复合制剂对二氯喹啉酸胁迫下烤烟修复机理及效应的研究

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由于除草剂二氯喹啉酸(Quinclorac)在南方稻烟轮作地区的使用,严重影响了土壤健康和烟草的产量及品质。本文通过盆栽试验和大田试验相结合,研究了在二氯喹啉酸污染的土壤中施入复合制剂后,对烟株根际土壤生态生理指标(微生物数量、微生物量C/N、土壤呼吸、土壤酶、pH、电导率)、烟株叶片和根系生理指标(保护酶、活性氧、抗氧化率、氧自由基清除率、抗性相关酶活性,根系活力等)、烟株不同部位(茎尖、顶叶、根尖)的超微结构,农艺性状、经济效益和烟叶品质的影响,旨在探讨复合制剂对土壤和烟株的修复效果,筛选出最佳的复合制剂和修复方法。研究结果如下:1、复合制剂对二氯喹啉酸胁迫下烤烟根际土壤生理生态特性的影响二氯喹啉酸可以不同程度的抑制根际土壤中细菌、真菌及放线菌的数量,减少根际土壤微生物量C和微生物量N,降低土壤呼吸速率,抑制相关土壤酶活性,降低土壤pH值和电导率值。在受二氯喹啉酸胁迫的土壤中加入不同复合制剂后,能显著提高根际土壤中细菌、真菌、放线菌的数量,特别是使用复合菌剂的处理T4(地下+地上)、T2(地下)处理,细菌的数量远高于正常对照,并以处理T4(地下+地上)处理的效果最好;根际土壤微生物量C/N和土壤呼吸速率显著提高,以处理T4(地下+地上)处理的最佳;根际土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶、蛋白酶及脱氢酶活性均高于受害对照,T4处理(地上+地下)土壤酶活性最高;pH值和电导率值也有所修复。整体而言,三种复合制剂对受二氯喹啉酸污染的烟草根际土壤特性的影响表现依次为:T4(地下+地上)>T2(地下)>T3(地上),以T4表现最佳。2、复合制剂对二氯喹啉酸胁迫下的烟株生理特性的影响在二氯喹啉酸的胁迫下,叶片和根系的保护酶SOD及APX活性均受到抑制;O2-·、·OH、H2O2含量升高;抗氧化率、O2-·清除率、·OH清除率降低。加入复合制剂后,保护酶SOD及APX的活性较受害对照提高;O2-·、·OH、H2O2含量均较受害对照降低;抗氧化率、O2-·清除率、·OH清除率较受害对照提高,减轻了活性氧及自由基对烟株的危害。同时发现,烟株根系对二氯喹啉酸的抵抗力低于叶片,表明根系对二氯喹啉酸的胁迫更敏感,更易受伤害。三种复合制剂相比较而言,以处理T4(地下+地上)效果最好,T3(地上)次之,T2(地下)效果最次。烟株受到二氯喹啉酸危害时,GSH、Pro、抗坏血酸含量均较正常对照显著降低;GST、ALS、ATPase酶活性受到严重抑制;Cx、IAAOase酶活性升高。加入复合制剂修复后,GSH、Pro、抗坏血酸含量比受害对照显著升高;GST、ALS、ATPase酶活性较受害对照提高;Cx、IAAOase酶活性比受害对照有所下降。试验研究结果表明不同复合制剂处理烟株的各项生理指标接近正常对照水平。表明复合制剂可以修复相关酶活性,利于促进烟株的健康生长,根系与叶片比较,根系的受害程度高于叶片,复合制剂处理的叶片修复效果比根系好。各处理修复能力大小依次为:T4(地下+地上)>T3(地上)>T2(地下)。二氯喹啉酸对烟株的根系活力有显著的抑制作用,复合制剂可以提高烟株的根系活力,处理T4(地上+地下)、T3(地上)、T2(地下)的根系活力分别较受害对照高21.3%、11.0%、16.6%。三种复合制剂对烟株根系活力的修复效果表现为:T4(地下+地上)>T2(地下)>T3(地上)。3、复合制剂对二氯喹啉酸胁迫下的烟株不同部位超微结构的影响试验结果表明,二氯喹啉酸对烟株的茎尖、顶叶和根尖超微结构均有不同程度的伤害,可造成多种细胞器出现损伤。茎尖细胞核裂解、线粒体减少,顶叶叶绿体结构破坏、基粒片层模糊,根尖细胞壁严重褶皱塌陷。其中发现二氯喹啉酸对根尖的危害程度严重,尤其是对细胞壁的危害程度最大,导致细胞壁严重变形曲解,细胞膜结构受到严重破坏。加入复合制剂T4(地下+地上)修复后,可以显著缓解二氯喹啉酸对烟株顶叶,茎尖和根尖超微结构的损害,各个细胞器均出现不同程度的修复。表明地下+地上同时修复对缓解二氯喹啉酸对烟株细胞超微结构的危害效果较好。4、复合制剂对二氯喹啉酸胁迫下烟株农艺性状的影响室内盆栽和室外大田试验的农艺性状数据表明,二氯喹啉酸对烟株的叶片数没有明显的影响作用,但对叶长、叶宽、株高、茎围的影响显著,受害烟株的叶长、叶宽、株高、茎围等数据均较正常烟株显著降低,且烟株生物量减少。加入复合制剂后烟株的叶长、叶宽、株高、茎围较受害对照提高,烟株干物质积累增多,分配合理。总体来看,处理T4(地下+地上)的效果最佳。5、复合制剂对二氯喹啉酸胁迫下的烟株化学成分和经济效益的影响大田试验表明,二氯喹啉酸严重影响烟叶经济效益,其产量、均价、亩产值、上中等烟比例,单叶重等数据均较正常烟株大幅降低,且二氯喹啉酸对烟株亩产值的影响最大,对均价的影响最小。经过T4(地下+地上)修复后,经济效益各项指标均有提高,经济损失小,效益高。受二氯喹啉酸危害的烟叶,主要化学成分与正常烟株比变化明显。其中烟碱、总氮含量均高于正常烟叶,而钾、还原糖、总糖含量均低于正常烟叶,总糖/还原糖、糖碱比、氮碱比等化学成分不协调。使用复合制剂处理后的烟株的烟叶化学成分均较受害烟株有较大提升,化学成分更趋于协调,其中以处理T4(地下+地上)的修复效果最好。
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