涝渍胁迫对玉米农艺性状、生理特性及产量的影响

论文摘要

玉米在中国是一种重要的粮食作物、饲料作物和经济作物,在我国农业生产中占有着重要的地位。涝渍危害是世界上许多国家面临的重大农业气象灾害之一。试验于2017-2018年在东北农业大学向阳试验基地进行。通过田间涝渍模拟筛选试验,将21个黑龙江省优质高效玉米品种在三叶期进行淹水3、5、7、9 d和渍水4、6、8、10 d,以株高、SPAD值、地下干重和地上干重为筛选指标进行聚类分析。选择具有代表性的玉米品种德美亚1号（DMY1）和克玉16（KY16）为试验材料,在苗期、拔节期和抽雄期分别淹水3、6、9 d和渍水5、10、15 d,以不淹水为对照,探究淹水和渍水胁迫对玉米农艺特性、抗氧化系统、光合系统、氮代谢、灌浆特性及产量的影响,旨在明确涝渍处理影响玉米生长发育和产量的生理途径。主要研究结果如下:1、通过筛选试验,21个玉米品种中耐涝型、中间型和敏感型分别占14.29%、57.14%和28.57%。相关分析表明,涝渍胁迫时间和品种交互作用对玉米幼苗株高和SPAD值达到极显著水平。涝渍胁迫时间处理对根系干重有极显著影响。2、随着淹水和渍水胁迫时间的延长,两个玉米品种的株高、穗位高、茎长、茎粗、穿刺强度和横折强度均呈下降趋势,在苗期淹水9 d和渍水15 d造成的影响最大,DMY1和KY16的株高较对照分别降低17.77%和16.43%,15.14%和15.82%;DMY1和KY16的穿刺强度较对照处理分别降低38.36%和38.96%,40.38%和42.36%。涝渍胁迫后玉米的干物质积累量也降低,玉米茎秆和叶片干物质积累和分配比例增加,籽粒的干物质积累和分配比例降低。此外,涝渍胁迫处理后茎秆皮层厚度和大小维管束数目均变小,增加茎秆倒伏风险。苗期涝渍胁迫处理对茎秆农艺特征的影响最显著,拔节期次之,抽雄期影响最小。3、淹水和渍水胁迫处理后,玉米叶片产生过多的O2-、H2O2和MDA,SPAD值下降,影响叶片的光合酶活性和光合作用,使得叶片磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）和1,5-二磷酸核酮糖（RUBP）羧化酶活性、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和胞间CO2浓度（Ci）均显著减低,在苗期淹水9 d和渍水15 d对叶片的影响最严重、但超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性在苗期淹水6 d和渍水10 d时达到活性最高,表明涝渍胁迫时间短时,植物体内可以产生大量的抗氧化酶清除产生过多的活性氧物质;涝渍胁迫时间过长时,植物体内的抗氧化酶活性不足以抵抗逆境条件,使保护酶系统受损,加剧膜脂过氧化程度,导致叶片MDA含量增加。同时,叶片中脯氨酸和可溶性蛋白含量也随着胁迫时间的增加呈升高趋势,能够有效地保持细胞渗透势,维持细胞结构和功能。苗期涝渍胁迫处理对叶片造成的影响最大,拔节期次之,抽雄期影响较小。4、涝渍处理显著降低两个玉米的氮素积累和分配,苗期淹水9 d和渍水15 d对其影响最大。涝渍胁迫后玉米茎秆和叶片的氮素积累和分配增加,籽粒的氮素积累和分配低于对照处理。在不同生育时期涝渍胁迫后,两个玉米叶片中硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）活性均下降,其中苗期涝渍处理对其影响最显著,DMY1在苗期淹水9 d处理的NR和GS活性较对照处理下降38.21%和40.90%,KY16分别下降47.32%和46.11%,其次是拔节期,抽雄期影响较小。5、涝渍处理后,两个玉米品种的籽粒的Wmax、Gmax、Gave和P均显著下降,阻碍了籽粒灌浆进程,使玉米籽粒“库”没有充足的“源”物质供应,降低玉米穗长和穗粗,增加秃尖长,也造成玉米的穗粒数和百粒重降低,最终导致DMY1和KY16产量降低,其中在苗期淹水9 d和渍水15 d对其影响最显著,2018年,DMY1和KY16的产量分别较CK处理降低60.67%和61.15%、70.21%和71.65%。苗期淹水和渍水对穗部性状和产量的影响最大,其次是拔节期和抽雄期。

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摘要

Abstract

1 前言

1.1 研究目的与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 涝渍胁迫对作物农艺性状的影响

1.2.2 涝渍胁迫对作物抗氧化系统的影响

1.2.3 涝渍胁迫对作物光合特性的影响

1.2.4 涝渍胁迫对作物氮代谢的影响

1.2.5 涝渍胁迫对作物灌浆特性的影响

1.2.6 涝渍胁迫对作物产量及其构成因素的影响

1.3 技术路线图

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.2 试验设计

2.2.1 品种筛选试验

2.2.2 大田试验

2.3 测定指标及方法

2.3.1 株高和穗位高的测定

2.3.2 SPAD值的测定

2.3.3 干物质的测定

2.3.4 活性氧物质和抗氧化系统酶活性的测定

2.3.5 渗透调节物质的测定

2.3.6 气体交换参数的测定

2.3.7 光合酶的测定

2.3.8 茎秆穿刺强度和横折强度的测定

2.3.9 茎秆显微结构的测定

2.3.10 茎秆伤流强度的测定

2.3.11 植株氮素的测定

2.3.12 氮代谢关键酶的测定

2.3.13 灌浆速率的测定

2.3.14 穗部性状、产量及其构成因素的测定

2.4 数据分析

3 结果与分析

3.1 玉米品种涝渍抗性筛选

3.2 涝渍胁迫对玉米农艺性状的影响

3.2.1 对玉米株高和穗位高的影响

3.2.2 对玉米干物质积累与分配的影响

3.2.3 对茎粗、茎长、穿刺强度和横折强度的影响

3.2.4 对茎秆显微结构的影响

3.3 涝渍胁迫对玉米叶片抗氧化系统的影响

3.3.1 对活性氧物质和MDA含量的影响

3.3.2 对抗氧化酶活性的影响

3.4 涝渍胁迫对玉米叶片渗透调节物质的影响

3.5 涝渍胁迫对玉米叶片光合特性的影响

3.5.1 对SPAD值的影响

3.5.2 对气体交换参数的影响

3.5.3 对光合酶的影响

3.6 涝渍胁迫对玉米叶片氮代谢的影响

3.6.1 对氮素积累及转运的影响

3.6.2 对氮代谢关键酶的影响

3.7 涝渍胁迫对玉米灌浆特性、产量及其构成因素的影响

3.7.1 对灌浆速率的影响

3.7.2 对穗部性状的影响

3.7.3 对产量及其构成因素的影响

4 讨论

4.1 涝渍胁迫对玉米农艺性状的影响

4.2 涝渍胁迫对玉米抗氧化系统的影响

4.3 涝渍胁迫对玉米光合特性的影响

4.4 涝渍胁迫对玉米氮代谢的影响

4.5 涝渍胁迫对玉米籽粒灌浆特性的影响

4.6 涝渍胁迫对玉米产量及其构成因素的影响

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 田礼欣

导师: 李晶

关键词: 玉米,涝渍胁迫,干物质积累与分配,抗氧化系统,光合特性,产量

来源: 东北农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 气象学,农业基础科学,植物保护,农作物

单位: 东北农业大学

基金: 国家重点研发计划(2017YFD0300405)

分类号: S513;S422

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涝渍胁迫对玉米农艺性状、生理特性及产量的影响

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