复合菌肥对二氯喹啉酸危害烟株修复及微核技术检测研究

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本文通过盆栽试验研究了三种不同的复合菌肥对受二氯喹啉酸危害的烟株及受其污染植烟土壤的修复作用,通过对烟株生理指标(保护酶、MDA含量、活性氧含量及清除率、抗氧化率、光合特性、荧光参数、NR和INV活性、可溶性蛋白含量、DNA和RNA含量等),烟株不同部位(茎尖、上部叶、根尖)的解剖结构,植烟土壤的生理生态特性(土壤的物理性状、土壤酶活性,土壤微生物量等),烟株的抑制率、生物量和农艺性状,烟株的化学成分含量等进行了修复研究,并利用微核技术对各处理的植烟土壤进行了检测分析,旨在探讨复合菌肥对二氯喹啉酸危害植烟土壤和烟株的降解效果,筛选出最佳的复合菌肥。试验结果如下:1、复合菌肥对二氯喹啉酸危害烟株生理特性的修复受二氯喹啉酸危害的烟株在处理后期叶片SOD、APX及CAT等保护酶活性比正常烟株分别降低28.21%,31.07%和64.24%,脂膜过氧化反应导致MDA含量升高212.88%;在20d时三种复合菌肥处理烟株叶片中SOD活性分别比受害升高13.13%、18.49%和23.11%,APX活性分别比受害升高9.76%、14.84和24.84%,CAT活性分别比受害升高11.37%、32.42%和57.55%,MDA含量分别比受害降低11.37%、32.42%和57.55%。根系酶活性和MDA含量变化与叶片保护趋势一致。各处理效果依次为T0>T4>T3>T2>T1。在处理20d,与正常对照比较,受二氯喹啉酸危害烟株叶片(?)·OH和H2O2含量分别升高166.74%、198.55%和170.39%,而O2-·和·OH清除率则下降44.50%、60.62%,抗氧化率下降40.47%;三种复合菌肥修复后烟株叶片(?)含量分别减少11.92%、18.02%和34.83%,(?)清除率分别增加51.53%、51.17%和60.17%;·OH含量分别减少12.11%、28.98%和36.15%,·OH清除率分别增加47.60%、64.22%和98.43%;H2O2含量分别减少11.83%、26.39%和51.27%;抗氧化率分别增加21.67%、34.18%和50.16%;根系中活性氧含量均明显高于叶片,但活性氧清除率和抗氧化率低于地上部分,说明根系对二氯喹啉酸更为敏感。三种复合菌肥对二氯喹啉酸危害烟株活性氧含量、清除率及抗氧化率的整体修复效果表现为:T4>T3>T2。与正常对照比,二氯喹啉酸危害的烟株地上部分和根系GSH含量、GST活性和ALS活性均有显著下降,经过三种复合菌肥修复20d,与受害对照叶片相比,GSH含量分别增加16.43%、48.44%和70.96%,GST活性分别增加27.72%、40.55%和82.02%,ALS活性分别增加45.42%、33.02%和70.09%,根系中这三项解毒指标变化趋势与叶片基本一致。用复合菌肥处理对GSH含量修复效果为:T4>T3>T2。受害烟株的NR和Inv活性降低,复合菌肥处理后,NR活性明显高于受害对照。在20d时,用复合菌肥T2、T3及T4处理烟叶NR活性分别比受害对照提高了13.1%、16.6%和19.1%,Inv活性分别比受害对照升高了12.08%,23.17%和38.54%,表明复合菌肥能明显提高受害烟叶中C、N关键酶活性,烟株根系中酶活性变化趋势与叶片基本一致,以T4处理修复效果最佳。受二氯喹啉酸危害烟株与正常烟株相比可溶性蛋白质、核酸、RNA和DNA含量显著下降。经复合菌肥处理20d,与受害处理比较,T2、T3和T4处理烟叶中可溶性蛋白含量升高42.42%、48.35%和68.73%,核酸含量增加13.87%、18.68%和23.35%,RNA含量分别比受害烟叶增加了10.49%、14.10%和17.51%,DNA含量分别增加了24.14%、32.62%和41.10%,根系可溶性蛋白质、核酸、RNA和DNA含量变化趋势与叶片一致。修复效果均以T4最好。受二氯喹啉酸危害烟叶的光合作用受到抑制,Fv/Fm、ΦPSII及q P下降,且都达到显著水平,NPQ显著增加;施加复合菌肥修复的处理与受害烟叶相比,Fv/Fm、ΦPSII及q P都升高,NPQ下降,表现为T4>T3>T2,以T4处理修复效果达到显著水平。受害烟叶与正常烟叶相比,叶绿素含量、Pn、TR、Gs和Ci均显著下降,复合菌肥处理能显著修复受害烟株的光合性能,修复效果为T4>T3>T2。2、复合菌肥对二氯喹啉酸危害烟株根际土壤生理生态的修复与正常土壤相比,受二氯喹啉酸危害的根际土壤的的PH、电导率、饱和导水率、有机质含量在处理后期分别下降7.33%、6.63%、7.97%和48.13%,土壤容重增加3.42%。由于复合菌肥中含有大量微生物及丰富有机质,施用复合菌肥修复后电导率、饱和导水率和有机质含量显著增加,甚至高于正常对照,土壤容重显著降低;其中以T4处理效果最佳。与正常对照比较,受害处理土壤中酶活性和微生物数量显著减少,蔗糖转化酶、脲酶、纤维素酶、蛋白酶和过氧化氢酶活性分别降低35.45%、64.35%、54.88%、60.12%和45.00%,细菌、真菌和放线菌数量及微生物量碳、氮分别降低50.76%、26.32%、58.40%、49.88%和57.23%,复合菌肥修复后,微生物数量与酶活性显著提高,其中土壤微生物数量显著高于正常对照,说明复合菌肥施用为土壤带来大量的菌群,通过在土壤中生存繁殖等代谢活动促进了土壤中二氯喹啉酸的降解,使土壤酶的活性和微生物数量提高。三种菌肥对土壤酶活性和微生物数量的作用整体效果为T4>T3>T2。3、复合菌肥对二氯喹啉酸危害烟株解剖结构的修复通过石蜡切片观察各处解剖结构,与正常对照相比,受害烟株的茎尖的直径和纵切面积最小,上部叶表皮厚度、叶片厚度最大,根部横截面积、中柱面积、皮层厚度、表皮厚度均小于正常烟株。复合菌肥修复后,均有不同程度提高,表明复合菌肥对受二氯喹啉酸危害的烟株地上和地下部分的受害症状具有一定的缓解作用。通过临时切片观察可知,烟株受二氯喹啉酸危害后,与正常对照相比,烟叶表皮细胞大小不一、下表皮气孔数量减少,气孔指数和气孔密度均显著下降,不同菌肥处理后烟叶表皮细胞大小、形状得到恢复,气孔密度和气孔指数增加,效果显著,并且以T4处理效果最好。4、复合菌肥对二氯喹啉酸危害烟株生长的修复二氯喹啉酸对烟株叶长、叶宽、株高等都有不同程度的抑制。三种复合菌肥对二氯喹啉酸危害的烟株叶长和叶宽的修复20d时达显著效果(0.05水平),30d达极显著效果(0.01水平);对株高的修复10d达达显著效果(0.05水平),20d达极显著效果(0.01水平);在30 d时,各处理地上和地下部分鲜重均为T0>T4>T3>T2>T1;根冠比变化同鲜重和干重的变化一致;在处理30d,受害烟株与正常烟株的农艺性状比较,株高和茎围等显著降低,叶宽和叶长表现出明显抑制效应;用复合菌肥修复后,30d时对叶长修复达显著效果(0.05水平),10d时对叶宽的修复达极显著效果(0.01水平),30d时对株高的修复达极显著效果(0.01水平)。表明复合菌肥对二氯喹啉酸危害烟草生长发育有显著改善作用,其中T4处理对受害烟草生长的修复效果最明显。5、复合菌肥对二氯喹啉酸危害打顶后烟株农艺性状、根系活力及化学成分含量的修复打顶后,与正常对照相比,受二氯喹啉酸危害烟株的生物量各项指标显著降低,株高降低了40.74%,TAAR/m2与AAAR/m2显著降低;用复合菌肥处理的均高于受害对照,根冠比与受害对照相比增幅分别为18.86%、16.70%和22.95%,株高增加了37.5%、49.29%、66.67%,正常叶片数也分别提高到11.33,13和15.33,根系活力均有显著提高,以T4增幅最大。打顶后复合菌肥对烟株生物量、农艺性状和根系活力综合表现为T4>T3>T2。受害对照的总糖、还原糖及钾与正常对照相比显著降低,总氮、烟碱和氯离子含量显著增加,还原糖/总糖含量显著低于正常对照,总氮/烟碱含量显著高于正常烟株;施入复合菌肥后,总糖、还原糖、钾离子显著上升,氮、烟碱和氯离子含量显著降低,化学成分趋于协调,各项指标均有一定程度的恢复。三种复合菌肥修复效果存在一定差异,总糖、还原糖含量的表现为T4>T3>T2,总氮和烟碱含量表现为T4>T3>T2,氯离子含量表现为T4>T3>T2;钾离子含量表现为T4>T3>T2,还原糖/总糖呈现出T4>T3>T2,总氮/烟碱含量表现为T4>T3>T2,综合评判以T4处理的修复效果最佳。6、蚕豆根尖细胞微核技术检测复合菌肥对植烟土壤中二氯喹啉酸降解的影响通过蚕豆根尖细胞微核技术对各处理植烟土壤浸提液检测结果表明,随处理天数的增加,土壤中残留除草剂的危害程度逐渐下降。处理20d,受二氯喹啉酸危害的植烟土壤浸提液的蚕豆根尖细胞微核率比正常对照增加261.27%,细胞分裂指数降低64.00%,生物量降低54.17%,污染指数为4.24,污染程度为重度污染;与受害对照相比,T2、T3、T4修复的土壤浸提液的蚕豆根尖细胞微核率分别降低27.97%、53.18%和65.67%,分裂指数分别升高38.89%、88.89%和138.89%,生物量增加44.84%、60.87%和95.38%,污染指数均有不同程度下降,其中T4修复后污染程度为基本无污染。通过对土壤浸提液培养的蚕豆的根和芽SOD、CAT、APX等保护酶活性、MDA含量和相对电导率分析,处理时间越短的土壤,其对蚕豆根、芽的保护酶伤害越大,MDA含量和相对电导率越高,随着处理时间的增加影响逐渐降低,根系受害程度高于芽。在对处理后20天的土样检测中,用复合菌肥修复后,蚕豆根、芽保护酶活性含量显著上升,MDA含量和相对电导率显著下降。综合表现为:T4>T3>T2。
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