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广西师范大学
硕士学位论文
岩溶环境对豆科牧草的氮素吸收、转化及其根际环境的影响
姓名:程阳
申请学位级别:硕士
专业:生物化学与分子生物学
指导教师:曹建华
20080501
岩溶环境对豆科牧草的氮素吸收、转化
及其根际环境的影响
研究生:程阳导师:曹建华研究员
专业:生物化学与分子生物学
研究方向:酶与蛋白质化学年级:2005 级
中文摘要
植物体内的含氮量约为植物干物重的 %-5%,含量的高低因植物种类、器官类
型、生育时期不同而异。环境条件和供氮水平也都明显地影响植物体内的氮素营养状
况。氮在植物生长发育过程中是一个最活跃的元素,氮的不同形态,土壤肥力状况及
土壤理化性质对植物的生长发育,产量与品质有着深刻的影响。在所有的必需营养元
素中,氮往往是限制植物生长和产量形成的首要因素,因此,在岩溶生态系统中研究
牧草-石灰土系统中氮素吸收、转移和根际环境的特点,有利于岩溶区牧草的物种选育
以及生态环境的改善。
本文主要以种植于桂林毛村两个区域(岩溶区和非岩溶区)旱耕地上的两种豆科
牧草:木豆、山毛豆及其根际土壤为研究对象,研究两种豆科牧草在岩溶环境与非岩
溶环境中对氮素吸收、转化及其根际环境的特征。
主要研究结果如下:
干旱胁迫对不同环境下木豆种子萌发生理的影响:通过以蒸馏水处理为对照,非
岩溶环境下的木豆种子在种子活力指数、种子萌发指数、生物量等指标上要高于岩溶
环境下的木豆种子。然而在同等的胁迫程度下,岩溶环境下木豆种子的萌发率、种子
活力指数、种子萌发指数、生物量等指标反而要高于非岩溶环境,岩溶环境中木豆幼
苗体内 SOD(超氧化物歧化酶)酶活性高,MDA(丙二醛)含量低,表明岩溶环境下
木豆幼苗的抗干旱胁迫能力较非岩溶环境要强。
岩溶环境下木豆、山毛豆氮代谢的动态变化:以非岩溶区红壤为对照,生长在岩
溶区石灰土上的木豆叶在全氮、蛋白氮、可溶性蛋白上含量较高,GS(谷氨酰胺合成
酶)、NR(硝酸还原酶)活性较大,且随着季节的变化而出现明显的波动,在营养生长
期(7 月)以及盛花期(10 月)氮代谢水平较高。山毛豆叶各氮代谢指标的动态变化
与木豆类似,但均表现为 8 月以前,岩溶区氮代谢水平较非岩溶区高,8 月以后,非岩
溶区氮代谢水平较岩溶区高。
豆科牧草对根际土壤环境的影响:木豆、山毛豆种植过后,不论在岩溶区还是在
非岩溶区土壤 pH 值下降了 - 个单位。土壤脲酶活性木豆、山毛豆营养生长期的
- I -
6-9 月活性一直处于较高的水平,而后有所下降。木豆、山毛豆根际土全氮、碱解氮含
量在 6-10 月时含量较高,木豆全氮、碱解氮含量岩溶区高于非岩溶区。山毛豆全氮、
碱解氮在 6-8 月岩溶区低于非岩溶区,生长初期,盛花期以及鼓粒期岩溶区高于非岩溶
区。木豆、山毛豆碱解氮在 8 月份时含量达到最高值,全氮含量在 9 月份时含量达到
最高值。
石灰处理对木豆氮代谢的影响:红壤土上施用适量的石灰能极显著增加木豆氮素
营养水平,使氮代谢平衡向着有利于蛋白质积累的方向进行。在石灰处理浓度为 100
-150g 株时,木豆的氮素水平达到较为理想的状况。随着石灰处理浓度的增加土壤脲酶,
蛋白酶和硝酸还原酶的活性均呈现先增加后减少的趋势。石灰处理浓度为 100g 株-1 时,
抵抗胁迫能力最强,随着石灰处理浓度的继续增大,植物受伤害的程度也随之增加。
土壤 pH 对山毛豆氮代谢的影响:当土壤 pH 从 到 呈梯度减少时,山毛
豆氮素代谢逐渐增强,抗逆境胁迫的能力提高。随着 pH 的降低,山毛豆株高,生物量
以及体内的可溶性蛋白,游离氨基酸含量逐渐增加,氮代谢酶与抗氧化酶活性在总体
上呈现上升趋势;山毛豆体内 MDA 和可溶性糖含量随着土壤 pH 值的降低而降低。
对于木豆来说,无论是在岩溶区还是非岩溶区:全氮与蛋白氮,可溶性蛋白与全
氮、蛋白氮,游离氨基酸与非蛋白氮,GS 与非蛋白氮,蛋白酶与 GS,土壤 pH 与全氮、
蛋白氮,土壤脲酶与全氮均成显著或极显著的正相关。岩溶区可溶性蛋白与非蛋白氮,
NR 与可溶性蛋白、蛋白氮成负相关系;而非岩溶区的这些因子相关性不显著。对于山
毛豆来说,无论是在岩溶区还是非岩溶区:全氮与蛋白氮,可溶性蛋白与全氮、蛋白
氮,总叶绿素含量与全氮、蛋白氮,土壤 pH 与全氮、蛋白氮,土壤脲酶与全氮均成显
著或极显著的正相关。土壤 pH 与蛋白酶均成显著或极显著的负相关。非岩溶区 pH 与
非蛋白氮、总叶绿素含量均成负相关系;GS 与非蛋白氮成显著正相关;而岩溶区的这
些因子相关性不显著。