不同土壤和微量元素对车桑子幼苗生长的影响.pdf
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1、热带亚热带植物学报 2023,31(5):695 704 Journal of Tropical and Subtropical Botany 收稿日期收稿日期:2022-04-08 接受日期接受日期:2022-06-03 基金项目基金项目:国家自然科学基金项目(32101363);绵阳师范学院生态安全与保护四川省重点实验室开放基金项目(ESP1901);绵阳师范学院科研启动项目(QD2019A04)资助 This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(Grant No.32101363),
2、the Open Project of Ecological Security and Protection Key Laboratory of Sichuan Province,Mianyang Normal University(Grant No.ESP1901),and the Project for Scientific Research of Mianyang Normal University(Grant No.QD2019A04).*通讯作者 Corresponding author.E-mail: 不同土壤和微量元素对车桑子幼苗生长的影响不同土壤和微量元素对车桑子幼苗生长的影响
3、 王雪梅1,2,闫帮国3,王梓丞1,史亮涛3,刘刚才2*(1.绵阳师范学院资源环境工程学院,四川 绵阳 621000;2.中国科学院成都山地灾害与环境研究所,成都 610041;3.云南省农业科学院热区生态农业研究所,云南 元谋 651300)摘要:摘要:为了解微量元素对车桑子(Dodonaea viscosa)生长的作用,研究添加微量元素(硼 B、铁 Fe、锰 Mn、锌 Zn)对车桑子生长和叶绿素荧光特性的影响。结果表明,除 Mn 外,B、Zn 和 Fe 均对车桑子的生长和叶绿素荧光参数有显著促进作用(P0.05);且添加 B 的车桑子具有更高的生物量积累,比对照显著提高了 133.61%。
4、微量元素与土壤类型对叶片磷(P)含量和叶片氮磷比(N/P)具有显著的交互作用(P0.05),紫色土添加 Zn、黄棕壤添加 Fe 均显著降低了叶片 N/P。燥红土和黄棕壤上车桑子的株高、叶面积和生物量积累均高于紫色土,但紫色土和黄棕壤上车桑子的根冠比和叶片 N/P 显著高于燥红土(P0.001)。这表明微量元素对干热河谷车桑子生长具有重要作用,在植被恢复过程中可通过添加 B、Fe、Zn 尤其是 B 来促进植物生长。关键词:关键词:土壤类型;微量元素;车桑子;干热河谷;生物量 doi:10.11926/jtsb.4651 Effects of Soil Types and Microelement
5、s on Growth and Physiological Characteristics of Dodonaea viscosa Seedlings WANG Xuemei1,2,YAN Bangguo3,WANG Zicheng1,SHI Liangtao3,LIU Gangcai2*(1.School of Resource and Environmental Engineering,Mianyang Normal University,Mianyang 621000,Sichuan,China;2.Institute of Mountain Hazards and Environmen
6、t,Chinese Academy of Sciences,Chengdu 610041,China;3.Institute of Tropical Eco-Agriculture,Yunnan Academy of Agricultural Sciences,Yuanmou 651300,Yunnan,China)Abstract:To understand the function of microelements on Dodonaea viscosa growth,the effects of micro-elements(B,Fe,Mn,Zn)on the growth and ch
7、lorophyll fluorescence characteristics were studied.The results showed that all the microelements except Mn significantly promoted the growth and chlorophyll fluorescence parameters of D.viscosa(P0.05).Biomass accumulation of D.viscosa supplemented with B was significantly higher than that of contro
8、l by 133.61%.Microelement and soil types had significant interactions on leaf P concentration and N/P(P0.05).The addition of Zn in purple soil and Fe in yellow brown soil significantly reduced the leaf N/P.The plant height,leaf area and biomass accumulation of D.viscosa in dryland red soil and yello
9、w brown soil were higher than those in purple soil,but the root-shoot ratio and leaf N/P of D.viscosa in purple soil and yellow brown soil were significantly higher than those in dryland red soil(P紫色土燥红土1112。在采样点采集 020 cm 的表层土壤,每种土壤类型采集 3 个土样,将土壤运回观测站,经风干、挑拣、碾碎、过筛后混匀装入盆钵,每个盆钵大约装土 1 400 mL。所有盆钵放入 25/
10、35 (8 h/16 h)的气候培养箱中,一次性浇透水后播种经过休眠破除的车桑子种子。待种子发芽 1 个月,长出 23 片真叶后定植,5 株/钵,开始进行微量元素添加处理。微量元素处理设置对照(CK)、加硼(+B)、加铁(+Fe)、加锰(+Mn)、加锌(+Zn)共 5 种,3 种土壤类型共 15个处理,每个处理 4 个重复。微量元素以水溶液进行添加,参照霍格兰营养液成分36,分别以 H3BO3、FeSO47H2O、MnCl24H2O 和 ZnSO47H2O 形式添加。为保证车桑子对微量元素的有效吸收,微量元素营养液每周添加 1 次,每盆添加 50 mL,对照则添加等量的蒸馏水。其余时间每天添加
11、等量的蒸馏水,以保证植株正常生长。试验处理 3 个月后,收获车桑子样品进行相关指标的测定。1.4 指标测定指标测定 试验末期,使用叶绿素荧光仪 Handy PEA 1024测定车桑子叶片的叶绿素荧光特征。每盆随机选择植株中部、充分展开的叶片,暗适应 30 min 后进行叶绿素荧光参数的测定,获得最大荧光(Fm)、最小荧光(Fo)、可变荧光(Fv)、PS II 的最大光化学效率(Fv/Fm)和潜在活性(Fv/Fo)等参数37。用直尺测量植株的株高;每盆选取植株中部、充分展开的 5 片叶片用扫描仪扫描,用 Image J 数字化计算叶面积。试验结束时,将植株的地上和地下部分分开,冲洗干净后放入 6
12、5 烘箱中烘干,用电子天平称量各部分质量,然后将叶片粉碎后,测定 N、P 含量。全 N 含量采用凯氏定氮法测定,全 P 含量采用钼锑抗比色法测定38。1.5 数据分析数据分析 根冠比=根生物量/地上生物量。用双因素方差分析法(Two-Way ANOVA)分析土壤类型和微量元素添加对车桑子形态(株高、叶面积)、生物量(根生物量、地上生物量、根冠比)、叶片养分和叶绿素荧光特征(Fo、Fv/Fo、Fv/Fm)的影响,并用最小显著性差异法(least significant difference,LSD)进行多重比较。同时,对这些指标进行主成分分析。此外,将数据进行对数转化处理,采用响应指数反映各指标
13、对微量元素添加的响应,响应指数(response ratio)=lnADD/CK,式中,ADD 为养分添加处理(B、Fe、Mn、Zn)响应变量的测量值,CK 为对照处理响应变量的测量值。响应指数小于 0,表示养分添加具有负效应,大于 0 表示具有正效应3940,用 Students t 检验处理的响应指数与 0 的差异显著性。所有数据处理在 SPSS 19.0 中进行。2 结果和分析 2.1 土壤类型和微量元素对形态特征的影响土壤类型和微量元素对形态特征的影响 土壤类型和添加微量元素均对车桑子株高和叶面积具有显著影响,但两者的交互作用不显著(表 1)。车桑子在燥红土和黄棕壤上的株高分别比紫色土
14、上的显著提高了 24.04%和 21.89%;燥红土和黄棕壤上的叶面积也分别比紫色土显著增加了24.22%和 19.17%;而燥红土和黄棕壤间的株高和叶面积无显著差异。从图 1 可见,+B 和+Fe 的株高分别比对照显著增加了 12.65%和 12.30%;不同微量元素处理间的叶面积也具有极显著差异(P0.001),其中,+B、+Zn 和+Fe 的叶面积显著增大,分别比对照增加 81.82%、56.84%和 47.49%。响应指数的变化趋势一致(表 2)。2.2 土壤类型和微量元素对生物量的影响土壤类型和微量元素对生物量的影响 土壤类型和添加微量元素显著影响了车桑子的生物量积累,但两者不存在显
15、著的交互作用(表 698 热带亚热带植物学报 第 31 卷 表 1 土壤类型和微量元素对车桑子生长特性的双因素方差分析 Table 1 Two-Way ANOVA analysis of soil type and microelements on growth characteristics of Dodonaea viscosa 指标 Index 土壤类型 Soil type(A)微量元素 Microelement(B)AB F P F P F P 株高 Height 13.893 0.001 3.649 0.015 1.710 0.137 叶面积 Leaf area 4.938 0.01
16、4 16.653 0.001 0.565 0.798 根生物量 Root biomass 12.047 0.001 12.869 0.001 1.356 0.255 地上生物量 Shoot biomass 7.602 0.002 18.162 0.001 0.955 0.488 根冠比 Root-shoot ratio 27.427 0.001 0.683 0.609 1.146 0.363 氮 N 33.025 0.001 0.309 0.870 1.114 0.382 磷 P 169.930 0.001 2.273 0.085 6.822 0.001 N/P 96.182 0.001 2.
17、598 0.056 2.790 0.020 Fo 3.573 0.041 2.370 0.075 0.821 0.590 Fv/Fo 6.563 0.004 4.397 0.006 1.057 0.418 Fv/Fm 6.292 0.005 4.382 0.007 1.022 0.441 图 1 不同土壤添加微量元素对车桑子形态特征的影响。CK:对照。柱子上不同字母表示差异显著(P0.05)。下同 Fig.1 Effect of microelement addition on morphological characters of Dodonaea viscosa in different
18、soils.CK:Control.Different letters upon column indicate significant difference at 0.05 level.The same below 1)。黄棕壤的根生物量显著高于燥红土和紫色土,同时,黄棕壤和燥红土的地上生物量也显著高于紫色土,黄棕壤和燥红土的车桑子总生物量分别比紫色土显著提高了 39.03%和 34.59%。此外,不同土壤类型的车桑子根冠比具有显著差异(P紫色土黄棕壤,且差异达显著水平;而叶片 N/P以黄棕壤紫色土燥红土,黄棕壤和紫色土均大于20,显著高于燥红土。此外,微量元素与土壤类型对叶片 P 含量和 N
19、/P 有显著的交互作用(表 1)。燥红土上,+Mn 显著增加了叶片 P 含量,+Zn 显著降低了叶片 P 含量;而紫色土上,+Zn 显著增加了叶片 P 含量,+Zn 和+Fe 均显著降低了叶片 N/P;黄棕壤上,+Fe 显著降低了叶片 N/P。2.4 土壤类型和微量元素对叶绿素荧光特性的影响土壤类型和微量元素对叶绿素荧光特性的影响 从图 4、表 1 和 2 可见,土壤类型和添加微量元素显著影响了车桑子叶片的叶绿素荧光特征。紫色土的 Fo最低,而 Fv/Fo和 Fv/Fm最高,均与黄棕壤和燥红土的差异达显著水平。+B 和+Zn 处理的 Fv/Fo分别比对照显著增加了 9.97%和 9.62%,且
20、 Fv/Fm也显著增加。添加微量元素处理的车桑子叶片 Fv/Fm为 0.7860.836,且 Fv/Fo和 Fv/Fm有极显著的正相关关系(r=0.996,P0.001)。2.5 主成分分析主成分分析 主成分分析表明(表 3),前 3 个主成分特征值均大于 1,累积贡献率达 87.136%,其中,第 1 主成分与 Fv/Fm、Fv/Fo、Fo、P 含量紧密相关,以 Fv/Fm、Fv/Fo、Fo的载荷量最大,表现为叶绿素荧光参数;第 2 主成分与 N/P、P 和 N 含量紧密相关,表现为第 5 期 王雪梅等:不同土壤和微量元素对车桑子幼苗生长的影响 699 表 2 添加不同微量元素处理的响应指数
21、 Table 2 Response ratio of different microelement addition treatments 指标 Index 燥红土 Dry red soil 紫色土 Purple soil 黄棕壤 Yellow brown soil+B+Fe+Mn+Zn+B+Fe+Mn+Zn+B+Fe+Mn+Zn株高 Height 0.13 0.19*0.05 0.00 0.14 0.03 0.07 0.12 0.08 0.10 0.12 0.07*叶面积 Leaf area 0.47*0.43*0.05 0.34 0.73 0.35 0.07 0.50 0.58*0.36*
22、0.15 0.48*根生物量 Root biomass 0.99*0.43*0.08 0.19 1.22*0.90*0.36*0.94*0.54 0.06 0.72 0.48地上生物量 Shoot biomass 0.76*0.63*0.03 0.38 1.33*0.80*0.31*0.81*0.58*0.08 0.36*0.37根冠比 Root-shoot ratio 0.19 0.24 0.14 0.22 0.12 0.09 0.05 0.12 0.03 0.00 0.03 0.13氮 N 0.02 0.04 0.06 0.03 0.04 0.06 0.08*0.01 0.06 0.09
23、0.02 0.06磷 P 0.07 0.08 0.24 0.19*0.12 0.20 0.07 0.32 0.02 0.32 0.18 0.04N/P 0.05 0.04 0.18 0.16 0.16 0.26*0.01 0.30*0.05 0.24 0.19 0.11Fo 0.03 0.01 0.02 0.00 0.12 0.08*0.09*0.10 0.07 0.05 0.04 0.09*Fv/Fo 0.08 0.00 0.01 0.05 0.11*0.09*0.11*0.12*0.09 0.06 0.05 0.11*Fv/Fm 0.02 0.00 0.00 0.01 0.02*0.02*
24、0.02*0.02*0.02 0.01 0.01 0.02*:P0.05;*:P0.01 图 2 不同土壤上添加微量元素对车桑子生物量特征的影响 Fig.2 Effect of microelement addition on biomass of Dodonaea viscosa in different soils N、P 养分特征;第 3 主成分与株高、总生物量、叶面积紧密相关,反映幼苗的生长特征,生物量积累与株高(r=0.474,P0.01)、叶面积(r=0.915,P0.001)呈显著正相关。3 结论和讨论 3.1 微量元素对生长和叶绿素荧光特性的影响微量元素对生长和叶绿素荧光特性的
25、影响 本研究结果表明,不同土壤上+B、+Zn 和+Fe 700 热带亚热带植物学报 第 31 卷 图 3 不同土壤上添加微量元素对车桑子叶片 N、P 养分的影响 Fig.3 Effect of microelement addition on N and P nutrients of Dodonaea viscosa leaves in different soils 图 4 不同土壤上添加微量元素对车桑子叶绿素荧光特征的影响 Fig.4 Effect of microelement addition on chlorophyll fluorescence parameters of Dodo
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