木麻黄对滨海沙地乡土树种潺槁化感作用规律的研究

摘要

木麻黄(Casuarina equisetifolia)是我国东南沿海地区沙质海岸主要的防护林树种，由于抗风沙，耐干旱和盐碱，在沿海沙岸上具有其他树种所无法可比的适应能力和生长优越性。特别在福建南部沿海沙岸绵延的木麻黄防护林带在抵御来自海洋各种自然灾害如台风、海潮和风暴潮等方面具有重要的功能，对沿海地区生态安全起到先锋的屏障保护作用。但是，稳定的森林生态系统是由许多不同的树种组成，单一树种的林分是不稳定的。从现有的沙岸防护林上看，总体上还是以木麻黄纯林组成的群落为主，这样的林带从森林生态学角度上看稳定性较差。潺槁(Litsea glutinosa)为樟科木姜子属树种，是福建南部沿海的乡土树种，常在滨海沙地有零星分布，并且经常出现在木麻黄林下，呈现出与木麻黄自然混生状态，在木麻黄林较密的地方潺槁生长愈加旺盛。为此可推测，木麻黄林下生态环境适宜于潺槁生长，木麻黄可能存在促进潺槁发育的化感物质。所以，以33年生木麻黄林的新鲜叶、根系及根际土的水浸液为化感作用物，采用盆栽的方法，研究木麻黄对潺槁的化感作用，通过木麻黄化感作用物对潺槁苗生长量、生物量、营养吸收、光合色素、膜保护系统和活性氧代谢等生长和生理生化特性的影响分析，揭示木麻黄对潺槁化感作用的规律，为沿海沙地防风林建设中的选育有互利化感作用的木麻黄品种和潺槁品种提供理论依据。研究结果如下:
　　 1.在木麻黄的新鲜叶、根系及根际土的水浸液处理下，潺槁苗生长量和根、茎、叶生物量随水浸液浓度的增加呈现先增后降且均大于对照的规律，说明木麻黄的新鲜叶、根系及根际土中含有促进潺槁生长的化感物质，木麻黄对潺槁的化感作用物质是通过叶淋、根泌等途径释放。
　　 2.潺槁苗在木麻黄根际土水浸液的作用下，对土壤中N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu和Zn等营养元素的吸收增加，而且随木麻黄根际土水浸液浓度的升高，这些营养元素的含量在苗木中分布基本上呈现叶＞茎＞根或叶＞根＞茎的规律，说明木麻黄根际土水浸液促进潺槁苗对土壤营养的吸收。
　　 3.潺槁苗叶绿素和类胡萝卜素等光合色素含量随木麻黄根际土水浸液浓度升高而增加。叶绿素a和类胡萝卜素含量在木麻黄根际土水浸液浓度为200 g·kg-1时达最大，分别为对照的3.3倍和2.8倍;潺槁苗叶绿素b含量在木麻黄根际土水浸液浓度为250 g·kg-1时达最大，为对照的3.1倍。当木麻黄根际土水浸液浓度分别超过200 g·kg-1和250 g·kg-1时，潺槁苗叶绿素a及类胡萝卜素含量和叶绿素b含量随后降低，但其值仍然高于对照。
　　 4.潺槁苗根、茎和叶的碳含量及积累量随木麻黄根际土水浸液浓度增大而增加，在木麻黄根际土水浸液浓度为200 g·kg-1时达到最大，其中潺槁苗根、茎和叶的碳含量与对照相比分别提高了3.6％、2.4％和2.9％，碳积累量分别提高了80.0％、145.0％和133.8％。木麻黄根际土水浸液浓度超过200 g·kg-1时，潺槁苗根、茎和叶的碳含量及积累量下降，但与对照相比有所增加。
　　 5.木麻黄根际土水浸液对潺槁苗可溶性总糖、还原糖及蔗糖含量有促进作用。随木麻黄根际土水浸液浓度提高，潺槁苗可溶性总糖、还原糖及蔗糖含量均增加，并在木麻黄根际土水浸液浓度为200 g·kg-1时达到最大，当木麻黄根际土水浸液浓度继续增大时，潺槁苗可溶性总糖、还原糖及蔗糖含量开始下降，但与对照比较仍保持在较高水平上。由于在木麻黄根际土水浸液作用下，潺槁苗光合能力增强，植物体内合成的碳水化合物增多，可溶性糖的含量增加。
　　 6.木麻黄根际土水浸液处理下，潺槁苗叶蛋白质和脯氨酸含量呈现出增加的规律，而且随水浸液浓度增大而提高，并分别在水浸液浓度为200 g·kg-1及250 g·kg-1时达到最大，随后水浸液浓度继续增加，而苗叶蛋白质和脯氨酸含量下降，但依然大于清水处理下的潺槁苗。方差分析结果显示木麻黄根际土水浸液处理下潺槁苗叶蛋白质和脯氨酸含量与对照相比差异达到极显著水平。潺槁苗在木麻黄根际土水浸液环境中叶丙二醛含量降低，而且水浸液浓度越高，叶丙二醛含量越低，表明在木麻黄根际土水浸液作用下，潺槁苗细胞膜处于良好的生命活动状态，植物的一切生理过程正常。
　　 7.在木麻黄根际土水浸液作用下，潺槁苗叶过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性强于清水处理的苗木;在木麻黄根际土不同浓度的水浸液处理中，潺槁苗叶过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性呈现波浪式变化;潺槁苗叶抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性随木麻黄根际土水浸液浓度的增大而增加;而潺槁苗在木麻黄根际土水浸液作用下，叶O2-产生速率呈直线下降的规律。
　　 综合研究结果表明，木麻黄通过叶淋和根泌等途径产生化感物质促进潺槁对土壤中营养吸收和生长、增加了叶光合色素、保护了膜系统和提高了抗氧化酶活性。在沿海沙地林分结构中，潺槁在木麻黄林中分布具有协调的种间关系。利用木麻黄对潺槁有正向化感作用的规律，就能选育存在互利化感作用的木麻黄品种和潺槁品种，在沿海沙地造林或木麻黄老林带更新中可以采用木麻黄与潺槁混合种植，或木麻黄老林带下套种潺槁，这均会产生良好的效果。

目录

声明

摘要

前言

1 植物化感作用研究进展

1．1 植物化感物质释放途径

1．2 植物化感物质的种类

1．3 植物化感物质作用机理

1．4 影响植物化感作用的因素

1．5 植物化感作用的意义与作用

1．6 展望

2 本项目情况概述及研究的目的与意义

2．1 木麻黄和潺槁概述

2．2 木麻黄化感作用研究现状

2．3 本项目研究的目的与意义

第一章 材料与方法

1．1 材料

1．1．1 采样地基本情况

1．1．2 试验材料

1．2 研究方法

1．2．1 水浸液制备

1．2．2 苗木培养和处理

1．2．3 生长量和生物量测定

1．2．4 营养元素测定

1．2．5 光合色素含量测定

1．2．6 碳含量测定

1．2．7 糖含量测定

1．2．8 蛋白质含量测定

1．2．9 脯氨酸含量测定

1．2．10 丙二醛含量测定

1．2．11 过氧化氢酶(CAT)活性测定

1．2．12 过氧化物酶(POD)活性测定

1．2．13 抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性

1．2．14 谷胱甘肽还原酶(GR)活性

1．2．15 超氧化物歧化酶(SOD)活性

1．2．16 O2-产生速率

1．2．17 数据处理

1．3 技术路线

第二章 结果与分析

2．1 木麻黄水浸液对潺槁幼苗生长影响

2．1．1 木麻黄新鲜小枝水浸液对潺槁幼苗生长的影响

2．1．2 木麻黄根系水浸液对潺槁幼苗生长的影响

2．1．3 木麻黄根际土水浸液对潺槁幼苗生长的影响

2．1．4 小结

2．2 木麻黄根际土水浸液对潺槁幼苗养分吸收的影响

2．2．1 木麻黄根际土水浸液对潺槁幼苗养分分布的影响

2．2．2 木麻黄根际土水浸液对潺槁幼苗离子含量的影响

2．2．3 木麻黄根际土水浸液对潺槁幼苗微量元素含量的影响

2．2．4 小结

2．3 木麻黄根际土水浸液对潺槁苗木光合色素及膜保护系统的影响

2．3．1 木麻黄根际土水浸液对潺槁苗叶光合色素含量的影响

2．3．2 木麻黄根际土水浸液对潺槁苗膜保护系统的影响

2．3．3 小结

2．4 木麻黄根际土水浸液对潺槁苗叶活性氧代谢的影响

2．4．1 木麻黄根际土水浸液对潺槁苗叶过氧化氢酶(CAT)活性的影响

2．4．2 木麻黄根际土水浸液对潺槁苗叶过氧化物酶(POD)活性的影响

2．4．3 木麻黄根际土水浸液对潺槁苗叶抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的影响

2．4．4 木麻黄根际土水浸液对潺槁苗叶谷胱甘肽还原酶(GR)活性的影响

2．4．5 木麻黄根际土水浸液对潺槁苗叶超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响

2．4．6 木麻黄根际土水浸液对潺槁苗叶超氧阴离子自由基(O2-)产生速率的影响

2．4．7 小结

第三章 结论

第四章 讨论

4．1 木麻黄产生的化感作用物对潺槁生理生化特性的影响

4．2 木麻黄产生的化感作用物对潺槁生长的影响

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文情况