首页 > 分享 > 稻壳炭对植物花期调节作用机制的研究

稻壳炭对植物花期调节作用机制的研究

花匠小妙招
2024-08-10 07:57

稻壳炭对植物花期调节作用机制的研究

【摘要】： 为了明确生物炭对植物花期的影响,我们对不同制备工艺下稻壳炭的理化性质进行了分析,测定内容主要包括稻壳炭的产率、pH值、电导率、比表面积、元素组成、土壤微生物群落结构,通过工业分析和元素分析,对粒径分布以及炭得率等指标的测定,了解制备稻壳炭的理化特性后,将稻壳炭添加入三种植物拟南芥(长日照)、草莓(短日照)、番茄(日中性)中进行培养,测定三种植物的株高、茎粗、开花和根系等形态指标,SOD、POD、CAT、MDA、激素和矿质元素含量等生理指标,以及开花相关基因表达量,系统地研究了不同热解温度稻壳炭对植物花期调节机制的影响。基于以上试验结果,阐明不同热解温度稻壳炭对植物开花调控的主要机理,取得的主要结果如下:1.炭化温度和停留时间都是影响生物炭理化性质的重要因素,炭化温度对稻壳炭性质的影响明显大于反应停留时间。随着热解温度的增加,稻壳炭的产率下降,稻壳炭灰分增加,比表面积先增后降,碳元素氮元素含量增加,氢元素和氧元素含量降低,C/N比降低。综合各项理化性质,当炭化温度达到500℃时,稻壳炭各项性质趋于稳定,温度过高会导致有些含量下降,含碳量降低。2.稻壳炭与玉米秸秆均增加了土壤有机碳库和微生物量,高温热解稻壳炭比低温热解稻壳炭提高土壤有机碳效果显著,不同裂解温度稻壳炭均比玉米秸秆提高土壤有机碳效果显著。稻壳炭与玉米秸秆均增加了革兰氏阴性细菌(G-)、革兰氏阳性细菌(G+)、放线菌和真菌的含量,且不同制备温度处理间的差异表现为350℃<500℃<650℃,稻壳炭对微生物总量增加显著性高于玉米秸秆。3.不同热解温度稻壳炭的添加均促进了植物(拟南芥、草莓、番茄)的生长,包括株高的增加、叶片的伸长、花序的伸长、花序数的增多和根系的伸长等,差异显著水平达0.05和0.01。不同热解温度稻壳炭促进了长日照植物(拟南芥)和日中性植物(番茄)开花,500℃-2h-3%稻壳炭处理植物开花时间提前最显著,拟南芥早于对照开花6-9d,番茄早于对照开花1-5d;不同热解温度稻壳炭延迟了短日照植物(草莓)开花,高温热解稻壳炭可以缓解晚花表型,与对照开花时间差异不显著。植物的开花时间与稻壳炭热解温度有关,与添加量无关。4.不同热解温度稻壳炭的添加均增加了拟南芥、草莓花期叶片SOD、POD、CAT活性,降低了MDA含量活性;番茄花期叶片POD、CAT活性增强,SOD、MDA酶活性降低。相同炭化时间条件下,随着热解温度的升高,拟南芥、草莓花期POD、CAT和SOD活性增强,番茄花期POD、CAT活性增强。SOD、POD、CAT活性对延缓植物衰老有重要作用,稻壳炭的添加可以引起抗衰老酶活性的上升,MDA含量的下降,说明稻壳炭可以增强酶促防御系统功能,延缓植物的衰老,有利于开花的进行和开花时间的延长。5.不同热解温度稻壳炭增加了草莓叶片中P、S、K、Mn、Fe、Cu、Na元素含量,增加了番茄叶片中Mg、P、K、Ca、Na、Mn、Fe元素含量。植物开花与P、B和Zn元素关系最为密切,从植物叶片中检测营养元素B和Zn的含量没有增加,说明不是稻壳炭中B和Zn的作用影响植物生长发育。稻壳炭具有较高的P、K、Mn、B元素,500℃-2h-3%稻壳炭拟南芥和番茄开花时间最早,但各项营养元素含量并不高,由此排除了稻壳炭营养元素对植物开花时间的影响。稻壳炭中P元素含量可以影响草莓和番茄单数花蕾数和单株分枝数增多。6.不同热解温度稻壳炭的添加促进了拟南芥开花相关基因表达量的上调,其中,上调基因包括PHYA、PHYB、CRY2、CO、FT、FD和AP1,下调基因包括CRY1、SOC1、LFY,PHYB表达量无变化。整合一条稻壳炭促进拟南芥开花新的通路:稻壳炭促进了光敏色素PHYA和隐花色素CRY2表达水平上调,直接或间接地促进了CO的表达,激活FT的转录,FT蛋白从叶片运输到茎端,直接与FD结合,FD激活茎尖分生组织基因AP1的表达,促成开花。7.不同热解温度稻壳炭的添加均促进了拟南芥花期叶片中内源激素GA_3的含量(350℃1h除外),分别比对照CK提高了10.18%、20.09%、32.84%、20.69%和26.21%。500℃-2h-3%稻壳炭添加后拟南芥叶片中GA_3含量最高,差异显著水平达0.01。GA_3可以促进长日照植物开花,稻壳炭的添加引起GA_3的上调,说明稻壳炭中存在具有生物活性的类激素物质,可以促进长日照植物开花。

【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018

1234187246572142592