五倍子加工剩余物对三种蔬菜生长的影响

摘要

五倍子（Chinese gallnut）是我国特有的自然资源，是一类重要的昆虫资源林特产品。秦岭、大巴山、武当山等地是我国的五倍子资源集中分布区。五倍子中单宁酸含量高达80％，是制备没食子酸的主要原料，而提取没食子酸后的五倍子加工剩余物（简称“废渣”）的处理成为难题，大多数固体（半固体）五倍子加工剩余物采取的是以废弃物的方式堆置，或与煤炭混合添加到砖窑中烧掉，一些中小企业甚至将其弃之荒野简单填埋，造成环境污染及资源浪费。本研究拟通过盆栽农作物，将五倍子加工剩余物添加到盆内，模拟其还田过程，探讨对作物生长的影响，探索一种对环境无害或无明显危害的友好型或生态型回归自然处理模式。试验以小白菜(Brassica rapa)、莴笋(Lactuca sativa)、萝卜(Raphanus sativus）为受体，在盆栽条件下，分析添加五倍子加工剩余物对三种蔬菜生长及生理的影响，旨在探讨其还田的可能性，为该加工剩余物的环境友好型循环利用提供理论依据的参考。
　　本试验将不同量的五倍子加工剩余物0g(CK)、5g(A1)、10g(A2)、15g(A3)、20g(A4)、25g(A5)、30g(A6)、35g(A7)均匀混入土壤中，并播种三种蔬菜，测定三种蔬菜的生长、抗性生理、光合生理以及土壤有效氮动态响应。初步研究结果如下:
　　(1)五倍子加工剩余物对三种蔬菜生长的影响:随着五倍子加工剩余物添加量的增加，三种蔬菜的生长指标在各阶段均呈现抑制现象。随着播种时间的延长，小白菜(BC)和莴笋(WS)生长得以恢复，各处理之间差异呈减小趋势，而萝卜(LB)各处理间差异仍然显著(P＜0.05)。表明五倍子加工剩余物对LB生长的抑制作用最为严重且持续时间最长。
　　(2)五倍子加工剩余物对三种蔬菜抗性生理的影响:在五倍子加工剩余物的作用下，三种蔬菜抗氧化酶活性均呈下降趋势，以应对活性氧代谢失衡，因此丙二醛(MDA)含量并未出现显著上升，也可能是因为五倍子本身具有抗氧化作用。但是三种受体植物表现不一致。BC和WS的超氧化物歧化酶(SOD)活性在20d时就已经受到了显著抑制，但是LB直到35d才表现出明显的差异。35 d时，BC低添加量处理CAT开始起到防御作用。65 d，BC和WS的过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)已经基本恢复正常，而LB仍受到显著的抑制。表明，LB抗氧化酶系统对五倍子加工剩余物的响应较晚，但是受到的抑制作用最为强烈。
　　(3)五倍子加工剩余物对三种蔬菜光合生理的影响:五倍子加工剩余物抑制了BC、WS、LB叶片的气孔开放和蒸腾。WS和LB气孔导度(Gs)呈显著下降趋势，气孔开放受到显著限制，不利于水分和气体的交换，使得蒸腾速率（Tr）下降，从而净光合速率（Pn）降低。BC表观量子效率(AQY)、羧化速率(CE)随着五倍子加工剩余物的增加而出现先上升后下降趋势，表明少量的五倍子加工剩余物促进了BC的光合能力和CO2同化能力，同时也促进了光合色素的合成，但随着添加量的增加，BC的光合能力和CO2同化能力逐渐减低。WS、LB的AQY、CE随着五倍子加工剩余物的增加而出现下降趋势，表明五倍子加工剩余物抑制了WS和LB对光和CO2的利用能力，光合色素合成受到阻碍。
　　(4)五倍子加工剩余物对三种蔬菜土壤的影响:整个测定时间内，土壤pH值与铵态氮(NH4+-N)含量变化规律一致。WS和LB硝态氮(NO3--N)和NH4+-N含量在测定时间内大幅度下降，表明五倍子加工剩余物影响了土壤氮素的有效性，有可能这是受体植物体内氮素缺乏的直接原因。BC的NO3--N、NH4+-N含量下降幅度远低于WS和LB，表明，WS和LB受氮素限制远大于BC。
　　综上所述，五倍子加工剩余物在添加到土壤中后，均影响了三种蔬菜的生长、抗性生理和光合生理，甚至影响了土壤有效氮的含量，这可能是废渣中的C素和残留的没食子酸造成的。各处理对三种蔬菜生长的综合抑制效应随废渣添加量的增加而增强;且随着处理时间的延长，抑制效应逐渐减弱，生长开始恢复。总体上，即使添加少量的五倍子废渣也会对参试三种蔬菜的生长造成影响，降低其产量，建议慎重添加，或尝试采取施肥等方式予以缓解，这需要开展进一步的研究。

目录

声明

摘要

前言

1 文献综述

1．1 相关概念

1．1．1 五倍子

1．1．2 五倍子单宁

1．1．3 没食子酸

1．1．4 没食子酸的应用

1．2 从五倍子中提取没食子酸的工艺及废渣特点

1．3 废弃物中没食子酸的回收处理

1．3．1 废炭渣中没食子酸的回收处理

1．3．2 废液中没食子酸的回收处理

1．4 植物加工后固体废弃物的再利用

1．4．1 植物废料的再利用

1．4．2 没食子酸废炭渣的再利用

1．5 酚酸类物质对植物的作用机理

1．5．1 酚类物质对植物发芽和生长的影响

1．5．2 酚类物质对植物生理生化的影响

1．5．3 酚酸类物质对植物光合作用和呼吸作用的影响

1．5．4 酚酸类物质对土壤养分的影响

2 研究内容

2．1 五倍子加工剩余物对受体植物生长发育的影响

2．2 五倍子加工剩余物对土壤有效氦的影响

3 试验方案

3．1 材料与试验设计

3．1．1 试验地点

3．1．2 试验材料

3．1．3 试验设计

3．1．4 技术路线

3．2 种植与管理

3．2．1 播种方法

3．2．2 水分管理

3．3 测定指标与测定方法

3．3．1 生长指标测定

3．3．2 抗性生理指标测定

3．3．3 光合生理指标的测定

3．3．4 土壤测定

3．4 数据处理

4 结果与分析

4．1 五倍子加工剩余物对三种蔬菜形态特征的影响

4．2 五倍子加工剩余物对三种蔬菜抗氧化保护酶活性的影响

4．2．1 对过氧化物酶POD活性的影响

4．2．2 对超氧化物歧化酶SOD活性的影响

4．2．3 对过氧化氢酶CAT活性的影响

4．2．4 对丙二醛MDA含量的影响

4．3 对渗透调节物质的影响

4．3．1 对可溶性糖SS含量的影响

4．3．2 对可溶性蛋白SP的影响

4．4 五倍子加工剩余物对三种蔬菜光合特性的影响

4．4．1 对叶绿素含量的影响

4．4．2 对净光合速率和气体交换参数的影响

4．4．3 对光响应曲线的影响

4．4．4 对CO2响应曲线的影响

4．5 五倍子加工剩余物对土壤pH和有效氮的影响

4．5．1 对土壤pH值的影响

4．5．2 对土壤硝态氮含量的影响

4．5．3 对土壤铵态氮含量的影响

5 讨论

5．1 五倍子加工剩余物对三种蔬菜生长的影响

5．2 五倍子加工剩余物对三种蔬菜抗性生理的影响

5．2．1 五倍子加工剩余物对三种蔬菜活性氧代谢的影响

5．2．2 五倍子加工剩余物对三种蔬菜渗透调节物质的影响

5．3 五倍子加工剩余物对三种蔬菜光合生理特性的影响

5．3．1 五倍子加工剩余物对三种蔬菜光合色素含量的影响

5．3．2 五倍子加工剩余物对三种蔬菜光合速率和气体交换参数的影响

5．3．3 五倍子加工剩余物对三种蔬菜光响应曲线和CO2响应曲线的影响

5．4 五倍子加工剩余物对土壤生化特征的影响

6 结论

7 进一步研究方向

参考文献

致谢