铝胁迫下5种内生真菌的生长与吸收动力学特征

为了解铝(Al)胁迫下不同内生真菌的生长情况及其对Al^(3+)的吸收动力学特征,筛选抗铝性较强的优良菌株。选取分离自南方酸性红壤区耐铝树种千年桐的5种不同内生真菌(分别隶属于拟盘多毛孢属、链格孢属、盾壳霉属、青霉属和嗜热真菌属)为供试材料,设置5个Al^(3+)浓度(0、0.555、0.746、1.111、1.852 mmol·L^(-1)),研究内生真菌的生长情况及其对Al^(3+)的吸收、吸附特征,并分析5种内生真菌的阳离子交换量和吸收动力学情况。结果表明:5种内生真菌菌株的生物量总体随着Al^(3+)浓度的升高呈现先增加后减少的趋势;当Al^(3+)浓度低于1.111 mmol·L^(-1)时,5种内生真菌均具有较强的耐铝性,当Al^(3+)浓度为1.852 mmol·L^(-1)时,5种菌株对Al^(3+)的耐受能力显著下降(P<0.05);各菌株对Al^(3+)的吸收和吸附均随着Al^(3+)浓度的升高而增加。其中,青霉属菌株的平均生长量达158 mg,其生物量显著大于其他4种菌株(P<0.05),其耐受指数、吸收动力学指标及吸附性Al^(3+)含量也相对较高,而其吸收性Al^(3+)含量均小于其他4种菌株。综合上述各项指标,相较于其他4种菌株,青霉属菌株细胞壁的吸附性Al^(3+)含量较多,能够防御Al^(3+)进入细胞内。

内生真菌对雷公藤组培苗生长、生理及药用成分含量的影响

分析了雷公藤(Tripterygium wilfordii Hook.f.)11株内生真菌的促生潜力,并将11株内生真菌与雷公藤组培苗共生培养,研究了其对组培苗生长、叶片叶绿素含量和叶绿素荧光参数、主要营养元素含量以及雷公藤红素和雷公藤甲素含量的影响。结果表明:雷公藤11株内生真菌均具有分泌吲哚乙酸、产铁载体和溶磷能力,其中,菌株NS6、NS7、NS14和NS32的吲哚乙酸分泌量较大(大于17.00 mg·L^(-1)),菌株NS1、NS4、NS6、NS25和NS33的产铁载体能力很高〔80%<铁载体相对产量(SP)≤100%〕,菌株NS1、NS4、NS6、NS13和NS31溶磷量较大(大于0.70 mg·L^(-1))。与对照相比,菌株NS1、NS6、NS31、NS32和NS33总体显著(P<0.05)增加雷公藤组培苗的单株鲜质量和干质量,其中,菌株NS6、NS32和NS33显著增加组培苗株高,菌株NS1和NS6显著促进组培苗最长根长,菌株NS6显著增加组培苗单株叶片数。与对照相比,除菌株NS13外,其余10株菌株均显著提高组培苗叶片叶绿素含量;菌株NS1、NS7、NS18、NS31和NS32显著提高组培苗叶片最大荧光,菌株NS14显著提高组培苗叶片PSⅡ最大光化学效率。与对照相比,菌株NS1、NS7、NS14、NS31、NS32和NS33显著提高组培苗C、P和K含量,菌株NS1、NS4、NS32和NS33显著提高组培苗N含量。与对照相比,11株内生真菌均能显著提高组培苗根和茎中雷公藤红素含量,仅菌株NS33显著提高叶片中雷公藤红素含量;与11株内生真菌共生培养的组培苗茎和叶片中未检出雷公藤甲素,菌株NS6、NS7、NS13、NS25、NS32和NS33显著提高根中雷公藤甲素含量。综合研究认为,菌株NS1、NS6、NS31、NS32和NS33具有多种促生潜力且能改善雷公藤组培苗生长,促进根和茎中雷公藤红素积累;菌株NS6、NS32和NS33促进根中雷公藤甲素积累,具有较好的应用潜力。

盐磷胁迫对木麻黄和台湾相思种子萌发及幼苗生长的影响

恶劣环境下,人工海防林因面临养分胁迫而经营困难。为探讨盐、磷胁迫对主要海防林树种木麻黄和台湾相思种子萌发及生长的影响,该研究分别用不同浓度的NaCl(盐)和KH_(2)PO_(4)(磷)溶液处理种子和浇灌幼苗,测定种子萌发和幼苗生长指标。结果表明:(1)高盐胁迫显著抑制种子萌发,对幼苗生长有一定影响,但两种植物影响程度不同;台湾相思种子萌发耐盐性高于木麻黄,前者相对盐害率最大值为23.03%,后者为89.15%;随着盐浓度增加,木麻黄和台湾相思种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均降低,对应最大值分别为38.70%、34.67%、18.70、0.055和76.67%、62.22%、48.46、6.11。(2)两种植物的株高和根长随盐浓度增加而降低,木麻黄和台湾相思株高分别为12.29~6.01 mm和48.27~17.33 mm,根长分别为8.57~1.45 mm和33.41~5.88 mm;台湾相思根、茎、叶生物量及根冠比均随盐浓度的增加逐渐减小,木麻黄各处理差异较小。(3)台湾相思的种子和幼苗较木麻黄更耐低磷环境,二者最适磷浓度存在差异;木麻黄种子发芽率(49.33%)、发芽指数(23.12%)、活力指数(0.093)及根茎叶生物量最大值均在0.1 mmol·L^(-1)磷处理;台湾相思种子发芽率(81.11%)、发芽势(62.22%)、发芽指数(38.23)、活力指数(5.07)、株高(54.48 mm)及根长(37.16 mm)最大值均在5 mmol·L^(-1)磷处理,10 mmol·L^(-1)磷处理抑制其萌发。因此,播种海防林种子或种植幼苗时须根据土壤盐和磷的含量选择播种或种植方式。

施盐和磷对台湾相思幼苗光合作用及养分特征的影响

为探究施盐和磷对重要海防林树种台湾相思幼苗叶光合作用与养分特征的影响,该研究设置0%(B_(0))、0.2%(B_(1))、0.4%(B_(2))、0.6%(B_(3))、0.8%(B_(4))的NaCl溶液和0(P_(0))、0.5(P_(1))、1.5(P_(2))g·kg^(-1)3个供磷水平的过磷酸钙磷肥,在此基础上设置盐磷6个耦合处理,测定幼苗光合作用和养分特征指标。结果表明:(1)盐胁迫显著抑制台湾相思幼苗的生长发育,盐含量越高影响程度越大;低盐施磷对台湾相思幼苗生长不利,中高盐施磷显著减缓盐对幼苗生长的抑制作用。(2)台湾相思幼苗光合作用受盐胁迫影响显著;中低盐施磷后气孔关闭程度上升会加剧盐胁迫对幼苗光合作用的影响,高盐适当施磷可显著提高台湾相思幼苗光合能力。(3)盐胁迫显著降低叶绿素含量且对光系统Ⅱ造成危害;低盐胁迫施磷对台湾相思幼苗叶绿素合成不利,高盐适当施磷可以提高叶绿素合成量、稳定细胞膜结构以及提高叶片潜在光合能力。(4)盐胁迫对叶的Fe、Mn、Na、Cu等金属元素含量有较强干扰;在盐胁迫基础上施磷可有效促进幼苗对部分元素的吸收。综上认为,在盐胁迫条件下施磷可以提高台湾相思幼苗光合作用和吸收养分的能力。该研究结果为提高台湾相思树的耐盐性和磷利用率提供了理论依据,对沿海防护林可持续经营具有指导意义。

NaCl单一胁迫及NaCl胁迫下施磷对台湾相思幼苗生长和根形态的影响

参考沿海防护林高盐低磷的实际情况,设置0(N0)、2(N1)、4(N2)、6(N3)和8(N4)g·kg^(-1)NaCl 5个单一处理组以及N2-P1(0.5 g·kg^(-1)Ca(H_(2)PO_(4))_(2))、N_(2)-P_(2)(1.5 g·kg^(-1)Ca(H_(2)PO_(4))_(2))、N3-P1、N3-P2、N4-P1和N4-P26个复合处理组,研究不同浓度NaCl单一胁迫及NaCl胁迫下施磷对台湾相思(Acacia confusa Merr.)幼苗干物质积累、根形态及营养元素含量的影响。结果显示:总体上看,NaCl单一胁迫及低浓度(4 g·kg^(-1))NaCl胁迫下施磷均会明显减少台湾相思幼苗根干质量、总干质量、总根长、总根表面积和总根体积;中浓度(6 g·kg^(-1))NaCl胁迫下施磷对幼苗干物质积累和根形态的改善效果不显著,但施1.5 g·kg^(-1)Ca(H 2 PO 4)2后幼苗根干质量和总干质量高于NaCl单一胁迫。从不同级别根直径(D)看,低径级(0.0 mm<D≤0.5 mm)的根对NaCl单一胁迫较为敏感,且在低浓度NaCl胁迫下施磷后受抑制更加明显;而高径级(D>5.0 mm)的根对NaCl单一胁迫有一定抗性,中浓度NaCl胁迫下施磷后的总根长、总根表面积和总根体积明显高于NaCl单一胁迫。与对照(0 g·kg^(-1)NaCl,0.0 g·kg^(-1)Ca(H_(2)PO_(4))_(2))相比,NaCl单一胁迫及NaCl胁迫下施磷会使根中Na含量明显增加,其他7种元素含量总体下降。高浓度(8 g·kg^(-1))NaCl胁迫导致幼苗死亡,而施磷后幼苗对NaCl胁迫有一定的抵抗作用,其中以施0.5 g·kg^(-1)Ca(H_(2)PO_(4))_(2)的效果较好。相关性分析结果显示:NaCl单一胁迫下台湾相思幼苗根中P含量与总根长、根尖数、根分枝数和根组织密度呈显著或极显著正相关,与平均根直径呈显著负相关;NaCl胁迫下施磷后幼苗根中Mn和K含量与根干质量、总干质量、总根长、总根表面积和总根体积均呈显著或极显著正相关。综上所述,在沿海种植台湾相思幼苗时,建议低盐土壤不施磷,中高盐土壤可根据具体土壤盐胁迫程度添加磷,同时适量添加Mn和K。

木麻黄和台湾相思苗木混植对生长和营养含量的影响

为探究种间竞争对木麻黄和台湾相思生长的影响,利用相邻混植和独立盆栽试验测定木麻黄和台湾相思生长和养分含量的变化,分析两者的种间竞争差异。结果表明,混植对木麻黄树高和根冠比影响显著(P<0.05),但对地径无显著影响(P>0.05)。与单植栽培方式相比,混植栽培方式下木麻黄树高和地上生物量分别增加57.28%、20.92%,而根总长、根总表面积以及根总体积分别减少62.67%、51.25%和285.19%;混植对台湾相思树高影响显著(P<0.01),对其地径、根冠比无显著影响(P>0.05);在混植栽培方式下,台湾相思树高、地径、总生物量、根总长、根总表面积以及根总体积分别减少119.17%、17.72%、35.75%、11.15%、33.79%和44.62%。根系在磷信号刺激下,仅有台湾相思L4和SA4径级增加;木麻黄叶中Na含量降低81.63%,而P元素和K元素分别增加11.38%、12.30%,根中Na、P、K元素含量分别减少26.17%、28.29%和21.45%。台湾相思叶中Na、K元素含量分别降低6.23%、7.78%,P元素增加7.55%,根中Na、P、K元素含量分别增加24.81%、22.05%、24.53%。木麻黄和台湾相思在混植栽培方式下,均通过改变自身形态或营养成分抑制对方,说明邻株竞争可以改变沿海人工林中植物的适应性和群落结构,也表明植物根系在邻株竞争中存在重要作用。因此,研究结果可为沿海防护林的更新恢复和经营管理提供理论指导。

福州市长乐沿海木麻黄林下野生苗的根系形态特征

植物根系对环境的形态适应研究对准确揭示植物与环境的关系十分重要。为探索滨海恶劣环境条件下木麻黄林下植被天然更新特征,本研究以沿海木麻黄防护林林下野生苗为研究对象,比较不同高度级木麻黄野生苗根系的总根长、总根表面积、平均根系直径、总根体积和总根尖数,分析林下3种草本植物根系形态特征。结果表明:随着木麻黄野生苗高度级的增加,总根表面积、平均根系直径和总根体积显著增长(P<0.05);高度级1的野生苗总根表面积随根系径级的增加显著减少,高度级2的野生苗总根表面积在0~2.0 mm随根系径级的增加而减少,但在>2.0 mm时显著增加(P<0.05);与林下草本植物相比,木麻黄野生苗的根系生长不占优势,其平均根系直径是窃衣和一点红的2~3倍,但是总根尖数最少且显著少于天门冬(P<0.05);此外,在根系径级>1.5 mm时,仅木麻黄有根尖存在,根尖数占总数的0.33%。研究结果为促进林下植被的更新和保持植物多样性提供参考。

10株高效菌株对人工污水净化能力研究

城镇化水污染对中国的水安全压力日益严重,而微生物在净化污水上潜力巨大。为筛选优良净化城市污水的优势真菌和细菌,揭示各菌株去除污水特性及规律,对来源于武夷山市污水处理厂处具有代表性的再力花(Thalia dealbata Link)、香根草(Vetiveria zizanioides L.)、花叶芦荻(Arundo donax var.versicolor)等植物根际土壤中的5株高效细菌(B)和5株高效真菌(F),分别投加到高、中、低质量浓度人工模拟污水和无菌超纯水对照组中,测定经12、24、36、48 h处理后污水中的总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、化学需氧量(COD)和总磷(TP)的质量浓度,并分析各菌株对污染物的去除规律和污水净化效果。结果表明,(1)各菌株对污水有较好的去除效果,且各菌株对污水去除率差异以及与对照之间差异均达到显著水平(P<0.05),去除效果总体表现为TN>NH_(4)^(+)-N>COD>TP,除TP外,均在中质量浓度污水中去除效果最好。各菌株对污染物去除率分别为53.75%—80.67%(TN)、27.5%—72.05%(NH4+-N)、36.55%—68.96%(COD)和22.15%—52.15%(TP)。(2)去除4种污染物优势菌株各不相同,可总结为3个类型组(F_(9)、B_(3)和B_(4);F_(7)、F_(10)和B_(4);F_(9)和B_(1))以及一个独立真菌F7。去污能力方面,真菌去除污水能力(55.27%)优于细菌处理(52.14%)。(3)菌株在不同处理时间下去除效果差异明显,随时间推移TN、NH_(4)^(+)-N、COD和TP质量浓度均呈下降趋势,48 h去除效果最佳。(4)细菌菌株平均降解率符合多项式模型,真菌菌株平均降解率符合幂指数模型。该研究结果表明污水质量浓度大小、菌株自身特性和处理时间可能是影响污染物去除效果存在差异的主要原因。而微生物长时间持续性去污能力和规律还需进一步研究。

固体培养内生真菌对土壤盐胁迫下木麻黄幼苗渗透调节和抗氧化系统的影响

为明晰内生真菌在宿主植物耐盐生长中是否存在拮抗作用,探讨利用内生真菌提高困难立地条件下造林成活率的可能,将两株耐盐内生真菌葡萄座腔菌(Botryosphaeria sp.)Z1(T3)、炭团菌(Hypoxylon sp.)Y6(T4)及其混合菌(T2)进行固体发酵培养,添加到栽植有木麻黄(Casuarina equisetifolia)幼苗的不同盐度(质量分数为0、3‰、6‰、9‰)盆钵土壤中,以添加菌株载体(T1)和无添加(CK)为对照,研究固体培养内生真菌对土壤盐胁迫下木麻黄幼苗抗逆生理特征的影响及其与生物量的关系。结果表明:菌株处理显著提高了盐胁迫下幼苗的生物量,幼苗生理特征受土壤盐度、时间和菌株种类影响较大。3‰盐度下,T2处理15天后可溶性糖(SS)含量、可溶性蛋白(SP)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性以及45天后过氧化氢酶(CAT)活性高于CK、T1,相对电导率(REC)在T2、T3和T4处理胁迫期都显著降低;9‰盐度下,T2、T3和T4处理实验期内REC、H2O2含量显著降低,胁迫60天后丙二醛(MDA)含量显著降低,SS含量、SOD活性、CAT活性显著增加,T2处理的SP含量、过氧化物酶(POD)活性同样显著增加。采用逐步回归建立了菌株处理下幼苗生理特征与生物量关系的回归方程模型,通径分析表明REC、POD活性和SS含量为影响生物量的主要生理因素。综上,不同菌株对幼苗渗透调节物质含量、氧化酶活性和生物量的影响不同,混合菌的拮抗作用最为明显,研究结果初步揭示了盐胁迫下木麻黄渗透调节物质含量、抗逆酶、生物量与木麻黄内生真菌的关系,为木麻黄抗逆工程菌的发掘提供了研究基础。

光强对木麻黄幼苗根系形态、解剖结构及其碳氮含量的影响

对光环境的灵敏响应使得森林中常见的光照异质性成为影响植物自我更新的关键因素,然而植物地下根系结构对光照的响应较为难测而缺乏深入研究。为探究不同光强下木麻黄根系响应策略,以一年生木麻黄(Casuarina equisetifolia)幼苗为试验材料,模拟森林幼苗生长的林外(CK)、林缘(L1)、林窗(L2)和林下光环境(L3)设置4种光照强度,测定及分析木麻黄幼苗的生长、根系形态、细根解剖结构及碳氮含量等指标。结果表明:(1)L1下,幼苗采取维持高度,降低横向生长的方式,保证正常累积生物量,随光照强度的下降,株高、地径、叶片生物量及地上部分生物量逐渐下降。(2)在根系表型上,幼苗随光限制的加重呈现抑制纵伸但促进根系的横向生长,其中总根长、根平均直径及根体积达到显著差异。在径级结构上,细根发育程度随光照减弱而下降;而适当的遮光(L1)促进粗根生长但L3时除根尖数较CK上升外,根长度、根表面积、根体积均显著下降。(3)1—3级细根解剖变化较大,相较CK,1级细根皮层细胞面积显著增加,但根半径、维管柱结构、表皮厚度等指标则显著下降,2级细根根半径、皮层细胞面积、表皮厚度明显减少,但维管柱结构仅在L2、L3时显著下降;3级细根根半径、皮层细胞面积和维管柱面积均较CK显著增大,L1时维管柱结构下降,但随光照减弱加重,维管柱面积和中柱占比均明显增加。(4)在碳氮含量上,CK与L1无显著差异,TC在L2时显著下降,TN则在L2时显著上升,TC、TN均在L3达到最大,而C:N随光强降低逐渐下降。综上所述,光限制时,木麻黄生物量及碳分配稳定根茎部分生长,采取“弱化吸收,强化储存”收缩型生长策略;当限制加重时,光合和呼吸作用失衡导致植物对细根投入养分的浪费,并最终造成林木死亡。研究结果为林下植被的更新提供理论参考。

马尾松林生物量估算系数及其影响因子

收集整理1982—2019年马尾松林生物量文献数据,分析了包括生物量换算系数(BCEF)、生物量扩展系数(BEF)和根茎比(R)在内的马尾松林生物量估算系数及其影响因子,以期为准确估算马尾松林生物量提供科学依据。结果表明:BCEF、BEF和R的平均值分别为0.723±0.138 t·m^(-3)、1.390±0.184和0.167±0.024,地域之间存在差异;BCEF、BEF和R均随着林龄(r^(2)=0.329,0.430,0.315)和林分蓄积量(r^(2)=0.513,0.528,0.337)的增加而逐渐减小,并逐渐趋于稳定;BCEF、BEF和R均随着平均树高的增大先降低后增加,拟合精度分别为0.370、0.506和0.239;BCEF随着平均胸径的增大逐渐减小(r^(2)=0.306);BEF随着平均胸径增大先降低后增加(r^(2)=0.531);生物量估算系数与气候因子均无明显关系;R随着坡度(r^(2)=0.298),BCEF随着海拔(r^(2)=0.365)的增加先降后增。R随着海拔(r^(2)=0.277)的增加逐渐增大。马尾松生长过程中自然整枝使林分结构产生差异,坡度和海拔对光照、热量和水分产生影响,进而影响植物生长,从而林分结构和地形因子与生物量估算系数拟合度较高,在应用生物量估算系数估算马尾松生物量时应综合考虑林分结构和地形因素的影响。