干旱胁迫对大豆抗旱生理指标及产量和品质影响

摘要

为明确东北地区干旱胁迫对大豆产量、品质及抗旱生理指标的影响，于2011～2013年采用PEG6000营养液浇灌，在苗期、花荚期和鼓粒期模拟干旱胁迫的方法，对大豆品质性状如氨基酸、蛋白质、脂肪和脂肪酸，以及产量性状、生理生化指标及五种矿质元素吸收和分配等进行研究，从而阐明大豆抗旱品种和敏感品种的抗旱机制，具体结果如下:
　　干旱胁迫条件引起脂质过氧化，MDA含量升高，同时游离脯氨酸、可溶性糖含量增加，抗氧化酶活性提高。渗透调节物质特别是游离脯氨酸在提高作物抗旱能力方面的作用比抗氧化酶大，抗氧化酶中则以SOD作用最大，其次是CAT和POD。
　　大豆植株干物质的积累符合Logistic方程变化规律，卡方检验证明方程是可用的。干旱胁迫主要影响干物质的积累速率，平均增长速率和最大增长速率均降低，导致干物质积累量减少，生物产量降低。大豆经济产量与叶片、根系的Logistic曲线方程系数相关显著，而与叶柄、茎秆的方程参数无关，证明叶片和根系是影响大豆产量的主要因素。干旱胁迫使同化产物积累量减少，根系吸收养分能力降低，粒/叶比显著下降，使物质在非收获器官中大量积累。
　　干旱胁迫使营养器官物质输出率降低，而物质输出率与产量和品质之间关系密切。干旱胁迫主要阻碍叶片和根系中物质的输出。叶片物质输出率与经济产量关系密切，叶柄物质输出率与品质相关紧密。
　　干旱胁迫影响矿质元素吸收和分配，矿质元素的吸收通量降低，叶柄和茎秆运输养分能力下降，成熟期滞留在秸秆中的矿质元素大量增加，导致元素有效利用率降低。N、P、K与产量和品质关系密切，Mg和Ca次之。干旱胁迫对矿质元素吸收的影响顺序为N＞P和K＞Mg＞Ca，对矿质元素在作物体内运输的影响顺序为K＞P=N＞Mg＞Ca。干旱主要阻碍叶片中矿质元素的输出，其次是叶柄和茎秆，对根系影响较小。
　　干旱胁迫使花、荚大量脱落，瘪荚数增加，百粒重、单株粒数、单株荚数降低，经济产量和收获指数降低;经济产量和生物产量随胁迫强度提高而下降，二者间呈负相关;干旱胁迫条件下合丰47单株荚数和单株粒数降低明显，而垦丰16百粒重降低较严重。苗期干旱粒重降低明显，花荚期和鼓粒期干旱荚数和粒数降低显著。
　　干旱胁迫严重影响大豆的品质。干旱胁迫条件下大豆籽粒蛋白质和脂肪含量提高，蛋脂总量增加，绝大多数氨基酸含量显著下降，但并不改变EAA/NEAA比例。干旱胁迫条件下垦丰16油酸、合丰47亚油酸含量提高，其他脂肪酸含量降低或保持不变。苗期干旱胁迫对大豆籽粒大量矿质营养影响较小，生殖生长期干旱使大豆籽粒磷、镁含量增加，钙含量降低。从“抗旱指数”来看，干旱胁迫对产量的影响大于对品质的影响。干旱胁迫使大豆产量降低，品质变劣。
　　与垦丰16相比，合丰47抗旱性更强。表现在同等胁迫条件对垦丰16产量和品质的影响比合丰47更严重。同等胁迫条件对垦丰16渗透调节物质含量、抗氧化酶活性、脂质过氧化水平、干物质积累、营养器官物质输出率、粒/叶比及矿质元素的吸收和运输的影响明显重于合丰47。相关分析表明作物的生理生化过程，物质的吸收、运输和分配，矿质元素代谢是影响产量和品质的主要因素。
　　从产量、品质、干物质积累、物质输出率、粒/叶比及矿质元素的吸收和分配等多个参数均可以看出，同等胁迫条件如果发生在鼓粒期影响最重，其次是花荚期，苗期影响最小。说明鼓粒期是大豆的需水关键期，此时对干旱反应最敏感。
　　多数调查参数与胁迫强度间的关系为:鼓粒期轻微干旱就降低到较低水平，随胁迫强度增加不再降低;花荚期和苗期呈直线或二次曲线关系。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 研究的目的意义

1．2 国内外研究动态

1．2．1 干旱胁迫危害机理

1．2．2 植物适应水分胁迫机理

1．2．3 干旱胁迫的影响

2 材料与方法

2．1 供试品种

2．2 试验方法

2．2．1 试验设计

2．2．2 管理方法

2．3 取样及测定方法

2．3．1 取样方法

2．3．2 测定方法

2．4 数据处理

3 结果与分析

3．1 干旱胁迫对大豆抗旱生理指标的影响

3．1．1 干旱胁迫对叶绿素、渗透调节物质、抗氧化酶活性及MDA影响

3．1．2 干旱胁迫对干物质累积和分配影响

3．1．3 干旱胁迫对营养器官干物质输出率的影响

3．1．4 干旱胁迫对N、P、K、Ca、Mg吸收和分配的影响

3．2 干旱胁迫对大豆产量的影响

3．2．1 干旱胁迫对大豆形态指标的影响

3．2．2 干旱胁迫对大豆产量及产量构成的影响

3．3 干旱胁迫对大豆品质的影响

3．3．1 干旱胁迫对籽粒蛋白质和氨基酸含量影响

3．3．2 干旱胁迫对大豆籽粒脂肪及脂肪酸含量的影响

3．3．3 干旱胁迫对蛋脂总量的影响

3．3．4 水分胁迫对籽粒P、K、Ca、Mg含量的影响

3．4 相关分析

3．4．1 产量性状与品质性状间的关系

3．4．2 品质性状间的关系

3．4．3 物质输出率与产量、品质问关系

3．4．4 物质输出率与粒/叶比间的关系

3．4．5 粒/叶比与产量及品质间的关系

3．4．6 N、P、K、Ca、Mg分配比例与产量、品质的关系

4 讨论

4．1 干旱胁迫对大豆品质的影响

4．2 干旱胁迫对大豆产量及源、库、流的影响

4．3 干旱胁迫对大豆矿质元素吸收和分配的影响

4．4 干旱胁迫对叶绿素含量影响

4．5 干旱胁迫对大豆渗透调节物质的影响

4．6 干旱胁迫对大豆保护酶系统的影响

5 结论

6 创新点

致谢

参考文献

攻读博士学位期间发表的学术论文