【摘要】：生物污泥是污水處理過程中產生的固體有機物,含有豐富的氮、磷等營養(yǎng)物質,可以應用于農業(yè)及園林綠化,實現(xiàn)其資源化利用。除基本營養(yǎng)物質外,生物污泥中富含腐殖質、氨基酸、維他命等多種生物活性物質,可以提高草坪草抵御環(huán)境脅迫的能力,如干旱、寒冷、高溫等。為明確污泥對多年生黑麥草(Lolium perenne L.)抗旱生理及基因表達的影響,本試驗采用裂區(qū)設計,主處理為充分澆水、干旱(50%虧缺灌溉)2種水分條件,副處理包括對照(硝酸銨提供75 mg·kg-1的氮素)、污泥處理(污泥提供75 mg·kg-1的氮素)。試驗期間對多年生黑麥草葉片及土壤基質取樣并進行測定,試驗結果如下:1、在50%虧缺灌溉條件下,污泥處理后多年生黑麥草的坪觀質量、相對含水量顯著提高,電導率明顯下降(P0.05)。在干旱進行的第40天時,與對照相比,污泥處理的多年生黑麥草葉片坪觀質量增加了 12.0%,葉片相對含水量增加了 13.3%,且葉片電導率降低了 21.9%,這表明在干旱脅迫的不利環(huán)境中污泥可以有助于多年生黑麥草提高坪觀質量,增加草坪草葉片相對含水量,維持葉片更多的水分進行正常的生長發(fā)育,且施用污泥在一定程度上可以通過減慢電解質滲透率的增加而緩解水分虧缺對多年生黑麥草造成的危害,改善其生長狀態(tài)。同時,在50%虧缺灌溉條件下,添加污泥后多年生黑麥草的脯氨酸與可溶性糖含量表現(xiàn)顯著優(yōu)于對照處理(P0.05),分別升高了 62.3%和57.4%。這表明污泥在干旱脅迫條件下對草坪草的滲透調節(jié)作用更優(yōu),能夠提高多年生黑麥草的脯氨酸及可溶性糖含量,增強其滲透調節(jié)能力并提高多年生黑麥草的抗旱性。2、在兩種水分條件下,施用污泥均能顯著減緩多年生黑麥草葉片中凈光合速率下降速率,分別達到了對照處理組的1.06倍和1.17倍(P0.05)。這說明污泥可以在植物缺水狀態(tài)下盡量減弱干旱對植物光合作用的有害影響,從而提高草坪草的耐旱能力。在兩種水分條件下,葉片氣孔導度、蒸騰速率及水分利用效率均發(fā)生不同程度的下降現(xiàn)象,且在試驗后第30、40天時不同水分條件下的多年生黑麥草葉片的蒸騰速率和氣孔導度出現(xiàn)顯著差異,充分澆水條件下葉片的蒸騰速率和氣孔導度明顯優(yōu)于干旱脅迫處理(P0.05)。這表明干旱條件會對多年生黑麥草葉片的蒸騰速率造成損害,引起光合作用下降。與對照相比,污泥處理后的葉片氣孔導度、蒸騰速率及水分利用效率下降幅度在一定程度上減緩,但未達到顯著水平(P0.05)。這表明施用污泥作為氮素來源有一定的改善草坪草光合作用各項指標的效果,進而提高多年生黑麥草的光合作用能力。3、正常澆水條件下,添加污泥后明顯促進草坪草葉片的IAA、GA3、t-ZR含量提高(P0.05),最大值分別達到了 62.6 ng·g-1、8.9 ng·g-1和11.5 ng·g-1。這表明在正常水分養(yǎng)護條件下,基質中加入污泥能夠增加草坪草葉片內的促生長發(fā)育相關激素含量,改善草坪草的抗氧化及氮代謝調節(jié)系統(tǒng)。50%虧缺灌溉條件下,多年生黑麥草葉片的IAA、GA3、t-ZR和ABA含量分別為對照處理組的1.16倍、1.34倍、1.11倍及1.09倍(P0.05)。這說明基質中施用污泥可增加干旱脅迫條件下草坪草葉片的植物激素含量,緩解多年生黑麥草的損傷。土壤中激素IAA含量上升后降低,GA3含量發(fā)生明顯降低,ABA含量逐漸增加,且污泥處理的土壤基質中各激素含量均顯著高于對照組(P0.05)。這說明施用污泥作為氮素來源可以增加土壤中激素含量達到增強草坪草抵御或減弱干旱脅迫的能力。4、多年生黑麥草葉片中抗旱相關基因表達量上升或下降趨勢因其作用功能不同而存在差異。其中參與滲透調節(jié)系統(tǒng)的P5CS基因與INPS基因在試驗后期由于氮素來源不足以及持續(xù)干旱脅迫導致顯著上調(P0.05),且污泥處理能顯著提高P5CS與INPS的表達量(P0.05),這說明向土壤基質中添加生物污泥能夠促進草坪草葉片滲透調節(jié)作用相關合成基因的表達,增強其抗旱性。在50%虧缺灌溉的條件下,添加污泥作為氮素來源的葉片Russisco基因表達量最高達到對照處理的2.54倍,即添加污泥能夠提高草坪草光合作用相關基因表達,緩解由于水分虧缺造成的損害。與對照相比,兩種水分條件下,污泥處理均能顯著提高多年生黑麥草葉片的YUCCA、GA20ox、CKX1、NCED表達量(P0.05),在試驗進行的第20天時正常澆水組分別為對照的3.20倍、3.42倍、2.19倍、2.46倍,在50%虧缺灌溉的第10天時則分別為提高了 1.05倍、1.26倍、2.51倍及1.80倍。這表明施加污泥可提高草坪草葉片中激素基因的表達,影響植物激素的合成代謝途徑,可以在一定范圍內增強其抗旱性。5、與對照相比,充分澆水條件下,土壤微生物生物量碳含量緩慢下降,污泥處理的基質中微生物碳含量始終高于對照組,但無明顯差異(P0.05)。這說明污泥對于正常水分養(yǎng)護下的土壤微生物量碳含量無顯著影響。50%虧缺灌溉條件下,各處理的土壤微生物量碳逐漸降低且均低于正常澆水的土壤。在干旱進行的第30天,施用污泥的土壤微生物量碳含量為161 mg·kg-1,比對照處理的146 mg·kg-1顯著提高了 10.3%(P0.05)。這說明干旱條件下向土壤中添加污泥能夠在一定范圍內增加其微生物量碳含量,增加土壤中的可利用有效成分。綜上所述,施用污泥能夠顯著提高多年生黑麥草的生長及滲透調節(jié)能力,增加其光合作用及水分利用效率,促進植物和土壤中激素升高,調控相關抗旱基因明顯上調,同時能增加土壤微生物生物量碳含量,最終達到增強草坪草抗旱能力的效果。
【圖文】：

３．１生長指標逡逑３．１．１坪觀質量逡逑兩種水分條件下多年生黑麥草的坪觀質量隨時間推移均呈現(xiàn)下降趨勢（圖３．１），逡逑在試驗進行的的第１０天，充分澆水的多年生黑麥草葉片與干旱處理的葉片坪觀質量逡逑之間出現(xiàn)顯著差異（Ｐ＜邋０．０５），且在第２０、３０及４０天差異保持明顯狀態(tài)（Ｐ＜邋０．０５）。逡逑充分澆水條件下多年生炓麥草葉片的坪觀質量隨試驗進行呈現(xiàn)下降趨勢，但下降逡逑趨勢緩慢。污泥處理后的葉片坪觀質量均高于對照處理，但與對照間無顯著差異逡逑＞邋０．０５），表明施用污泥在水分條件良好時對草坪草的促進效果不明顯。逡逑在５０邋％虧缺灌溉的千旱條件下，多年生黑麥草葉片的坪觀質量下降速率比充分澆逡逑水處理的較快。污泥處理在試驗進行的第２０、３０與４０天坪觀質量分別為６．９４、５．６０逡逑和４．９６，，而對照處理的多年生黑麥草葉片分別評為６．９４、４．９５及４．４３分。與對照相逡逑比污泥處理的草坪草葉片坪觀質量均顯著提高（Ｐ＜邋０．０５）

３．１生長指標逡逑３．１．１坪觀質量逡逑兩種水分條件下多年生黑麥草的坪觀質量隨時間推移均呈現(xiàn)下降趨勢（圖３．１），逡逑在試驗進行的的第１０天，充分澆水的多年生黑麥草葉片與干旱處理的葉片坪觀質量逡逑之間出現(xiàn)顯著差異（Ｐ＜邋０．０５），且在第２０、３０及４０天差異保持明顯狀態(tài)（Ｐ＜邋０．０５）。逡逑充分澆水條件下多年生炓麥草葉片的坪觀質量隨試驗進行呈現(xiàn)下降趨勢，但下降逡逑趨勢緩慢。污泥處理后的葉片坪觀質量均高于對照處理，但與對照間無顯著差異逡逑＞邋０．０５），表明施用污泥在水分條件良好時對草坪草的促進效果不明顯。逡逑在５０邋％虧缺灌溉的千旱條件下，多年生黑麥草葉片的坪觀質量下降速率比充分澆逡逑水處理的較快。污泥處理在試驗進行的第２０、３０與４０天坪觀質量分別為６．９４、５．６０逡逑和４．９６，而對照處理的多年生黑麥草葉片分別評為６．９４、４．９５及４．４３分。與對照相逡逑比污泥處理的草坪草葉片坪觀質量均顯著提高（Ｐ＜邋０．０５）
【學位授予單位】：北京林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S543.6

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本文編號：2661814