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生长抑制剂对大叶黄杨枝叶生长的生理调控机制

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作为城市中常见的绿篱树种和造景植物,大叶黄杨(EuonymusjaponicusThunb.)因其生长旺盛,每年需花费大量人力物力进行频繁地人工修剪以维护其景观造型。应用生长抑制剂控制植物生长是维持植物造型的一种更简便、有效的技术,既可降低人工修剪成本,又可减少对植物的机械损伤和健康影响。尽管目前生长抑制剂已经应用于生产实践中,但对其调控植物生长的生理机制尚缺乏系统的研究。 本研究以大叶黄杨扦插苗为试验材料,从生长抑制剂及其组合处理对苗木新梢和叶片的生长及观赏效果、根系养分吸收、光合作用及光合氮分配特征和非结构性碳的积累和代谢等方面的影响开展了研究,分析生长抑制剂对大叶黄杨苗枝、叶生长的生理调节机制,以期为进一步开发生长抑制剂在大叶黄杨矮化上的应用技术提供理论基础。研究的主要结果如下: (1)多效唑、脱落酸以及三碘苯甲酸单独处理均不同程度地减小了苗木新梢节间长,抑制了苗木高生长,且抑制效果随抑制剂浓度的增加呈增强的趋势。其中,多效唑对苗木高生长的影响最大,800mg/L多效唑的苗高相对增长量比对照降低了141.2%。三种生长抑制剂均可增加苗木新梢径粗和根冠比,减小叶面积。其中,三碘苯甲酸对叶面积的影响最大,且叶面积随三碘苯甲酸浓度的增加而减小,当三碘苯甲酸浓度高于400mg/L时,苗木叶面积比对照降低了100%以上。在对大叶黄杨苗净光合速率、表观叶肉导度、气孔导度以及蒸腾速率的影响上,多效唑表现为促进作用,而三碘苯甲酸和脱落酸均表现出不同程度的抑制作用。 (2)多效唑与脱落酸、三碘苯甲酸混合使用时,脱落酸和三碘苯甲酸均可在一定程度上增强多效唑所起的矮化作用。三种生长抑制剂组成的复合药剂对苗木高生长的抑制效果最好,苗高增加量比对照低了263.0%。大叶黄杨苗高相对增长量与节间长比率、叶面积呈显著正相关,与苗木分支密度和新老枝径粗比呈显著负相关。表明经复合抑制剂处理,苗木的新梢节间长和叶面积的变化与高生长具有一定的协同性,而苗木高生长受到抑制后,促进了苗木新梢的径向生长。 (3)生长抑制剂可促进大叶黄杨苗的根系生长、提高根系对氮的吸收能力。多效唑、三碘苯甲酸均能够不同程度的增加苗木根长、根系平均直径、根体积和根表面积。多效唑和三碘苯甲酸均可增加苗木的根系吸收面积和活跃吸收面积。两种生长抑制剂均增加了根系对离子的最大吸收速率(Vmax)和离子流入根系的速率(α),降低了临界浓度(Cmin)和达最大吸收速率时所需的离子浓度(Km),从而提高了根系的养分吸收能力。而多效唑和三碘苯甲酸的混合使用增加了多效唑和三碘苯甲酸分别处理对根系生长、根系吸收活力以及根系养分吸收的促进效应。 (4)脱落酸和三碘苯甲酸可在一定程度上拮抗多效唑对光合作用的促进作用。多效唑与脱落酸复合处理、多效唑与三碘苯甲酸复合处理以及三者复合处理的苗木净光合速率均低于多效唑单独处理,且分别比多效唑处理低了19.5%,34.0%和26.2%,但与对照差异不显著。多效唑与脱落酸和三碘苯甲酸的混合使用在一定程度上降低了多效唑对净光合速率的促进效应。复合处理的叶片气孔导度、叶肉导度、Vc,max、光能利用效率、蒸腾速率以及暗呼吸速率均低于多效唑单独处理,光呼吸和水分利用效率均高于多效唑处理。复合抑制剂处理和多效唑单独处理均增加了苗木碳利用效率。 (5)药剂的复合处理可通过改变叶片氮分配格局而有效地降低叶片光合作用氮利用效率。多效唑增加了苗木光合氮利用效率以及光合机构氮分配比例,而三种不同的复合抑制剂处理(多效唑分别与脱落酸、三碘苯甲酸的复合处理以及三者的复合处理)的苗木光合氮利用效率和氮在光合机构的分配比例比多效唑单独处理分别低了22.3%-23.5%和11.5%-13.3%,叶片氮向羧化系统的分配比例也有所降低,而非光合机构氮比例比多效唑处理高了4.0%-4.6%。多效唑与脱落酸和三碘苯甲酸的混合使用在一定程度上降低了多效唑对光合氮利用效率和氮向光合机构分配的促进效应。 (6)复合处理使大叶黄杨苗叶片和根系非结构性碳分配格局发生了显著变化。多效唑及其与脱落酸和三碘苯甲酸的复合处理均能不同程度提高大叶黄杨叶片和根系的还原糖含量、蔗糖含量、可溶性糖含量以及淀粉含量。同时提高叶片和根系蔗糖合成酶活性、蔗糖磷酸合成酶活性、蔗糖转化酶活性,淀粉合成酶以及腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的活性。苗木叶片和根系的非结构性碳的变化具有一定的协同效应。 综上所述,生长抑制剂可对苗木新梢的纵向生长及叶面积产生抑制效应,并通过影响苗木的光合作用、根系养分吸收能力以及非结构性碳分配等生理特性,影响苗木体内的物质分配格局而改变苗木的枝、叶形态。

许丽娟

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大叶黄杨 生长抑制剂 生理调控 生长机制

博士

森林培育

徐程扬

2020

北京林业大学

中文

S6