高锌胁迫对不同品种大白菜产量和品质的影响

摘要

锌是植物必需的营养元素，同时也是一种常见的环境有毒重金属元素。近年来，一方面我国不少地区发现作物微量元素锌缺乏，严重地影响了当地居民尤其是少年儿童的身体健康；另一方面我国菜园土由于施肥、污泥灌溉、农药、生活垃圾、工业“三废”排放等，存在不同程度的重金属Zn、Cd、Cu等污染，已造成了蔬菜减产和品质降低。大白菜是我国重要的蔬菜作物，为我国南北冬春两季日常食用的主要菜类，其品质直接关系到人体健康。通常，在重金属胁迫下，作物生物化学或者分子机制上会发生一系列的变化，以适应或者忍受重金属毒害，但不同种类作物或同一种类不同品种的作物对重金属的适应能力和抗性具有明显的差异。本论文采用6个品种大白菜水培试验和4个品种大白菜土培根袋试验，系统地研究了高Zn胁迫对不同品种大白菜生长，生理代谢指标，养分吸收的影响；高Zn胁迫下大白菜根际土与非根际土中碱解N、有效P、速效K、有效Zn含量的变化规律，不同品种对重金属Zn的抗性、耐性差异，吸收积累Zn的特点，以期为重金属锌污染地区菜园土壤的合理利用以及筛选高抗性、低富集重金属Zn的大白菜品种提供理论依据。本试验的主要研究结果如下：1.不同品种大白菜对高Zn胁迫生长反应不同。高Zn胁迫显著抑制了水培大白菜的生长(生物量最大降低率地上部为38.33﹪～75.91﹪，根系为50.32﹪78.08﹪)，随Zn胁迫的增加，大白菜株高、根长、叶片数、地上部及根系鲜重均明显降低。6个品种大白菜地上部鲜重和根系鲜重与Zn浓度呈负相关。根系耐性指数在各Zn浓度下均小于1.0，而大于0.5。丰抗78和丰园高抗1号2个品种在各Zn浓度下均具有较长的株高、根长，较大的地上部鲜重、根系鲜重，较多的叶片数，较大的耐性指数，其次是品种丰抗90和丰抗80。 土培下，Zn2+在0～0.5mmol·kg-1时促进了大白菜的生长，最大生物量增量地上部为4.75﹪～18.92﹪，根系为6.62﹪～24.07﹪。当Zn2+≥1.0mmol·kg-1时，白菜的生长受到抑制，最大生物量降低量地上部为36.6﹪～58.82﹪，根系为26.68﹪～54.87﹪。4品种大白菜根系耐性指数在Zn2+≤1.0mmol·kg-1时都大于1.0；Zn2+＞1.0mol·kg-1，根系耐性指数小于1.0，且随Zn浓度增加而降低。在各Zn浓度下，品种丰抗78和丰园高抗1号具有较长的株高、根长，较大的地上部鲜重、根系鲜重、根系耐性指数。 2.高Zn胁迫明显影响了植物体内的生理代谢活动，且不同品种各种生理指标差异显著。水培6个品种大白菜叶片SOD、POD的活性变化大体呈现出2种趋势：品种丰抗78、丰抗80、丰园高抗1号叶片SOD、POD活性随Zn浓度的升高而升高，其余3个品种随Zn浓度的升高叶片SOD、POD活性先增加然后下降。6个品种的叶片脯氨酸含量随Zn浓度的增加，均先缓慢增加，后急剧升高；根系活力随Zn浓度增加均先急剧下降，后趋于平缓下降。土培4个品种大白菜叶内SOD、POD活性，根系活力、脯氨酸含量和叶绿素a含量均随Zn浓度的升高先升高，在Zn浓度0.5mmol·kg-1时达到最高，后下降。叶绿素b受Zn浓度的影响不大。以品种丰抗78、丰园高抗1号SOD、POD活性，根系活力、脯氨酸含量和叶绿素a、叶绿素b居于4品种最高或次高。土培与水培的结果基本一致。 3.高Zn胁迫下不同品种大白菜体内养分含量不同，对Zn的吸收、富集也不相同。水培6个品种大白菜地上部和根系Zn含量随Zn浓度的增加而升高；地上部Zn积累量(pot)均随Zn浓度的增加先增加后降低；而根系Zn积累量，除了品种丰抗78和丰园高抗1号随Zn浓度的增加外，其余4个品种随Zn浓度的增加先增加后降低；S/R值随Zn浓度的增加而降低，品种丰园高抗1号和丰抗78地上部Zn的含量、积累量和转运率明显高于其他4个品种。 土培4个品种大白菜地上部N、K含量均随Zn浓度的升高而升高，第二次的N、K含量明显低于第一次的。4个品种大白菜地上部、根系P含量随Zn胁迫的增加先增加后下降，且第二次的P含量明显高于第一次的。根系N、K含量随Zn浓度的增加，变化比较复杂。各个Zn浓度下，以生物量较大的丰抗78和丰园高抗1号2个品种的地上部N、P、K含量均居于4个品种最高和次高。大白菜地上部和根系Zn含量均随Zn胁迫的增加而增加，各Zn浓度下，丰园高抗1号、丰抗78两个品种地上部Zn含量、Zn转运系数明显高于其它2个品种。 4.高Zn胁迫下根际与非根际土壤有效N、P、K、Zn表现出不同的变化规律。随Zn浓度的升高，4个品种大白菜的根际土与非根际土碱解N、速效K含量先降低后升高，在Zn浓度0.5mmol·kg-1时达到最低。不同品种大白菜根际土与非根际土有效P含量则随Zn浓度的增加而增加或先增加后降低。4个品种大白菜根际与非根际土的有效Zn含量均随Zn胁迫的增加而增加。以抗性较好的丰园高抗1号、丰抗78的根际、非根际土有效P含量在各Zn浓度下处于较高或最高水平；地上部N、K、Zn含量较高的丰园高抗1号、丰抗78的根际土与非根际土碱解N、速效K、有效Zn含量在各Zn浓度下则处于较低或最低水平，此结果与植株体内N、K、Zn含量的变化趋势相呼应。4个品种大白菜的非根际土碱解N、有效P、速效K、有效Zn含量随Zn胁迫增加的变化趋势跟根际土是一致的。第二次的非根际土养分含量明显低于第一次的，是非根际土养分向根际土迁移的结果。 5.高Zn胁迫均不同程度降低了大白菜营养品质。4个品种大白菜叶的还原性糖含量随Zn胁迫的增加而降低或先增加后降低；Vc、游离氨基酸含量和水分系数随Zn胁迫的增大，先升高后降低。丰园高抗1号和丰抗78的叶还原性糖含量、含水量在各Zn浓度下均高于其他2个品种的。丰抗90的叶Vc、氨基酸含量在各Zn浓度下均处于最高，其次是丰园高抗1号、丰抗78，丰抗80的Vc、游离氨基酸含量在各Zn浓度下为最低。 6.根据6个品种大白菜水培试验、4个品种大白菜土培试验的结果，综合大白菜的抗性、耐性、产量、品质及Zn的积累等指标，可得出，在不使用Zn的地区以丰抗78和丰园高抗1号2个品种为富Zn蔬菜栽培品种，同时可以获得高产优质。在重金属Zn污染地区建议选择Zn转运率、积累量均低的丰抗90为大白菜栽培品种，可获得较高产量、品质及低富集重金属Zn大白菜商品，实现轻度重金属Zn污染菜园土上大白菜的安全生产。

目录

文摘

英文文摘

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第一部分文献综述 高锌胁迫对作物产量和品质影响的研究进展

引言

第二部分高锌胁迫对6个品种大白菜筛选试验

第三部分高锌胁迫对4个品种大白菜产量、品质的影响

第一章材料与方法

第二章高锌胁迫对不同品种大白菜生长的影响

第三章高锌胁迫对不同品种大白菜生理生化的影响

第四章高锌胁迫对不同品种大白菜养分吸收的影响

第五章高锌胁迫对不同品种大白菜土壤养分含量的影响

第六章高锌胁迫对不同品种大白菜品质的影响

第七章结论

参考文献

致谢

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