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本研究以沙培盆栽‘石硖’和土培盆栽‘福眼’实生幼苗为试材,研究不同剂量下及不同氮源(氨态氮和硝态氮)供应处理下,氯酸钾的生物学效应,侧重对根系生长发育的影响,通过解剖学观察和碳氮代谢的分析,探索氯酸钾的生理作用方式。研究结果如下:
1.氯酸钾处理使龙眼幼苗根茎生长受抑制并产生伤害效应,表现为各器官生物量降低,叶片退绿,甚至干枯脱落,其生物学效应体现剂量效应,随施用浓度和次数,生长抑制程度和伤害程度增加。而土培苗比沙培苗易出现伤害效应,可能是由于沙培介质中氯酸根离子更易于淋失,而使根系吸收量减少。
2.氮素供应形式对氯酸钾的伤害效应有显著影响。在氨态氮下,氯酸钾对植株生长的抑制和伤害程度明显,而供应硝态氮的情况下,氯酸钾的伤害效应明显降低,显示氯酸钾的效应与氮代谢有密切的关系。
3.氯酸钾对地上部和根系的效应表现有所不同。其中伤害效应主要表现在叶片上,轻者失绿,重者坏死、干枯、脱落,同时茎生长和新叶抽生也受到抑制;对根系影响表现为生长受抑制,活力减弱。解剖观察发现,氯酸钾可能诱导了根系表皮和根冠外围细胞发生程序性死亡,并且表皮和皮层细胞壁提早木质化,但并不破坏分生组织,因此不会导致根系死亡。不过,氯酸钾处理导致干物质更多地滞留于地上部,根/冠比下降,因此,根系的生长比地上部生长受氯酸钾抑制(非伤害)更为严重,在地上部表现伤害前,根系生长已明显受抑制。
4.氯酸钾对龙眼幼苗的碳氮代谢产生显著影响。在氮代谢方面,可抑制根和叶硝酸还原活性。但却使各器官的氮浓度和叶片可溶性氨基酸浓度明显提高,并略微提高了叶片可溶性蛋白质的含量,氯酸钾的伤害效应不是因为干扰硝酸还原而造成的。由于生长量大幅度下降,全株总氮明显降低,在供氨态氮情况下,上述效应尤为明显。在碳素代谢方面,氯酸钾明显抑制光合作用,使根叶淀粉含量降低,可溶性糖短暂累积。虽然氯酸钾处理对各器官碳素浓度的影响不大,但同样由于植株生物量的降低而使各器官碳素含量及全株总碳含量明显降低。在供应氨态氮的情况下,下降幅度尤其明显。因此,氯酸钾处理使植株的碳/氮比下降。叶片中可溶性糖和氨基酸的明显积累说明氯酸钾处理可能诱导了渗透调节的发生。
5.由于氯酸根的毒性表现有赖于硝酸还原酶的作用,而龙眼根系的硝酸还原酶活性远远低于叶片,说明叶片是硝酸的主要还原场所,也是氯酸根产生伤害效应的主要场所;而对根的伤害弱,并且因未伤及分生组织而可修复的。