土壤渍涝对玉米苗期生长及生理的影响机制

摘要

为了解决湖北玉米供需矛盾，促进当地种植制度多样化，发展玉米生产迫在眉睫。然而，湖北春季季节性涝渍严重影响春玉米出苗及苗期生长，使之难以搭建合理的群体结构，从而影响最终的玉米产量，因此苗期渍害成为阻碍湖北玉米发展的关键因素。本试验利用套盆法设置不同水分梯度:土壤含水量为最大持水量的34.3％±9.0％(W1),56.6％±8.6％(W2),73.1％±4.0％(W3),83.5％±3.8％(W4)，91.7％±1.7％(W5)共5种处理。采用登海9号和宜单629两个玉米品种，研究渍害胁迫对玉米生长和生理生化代谢的影响，确定造成玉米渍害的土壤水分范围，初步探明反映玉米渍害的敏感指标，为大田生产及耐渍玉米品种的选育提供指导意见。主要研究结果如下:
　　(1)处理W4、W5玉米地上部的株高、茎粗、叶面积、干重和根系的总根长、根体积、根表面积、根干重显著低于处理W3。整体来看，处理W4、W5的植株矮小，生物积累量也少。
　　(2)处理W4的宜单629和登海9号的叶片丙二醛(MDA)含量急剧增加，在五叶期达到最大值，分别比处理W3高出248.28％和182.46％;根系中丙二醛(MDA)含量在五叶期同样高出226.20％和283.50％。处理W5的丙二醛积累量甚至更多。可溶性蛋白和脯氨酸含量也不同程度地增加，进行渗透调节，以维持细胞内外渗透压的平衡。
　　(3)从三叶期到五叶期，登海9号的处理W4叶片和根系内超氧化物歧化酶(SOD)活性较对照W3分别极显著增加了120.47％、111.13％、176.26％和175.70％、231.37％、87.02％，过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽还原酶(GR)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性也显著高于对照W3。但六叶期，登海9号的处理W4叶片较对照W3增加了15.45％，并未达到显著水平，而根系内SOD活性对照W3显著降低了37.10％。这可能是随着渍害时间的延长，抗氧化系统酶活性开始降低，渍害胁迫打破了玉米幼苗原有的活性氧产生与消除的平衡(AOS)。
　　(4)六叶期，宜单629和登海9号的处理W4的SPAD值分别比对照W3减少27.45％和35.54％。同时，净光合速率(Pn)、瞬时水分利用效率(WUEI)都显著降低了35.18％、42.23％和32.18％、22.92％。气孔导度(Gs)显著降低了21.81％和36.73％，但其降低幅度小于净光合速率。胞间CO2浓度(Ci)却显著增加52.21％和13.96％，但蒸腾速率降低程度并未达到显著水平。
　　(5)根干重与总根长、根表面积、根体积为极显著正相关关系，与丙二醛含量、可溶性蛋白、脯氨酸含量、谷胱甘肽还原酶活性、抗坏血酸过氧化物酶活性为显著负相关关系。地上部干重与株高、茎粗、叶面积、SPAD值、过氧化氢酶活性呈极显著正相关，而与丙二醛含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、瞬时水分利用效率、过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶活性、抗坏血酸过氧化物酶活性呈极显著或显著负相关。
　　综上所述，本试验最终确定处理W4、W5使玉米幼苗发生渍害胁迫，即土壤含水量为田间最大持水量的80％以上造成玉米苗期渍害。处理W4、W5的丙二醛含量急剧增加，且较处理W1、W2、W3极显著增加，可以作为渍害胁迫的敏感指标。

目录

论文说明

声明

摘要

缩略语表

1 前言

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究动态及趋势

1．2．1 涝渍土壤的范围及成因

1．2．2 涝渍害胁迫对玉米幼苗的影响

1．3．3 玉米耐渍性的鉴定

1．3．4 不同化学调控剂对玉米幼苗的影响

1．3 研究内容及思路

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究思路

1．4 项目来源

2 材料与方法

2．1 供试材料

2．2 试验设计

2．3 测定项目及方法

2．3．1 根形态指标

2．3．2 株高和叶面积

2．3．3 地上部干重及根干重

2．3．4 叶绿素含量(SPAD值)

2．3．5 单叶净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、瞬时水分利用效率(WUEI)

2．3．6 丙二醛含量测定

2．3．7 脯氨酸含量测定

2．3．8 可溶性蛋白含量测定

2．3．9 抗氧化酶活性

2．4 数据处理与分析

3 结果与分析

3．1 不同土壤水分含量对玉米苗期形态指标的影响

3．1．1 不同土壤水分含量对玉米苗期根系形态指标的影响

3．1．2 不同土壤水分含量对玉米苗期地上部形态指标的影响

3．2 不同土壤水分含量对玉米苗期生理指标的影响

3．2．1 不同土壤水分含量对膜透性及调节物质的影响

3．2．2 不同土壤水分含量对抗氧化酶系统的影响

3．3 不同土壤水分含量对光合特性相关指标的影响

3．3．1 不同土壤水分含量对SPAD值的影响

3．3．2 不同土壤水分含量对净光合速率的影响

3．3．3 不同土壤水分含量对气孔导度的影响

3．3．4 不同土壤水分含量对胞间CO2浓度的影响

3．3．5 不同土壤水分含量对蒸腾速率的影响

3．3．6 不同土壤水分含量对瞬时水分利用效率的影响

3．4 干物质量与相关指标的相关性分析

3．4．1 根干重与根系主要指标的相关性分析

3．4．2 地上部干重与主要指标的相关性分析

4 讨论

4．1 不同土壤含水量对苗期玉米形态指标的影响

4．2 不同土壤水分含量对玉米苗期生理指标的影响

4．2．1 不同土壤水分含量对膜透性及调节物质的影响

4．2．2 不同土壤水分含量对抗氧化酶系统的影响

4．2．3 不同土壤水分含量对光合系统的影响

5 结论

参考文献

致谢