KP化控剂对玉米叶片、茎秆理化及根系伤流的调控机制

摘要

玉米是黑龙江省第一大粮食作物，近年来，随着种植密度的不断提高，倒伏已成为影响玉米产量的重要因素之一。本研究在于探究试验室自配的DCPTA和ETH复配剂(KP)对玉米茎秆、根系和光合性能的影响以及与倒伏率的关系，明确KP调控茎秆和根系抗倒伏能力的力学机制及对玉米增产的可行性，为生产上合理运用化控剂提供理论依据。试验以东农253为试验材料，在玉米6叶期喷施吨田宝(DTB)和KP，对照为清水(CK)。分别在玉米拔节期、抽雄吐丝期、灌浆初期、乳熟期和完熟期进行取样分析，试验从茎秆及根系抗倒伏性能、茎秆理化特性、根系伤流液特性、叶片光合性能、籽粒灌浆及产量等方面展开，研究结果表明: 1.喷施KP降低了植株高度、穗位高、穗高系数、基部节间长度、重心、倒伏率，而茎粗、茎粗系数、穿刺强度、弯折强度、入土气生根条数、深度、直径和干重增加。相关性分析表明，玉米茎杆及根系抗倒伏特性与实际倒伏率密切相关，KP处理显著提高了玉米茎杆及根系抗倒伏特性，降低了田间实际倒伏率。KP对玉米强茎促根的效果优于DTB。 2.喷施KP可显著提高茎秆4-香豆酸:CoA连接酶(4CL)和肉桂醇脱氢酶(CAD)活性，纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、茎秆抗折力和抗倒伏指数提高，实际倒伏率降低显著，相关分析表明，茎秆抗倒伏指数与木质素含量、半纤维素含量呈极显著正相关（相关系数分别是0.67和0.64）;茎秆抗折力与纤维素含量呈极显著正相关（相关系数为0.89）;木质素含量与CAD活性呈极显著正相关（相关系数为0.89），与4CL活性呈显著正相关（相关系数为0.51），而与苯丙氨酸转氨酶(PAL)和酪氨酸解氨酶(TAL)活性均没有显著相关性。6叶期喷施KP通过提高茎秆木质素合成相关酶的活性（特别是CAD和4CL的活性），改善茎秆纤维品质性状，显著增强了春玉米茎秆的抗倒伏能力。 3.KP可提高春玉米根系伤流量，特别是生育后期的流量;提高了伤流液中矿质元素的流量，氨基酸的总流量也得到相应的提高，特别是丝氨酸的流量。内源激素IAA、CTK和ABA流量在各时期均有增加，GA流量在乳熟期得到显著提高，拔节期、抽雄吐丝期和灌浆初期均低于对照，之后得到显著提高;对内源激素比值均有不同程度的影响，改变了激素间的平衡水平;提高了行粒数和百粒重，提高了籽粒产量。相关性分析表明，玉米根系伤流量及其组分与产量密切相关，表明KP具有调控根系伤流量、矿质元素和内源激素流量的作用，对促进地上部生长发育和产量的形成有重要作用。 4.KP处理也显著提高了叶片叶绿素含量、净光合速率以及PEP羧化酶和RuBP羧化酶的活性，相关性分析表明，叶片SPAD、PEPc、RuBPc和Pn均与产量呈极显著正相关，且在不同生育时期相关系数有所差异。 5.灌浆速率与产量的形成密切相关，KP提高了整个灌浆期的灌浆速率，对于行粒数和百粒重也有显著的提高，但对有效穗数和穗行数的提高效果不显著。最终KP处理理论产量最高为11980.73 kg/hm2。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 研究的目的与意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 密植增产技术

1．2．2 化控调节技术

1．2．3 化控剂对玉米光合性能的影响

1．2．4 化控剂对产量的影响

1．3 研究的技术路线

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．3．1 茎秆性状指标测定

2．3．2 根系性状指标的测定

2．3．3 光合系统指标测定

2．3．4 籽粒灌浆相关指标测定

2．3．5 产量及其构成因素测定

2．3．6 数据处理与分析

3 结果与分析

3．1 KP对农艺性状的影响

3．1．1 KP对玉米田间倒伏率的影响

3．1．2 株高、穗位高及茎粗的变化

3．2 KP对茎秆力学特性的影响

3．2．1 茎秆重心高度的变化

3．2．2 茎秆节间长度的变化

3．2．3 茎秆穿刺强度的变化

3．2．4 茎秆弯折强度的变化

3．2．5 玉米茎秆抗倒伏指数的变化

3．2．6 玉米茎秆相关性状与倒伏率的相关性分析

3．3 KP对茎秆理化特性的影响

3．3．1 茎秆纤维素含量的变化

3．3．2 茎秆半纤维素的变化

3．3．3 茎秆木质素的变化

3．3．4 茎秆木质素合成关键酶活性的变化

3．3．5 茎秆木质素合成相关酶活性与木质素含量的相关性分析

3．3．6 纤维素、半纤维素与抗倒伏能力的相关性分析

3．4 KP对入土气生根性状的影响

3．4．1 入土气生根条数

3．4．2 入土气生根深度

3．4．3 入土气生根直径

3．4．4 入土气生根干重

3．4．5 玉米根系相关性状与倒伏率的相关性分析

3．5 KP对根系伤流液特性的影响

3．5．1 根系伤流量的变化

3．5．2 根系伤流中矿质元素流量的变化

3．5．3 根系伤流中氨基酸流量的变化

3．5．4 根系伤流中内源激素流量的变化

3．5．5 根系伤流中内源激素比值的变化

3．6 KP对叶片光合性能的影响

3．6．1 叶面积指数(LAI)的变化

3．6．2 叶绿素SPAD值的变化

3．6．3 净光合速率Pn的影响

3．6．4 叶片PEP羧化酶活性的变化

3．6．5 叶片RuBP羧化酶活性的变化

3．7 KP对籽粒灌浆特性的影响

3．7．1 百粒重的变化

3．7．2 灌浆速率的变化

3．8 KP对产量的影响

3．8．1 产量的变化

3．8．2 光合指标与产量的相关性分析

3．8．3 根系伤流量及其组分与产量的相关性分析

4 讨论

4．1 KP对玉米茎秆性状的影响

4．2 KP对玉米茎秆纤维品质性状的影响

4．3 KP对玉米气生根性状的影响

4．4 KP对根系伤流液特性的影响

4．5 KP对玉米光合性能的影响

4．6 KP对玉米产量的影响

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文