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土壤干旱胁迫对纤维素类草本能源植物生长及生理生化特性的影响

作　者: 陈敏
导　师: 潘远智
学　校: 四川农业大学
专　业: 园林植物与观赏园艺
关键词: 能源植物干旱胁迫柳枝稷芒草
分类号: S216.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

纤维素类草本能源植物在我国分布范围广,富含纤维素、半纤维素等物质,是一种应用前景良好的能源替代资源,同时可以增加土壤碳汇量,实现干旱边际土地治理、生态修复,改善局部地区的生态环境,已经在欧美地区开展广泛种植和应用。本试验采用盆栽土培法和称重控水法,设置2个水分处理,田间最大持水量的80%为对照,以CK表示、田间最大持水量的40%为中度干旱胁迫处理,以MS表示(田间最大持水量的60%为轻度胁迫处理、田间最大持水量的20%为重度干旱胁迫处理),研究了2个水分处理对12种柳枝稷(Panicum virgatum L.)和9种芒草(Miscanthus)共21种纤维素类草本能源植物生长及生理生化特性的影响,并运用主成分分析法和模糊数学中的隶属函数评价了21种纤维素类草本能源草植物的抗旱性,以期为在十旱、半干旱边际土地上纤维素类草本能源植物的栽培管理提供科学的理论依据。研究结果表明：1.与对照相比,中度干旱胁迫显著抑制了21种纤维素类草本能源植物的生长,其形态和生长指标都发生了显著性变化。其中,12种柳枝稷植物形态和生长指标的变化表现为：株高、地上生物量不同程度下降,地下生物量、根冠比、根长不同程度增加；9种芒草植物形态和生长指标的变化表现为：株高、地上生物量和总生物量不同程度下降,地下生物量除B044、B043、B062和B065下降外都不同程度增加,根冠比除B043下降外都不同程度增加,根长除B053、B062、B043和B066不同程度下降外都不同程度增加。2.21种纤维素类草本能源植物的光合-光强响应曲线变化趋势基本一致,即净光合速率随着光合有效辐射的增强而增强,且在弱光区净光合速率迅速增加,在达到一定的光合有效辐射时,净光合速率增幅逐渐趋于平缓。相同光合有效辐射下,21种纤维素类草本能源植物对照的净光合速率值都大于中度干旱胁迫处理下的净光合速率值。采用非直角双曲线模型进行模拟,结果表明对照和中度干早胁迫处理下决定系数都在0.95以上,说明模型拟合良好,能很好的反映21种纤维素类草本能源植物叶片光合作用对光强度的响应过程。各品种光响应特征参数都在中度干旱胁迫下出现了一致的变化趋势,表现为最大净光合速率、表观量子效率、暗呼吸速率、光补偿点、光饱和点降低。3.21种纤维素类草本能源植物的光合色素在中度干旱胁迫下都出现了显著性变化,表现为：与对照相比,中度干旱胁迫下21种纤维素类草本能源植物的光合色素含量呈现出部分品种增加而部分品种降低。试验结果表明,中度干旱胁迫处理对21种纤维素类草本能源植物叶片中的类胡萝卜素影响最大,其次是叶绿素b,影响最小的是叶绿素a。4.21种纤维素类草本能源植物渗透调节物质的积累量受到干旱胁迫强度和时间的影响,表现为：与对照相比,各个品种的可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量都在中度干旱胁迫处理下出现了显著性升高。5.干旱胁迫对21种纤维素类草本能源植物叶片抗氧化保护酶的影响表现为：与对照相比,各品种SOD活性在中度干旱胁迫处理下都出现了显著性增强；POD活性在中度干旱胁迫处理下除无名和日本外都出现了显著性增强；MDA含量在中度干旱胁迫处理下除日本和B043外都出现了显著性升高,H202含量在中度干旱胁迫处理下都出现了显著性升高。6.在持续干旱胁迫下,21种纤维素类草本能源植物叶片相对含水量总体呈现下降的趋势。12种柳枝稷植物叶片相对含水量干旱胁迫20天降幅大小排序为blackwell>无名>加拿大>cave in rock>newyork>trailblazer>kanlow>pathfinder>forestburg>口本>alamo>安塞。9种芒草植物叶片相对含水量干旱胁迫20天降幅大小排序为B062>B056>B065>B043>B053>B054>B066>B026>B044。随着干旱胁迫时间的延长21种纤维素类草本能源植物叶片水势也随之降低。12种柳枝稷和9种芒草植物叶片水势和相对含水量干旱胁迫20天降幅大小排序大致相同,说明其叶片水势和相对含水量呈现出一定的相关关系。7.干旱胁迫对21种纤维素类草本能源植物根系活力的影响表现为：与对照相比,12种柳枝稷植物根系活力在中度干旱胁迫处理下除kanlow、alamo、日本外都有所降低；9种芒草植物根系活力在中度干旱胁迫处理下均降低。8.采用主成分分析法和隶属函数综合评价了21种纤维素类草本能源植物的抗旱性大小。根据综合评价D值的大小,21种纤维素类草本能源植物的抗旱性大小排序为：B026>alamo>B054>日本>B053> kanlow> B056> forestburg=B062>无名>B044>pathfinder>加拿大>trailblazer>B066>B043>cave in rock>安塞> blackwell> B065>newyork。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
1. 引言  10-11
2. 文献综述  11-14
  2.1 生物质能源研究发展现状  11
  2.2 多年生纤维素类草本能源植物的研究发展现状  11-12
  2.3 我国拥有广阔的干旱土地面积  12
  2.4 国内外柳枝稷和芒草研究现状  12-14
    2.4.1 国内外柳枝稷研究现状  12-13
    2.4.2 国内外芒草研究现状  13-14
3. 研究的目的和意义  14-15
4. 研究方案  15-21
  4.1 试验内容  15
  4.2 试验材料和试验设计  15-16
    4.2.1 试验材料和场地  15-16
    4.2.2 试验设计  16
  4.3 研究方法  16-21
    4.3.1 育苗  16-17
    4.3.2 指标测定  17-21
  4.4 数据分析处理方法  21
5. 试验结果分析及讨论  21-57
  5.1 干旱胁迫对21种纤维素类草本能源植物形态和生长指标的影响结果分析及讨论  21-25
    5.1.1 结果分析  21-24
    5.1.2 讨论  24-25
  5.2 干旱胁迫对21种纤维素类草本能源植物光合-光强响应曲线及其特征参数的·影响结果分析及讨论  25-36
    5.2.1 结果分析  25-34
    5.2.2 讨论  34-36
  5.3 干旱胁迫对21种纤维素类草本能源植物光合色素的影响结果分析及讨论  36-39
    5.3.1 结果分析  36-39
    5.3.2 讨论  39
  5.4 干旱胁迫对21种纤维素类草本能源植物重要渗透调节物质的影响结果分析及讨论  39-43
    5.4.1 结果分析  40-42
    5.4.2 讨论  42-43
  5.5 干旱胁迫对21种纤维素类草本能源植物抗氧化保护系统的影响结果分析及讨论  43-48
    5.5.1 结果分析  43-46
    5.5.2 讨论  46-48
  5.6 干旱胁迫对21种纤维素类草本能源植物叶片水分状况的影响结果分析及讨论  48-54
    5.6.1 结果分析  48-53
    5.6.2 讨论  53-54
  5.7 干旱胁迫对21种纤维素类草本能源植物根系活力的影响结果分析及讨论  54-57
    5.7.1 结果分析  54-56
    5.7.2 讨论  56-57
6. 二十一种纤维素类草本能源植物抗旱性综合评价  57-65
  6.1 指标主成分分析及结果分析  57-62
  6.2 模糊数学隶属函数综合评价21种纤维素类草本能源植物抗旱性结果分析  62-64
  6.3 讨论  64-65
7. 结论  65-71
  7.1 干旱胁迫对21种纤维素类草本能源植物形态和生长指标影响  65-66
  7.2 干旱胁迫对21种纤维素类草本能源植物光合-光强响应曲线及其特征参数的影响  66-67
  7.3 干旱胁迫对21种纤维素类草本能源植物光合色素含量的影响  67-68
  7.4 干旱胁迫对21种纤维素类草本能源植物重要渗透调节物质的影响  68-69
  7.5 干旱胁迫对21种纤维素类草本能源植物抗氧化保护系统的影响  69
  7.6 干旱胁迫对21种纤维素类草本能源植物叶片水分状况的影响  69-70
  7.7 干旱胁迫对21种纤维素类草本能源植物根系活力对的影响  70
  7.8 21种纤维素类草本能源植物抗旱性综合评价  70-71
参考文献  71-80
致谢  80-81
附录  81-82
攻读硕士学位期间发表的文章  82

土壤干旱胁迫对纤维素类草本能源植物生长及生理生化特性的影响

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