能力來說,雷竹能耐0.3%的NaCl溶液處理,該處理的土壤平均有效Na+含量0.35%,但當(dāng)濃度繼續(xù)升高時(shí),對(duì)雷竹造成一定的影響,不利于雷竹的正常生長。

(2)在處理后的第6天,雷竹的離子SA能力較強(qiáng),尤為0.3%NaCl溶液處理最強(qiáng),但隨著處理時(shí)間的延長,其 SA能力迅速下降,這可能是隨著處理時(shí)間的延長,破壞了其保護(hù)系統(tǒng),另外較高濃度(0.5%)的處理時(shí),離子SA能力一直不強(qiáng)。

(3)鹽脅迫后,根系 Ca2+濃度先明顯上升,后又迅速下降并基本保持不變,這可能是初始階段,雷竹有一定的自我保護(hù)功能,通過吸收較多的Ca2+濃度來降低對(duì)Na+的吸收,緩解鹽脅迫傷害,但鹽脅迫時(shí)間過長,植物內(nèi)部生理系統(tǒng)受到破壞,從而降低了對(duì)Ca2+的吸收。

(4)單從雷竹的離子SA能力來說,雷竹可以在短期內(nèi)忍受土壤Na+濃度在0.3%的脅迫,并且適當(dāng)外施鈣肥能緩解雷竹受鹽脅迫的傷害程度。

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