發(fā)布時間：2020-04-01 01:30

【摘要】：酸雨是重要的環(huán)境脅迫因子,導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的破環(huán),作物減產(chǎn)。硅在土壤及植物體中大量存在,屬植物有益元素,能提高植物的抗逆性,促進植物生長。水稻是酸雨區(qū)主要經(jīng)濟作物之一,常年單一種植喜硅作物水稻,導(dǎo)致土壤中植物有效性硅的流失,土壤缺硅,降低水稻的抗逆性。因此酸雨脅迫下,硅元素對水稻影響的探討具有重要的意義。本文采用室內(nèi)模擬實驗,以水稻為研究對象,從生理生化、營養(yǎng)吸收、組織結(jié)構(gòu)的角度,探討了硅對水稻幼苗酸雨脅迫的效應(yīng)及作用機制。主要研究成果如下:(1)硅和酸雨對水稻生長的影響呈現(xiàn)明顯的劑量效應(yīng)。單一硅(1,2或4mM)處理,隨著硅濃度增加生長指標(biāo)均呈先升高后降低的趨勢,硅對水稻地上部的生長均呈促進作用,而4 mM高濃度硅明顯抑制根系生長。單一酸雨處理,pH 4.0輕度酸雨能促進水稻幼苗的生長,pH 3.0中度酸雨抑制水稻生長,但效果不顯著,而pH 2.0重度酸雨顯著抑制水稻幼苗生長。輕度、中度酸雨條件下,低、中濃度硅添加(1或2 m M)顯著促進水稻幼苗生長,重度酸雨脅迫下,硅添加(1,2或4 mM)顯著促進水稻幼苗生長。同一pH酸雨脅迫下,隨硅濃度增加,生長指標(biāo)呈先升高后降低的趨勢,2 mM硅達到最高值。輕、中度酸雨能緩解高濃度硅對水稻根系生長的抑制效應(yīng)。(2)分析了酸雨脅迫下硅對水稻幼苗養(yǎng)分吸收利用的影響。酸雨(pH 4.0,3.0,2.0)干擾了水稻對礦質(zhì)元素的吸收,中、重度酸雨造成水稻硅含量的下降,外源硅的添加明顯緩解了水稻體內(nèi)硅元素含量下降,隨硅濃度增加,緩解效應(yīng)呈先升高后降低的趨勢。相關(guān)分析顯示水稻地上部、地下部生物量與對應(yīng)部位硅含量呈極顯著正相關(guān)。重度酸雨導(dǎo)致植物地上部、地下部K,Ca,Mg,Cu,Zn和Fe急劇變化,而外源硅的添加明顯緩解了這些元素的急劇變化,維持了水稻體內(nèi)礦質(zhì)元素的相對平衡。(3)研究了酸雨脅迫下硅對水稻幼苗生理生化特性的影響。中、重度酸雨脅迫導(dǎo)致水稻植物體內(nèi)過氧化氫(H_2O_2)顯著升高,丙二醛(MDA)及可溶性蛋白含量降低。外源硅(1,2或4 mM)的添加顯著提高了CAT、POD、SOD、APX活性,降低了H_2O_2含量,提高了MDA和可溶性蛋白含量。中度和重度酸雨明顯降低水稻幼苗了光合速率(P_n)、葉綠素含量、氣孔導(dǎo)度(G_s)、PSⅡ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量(F_v/F_m)和PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)量子產(chǎn)量(Yield),提高了胞間CO_2濃度(C_i),損傷了葉綠體結(jié)構(gòu),而硅添加明顯提高了P_n、葉綠素含量、G_s、F_v/F_m和Yield,降低了C_i,改善了葉綠體結(jié)構(gòu)。酸雨脅迫下,硅施用提高了水稻幼苗體內(nèi)的抗氧化酶活性,降低了氧化傷害,提高了光合效應(yīng),以中濃度硅(2 mM)效應(yīng)最好。(4)探討了酸雨脅迫下硅施用對水稻幼苗葉片表皮組織結(jié)構(gòu)的影響。中濃度硅和輕度酸雨單一或復(fù)合處理促進葉片生長和葉肉細胞發(fā)育,復(fù)合效應(yīng)高于單一處理。高濃度硅與中、重度酸雨單一處理抑制水稻葉片生長,損害葉肉細胞。中度、重度酸雨脅迫下,硅添加促進水稻葉片生長,降低葉片壞死斑,維持細胞的結(jié)構(gòu),增加表皮蠟質(zhì)含量、乳突密度,改善氣孔特征及氣孔功能,以2 mM硅效應(yīng)最好。酸雨脅迫下,適量硅的施用改善了水稻葉片表皮組織結(jié)構(gòu),維持了養(yǎng)分吸收的相對平衡,提高了抗氧化酶活性,降低了氧化傷害,保護了光合效應(yīng),提高水稻對酸雨脅迫的抗性,促進植株生長。
【圖文】：

圖 1-1 2016 年全國降水 pH 年均值等值線分布示意圖（2016 年中國環(huán)境狀況公報）Figure 1-1Aschematic diagram of the contour distribution of the national precipitationpH. in 2016 (Bulletin on the State of the Environment in China 2016)（2）酸雨的化學(xué)組成酸雨化學(xué)組分主要為陽離子 H+、Ca2+、NH4+、Na+、K+和 Mg2+以及陰離子SO42-、NO3-、Cl-等[147]。美國東南部 pH 值一般為 3.5～5.8，最低 pH 值為 1.5；歐洲地區(qū)的酸雨 pH 值一般 3.5～5.5[148]。我國酸雨 pH 值為 3.0~4.5[149,150]，最低曾達到 1.3[151]，酸雨中離子總濃度相對歐洲和北美等地區(qū)來說較高，是因為我國以煤為主要能源，酸雨中 SO42-濃度占絕對優(yōu)勢，高于歐美地區(qū) 3 倍。酸雨中主要離子 SO42-、NO3-、Ca2+、NH4+離子濃度總和占酸雨總離子濃度比例約為70%[6,152]，根據(jù) S，N 元素比例酸雨分為硫酸型，混合型及硝酸型[153]，主要脅迫因子是 H+離子�！�2016 年中國環(huán)境狀況公報》數(shù)據(jù)顯示，我國降水中的主要陽離子為Ca2+和NH4+，分別占離子總當(dāng)量的24.0% 和14.5%；主要陰離子為SO42-，

圖 2-1 實驗設(shè)施Figure 2-1 Experimental facility子（鎮(zhèn)稻 95，徐州種子有限公司提供）恒溫 25 1℃，浸內(nèi)的紗網(wǎng)上，覆蓋 1.5cm 厚度的珍珠巖，人工氣候箱內(nèi)催 時（6 天苗齡），水稻幼苗轉(zhuǎn)移到 1/4 強度的水稻營養(yǎng)液中，水稻幼苗轉(zhuǎn)移到 1/2 強度的水稻營養(yǎng)液中進行培養(yǎng)，苗轉(zhuǎn)移到全強度的水稻營養(yǎng)液中進行培養(yǎng)，實驗在溫室5 5℃，濕度 50~70%，，光周期為自然光周期。養(yǎng)液采用國際水稻研究所提供的配方（International 稱IRRI）[179]，稍做調(diào)整，配方如下：2.9mMNH4NO3，0.32O4，1.0mMCaCl2，1.7mMMgSO4·7H2O，36μMFeCl3·μMMnCl2·4H2O，0.16μMCuSO4·5H2O，0.15μMZnSOoO4·4H2O 和 77.42μM 檸檬酸。pH為5.5，用1MNaO。實驗中用到的1/4 和1/2 強度的IRRI水稻營養(yǎng)液，僅大
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X517;S511

【參考文獻】

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3 汪賽;伊力塔;余樹全;張超;石晶晶;;模擬酸雨對青岡光合及葉綠素?zé)晒鈪��?shù)的影響[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報;2014年08期

4 王雯;李曼;王麗紅;周青;;酸雨對全生育時期水稻葉綠素?zé)晒獾挠绊慬J];生態(tài)環(huán)境學(xué)報;2014年01期

5 陶巧靜;付濤;項錫娜;李波;吳月燕;周偉軍;;模擬酸雨對西洋杜鵑生理生態(tài)特性的影響[J];生態(tài)學(xué)報;2014年08期

6 羅璇;李軍;張鵬;朱兆洲;李勇;;中國雨水化學(xué)組成及其來源的研究進展[J];地球與環(huán)境;2013年05期

7 王偉麗;周鵬;;南京市近20年酸雨發(fā)生趨勢分析[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2013年S1期

8 白淑琴;阿木日沙那;那仁高娃;楊帆;王媛;王桂花;橫山拓史;;水稻中硅元素的分布及存在狀態(tài)[J];應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報;2012年03期

9 朱國霞;郭立;周文禮;白東清;;硅肥在現(xiàn)代種植業(yè)及水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域中的應(yīng)用[J];寧夏農(nóng)林科技;2012年03期

10 宋超;王婧;郭彥軍;倪郁;;植物表皮蠟質(zhì)對環(huán)境脅迫的響應(yīng)[J];植物生理學(xué)報;2011年10期

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3 楊曉東;氮硅配施對大白菜生長和產(chǎn)量的影響[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

4 王金鳳;酸雨對馬尾松針葉結(jié)構(gòu)、生理和器官元素含量的影響[D];廣西大學(xué);2004年

本文編號：2609835