硅影响大葱产量品质形成的生理机制研究

摘要

硅作为有益元素，可促进多种作物的生长发育，并提高作物产量，改善产品品质，但关于大葱对硅的反应尚未见报道。为此，本研究以‘天光’和‘章丘’两个不同类型大葱品种为试材，以Na2SiO3·9H2O为硅源，通过盆栽Hoagland营养液培养和大田土壤栽培相结合的方法，分别研究了营养液不同硅(Si)水平（0、0.6、1.2、1.8mmol/L）和土壤不同施硅（SiO2计）量(0、10、20、30kg/667m2)对大葱生长、产量品质及某些生理特性的影响。主要研究结果如下:
　　1.‘天光’和‘章丘’两品种大葱株高、假茎长、假茎粗、植株干重等均随营养液硅浓度升高而增加，至1.2mmol/L时表现较好，两品种大葱单株产量分别较不施硅对照(CK)提高19.41％和30.85％，继续增加硅浓度达1.8mmol/L时，产量有所降低，但仍较CK分别提高12.31％和22.79％。‘天光’和‘章丘’两品种大葱大田栽培施硅量(SiO2)以20kg/667m2较好，增产率分别达15.43％和25.69％。适量施硅还显著提高了大葱游离氨基酸、可溶性糖、丙酮酸等含量，表明施硅有利于改善大葱品质。
　　2.施硅提高了大葱叶片叶绿素和类胡萝卜素含量，并增强了植株对强光的利用效率，提高叶片光合速率，两品种大葱均在1.2mmol/L处效果较好，‘章丘’大葱光合速率高于‘天光’大葱;施硅显著降低两品种大葱蒸腾速率，均在1.8mmol/L处较低，‘天光’大葱和‘章丘’大葱分别较对照降低了23.45％和25.86％。在夏季高温条件下，两品种大葱均出现午休现象，外源硅提高大葱叶片的Fv/Fm、ψpsⅡ值，降低了NPQ值，减轻午休现象，有利于同化物的生产和积累。
　　3.随营养液硅水平的升高，两品种大葱各器官硅含量均显著增加，在1.8mmol/L处理时达最高，而钾含量则与之相反，氮、磷含量则呈先上升后下降的趋势，均在1.2mmol/L含量较高;由于施硅促进了大葱生长，所以大葱对硅及氮、磷、钾的吸收量则均随硅水平升高呈增加的趋势。
　　4.适当提高供硅水平，可显著促进大葱氮素利用，在大葱叶片速生期，施硅显著提高了两品种大葱根系和叶片NR、GS、GOGAT和GDH活性，进而显著提高大葱对硝态氮的同化以及促进铵态氮生成氨基酸，提高了大葱游离氨基酸和可溶性蛋白质的含量，两品种大葱多在1.2mmol/L处较高，并且‘章丘’大葱要比‘天光’大葱的促进效果更为明显，表明硅对‘章丘’大葱的影响更为显著。
　　5.干旱胁迫显著增加‘天光’大葱叶片O2产生及H2O2和MDA含量;叶片SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性在干旱胁迫初期增强，随时间延长急剧下降;同时，AsA-GSH循环遭受破坏。外源施入1.2mmol/L硅能显著增强大葱叶片的抗氧化酶活性，降低ROS水平，减轻膜脂过氧化程度，维持AsA-GSH循环稳定性，缓解干旱胁迫对大葱叶片造成的伤害，增强其耐旱性。

目录

声明

英文缩写符号及英文对照表

摘要

1 前言

1．1 大葱的生物学特性

1．2 植物硅素营养的生理效应

1．2．1 硅在植物中的含量与吸收

1．2．2 硅能调节植物光合作用和蒸腾作用

1．2．3 硅素影响植物对氮、磷、钾及微量元素含量的吸收

1．2．4 硅素对植物非生物胁迫的影响

1．2．5 硅对水稻生物胁迫的影响

1．2．6 硅素对植物的生长及产量品质的影响

1．3 本研究的目的意义

2 材料与方法

2．1 试验设计

2．1．1 盆栽试验

2．1．2 大田试验

2．2 测定方法

2．2．1 植株生长量及产量测定

2．2．2 叶片色素含量及光合参数的测定

2．2．3 矿质元素含量的测定

2．2．4 植株氮代谢相关酶及根系活力测定

2．2．5 抗氧化物质的测定

2．2．6 假茎品质的测定

2．3 数据处理

3 结果与分析

3．1 硅对大葱生长及产量品质的影响

3．1．1 硅对盆栽大葱生长量的影响

3．1．2 硅对盆栽大葱产量品质的影响

3．1．3 硅对大田大葱产量品质的影响

3．1．4 硅对大田大葱假茎品质的影响

3．1．5 硅对大田大葱产量的影响

3．2 硅对大葱主要矿质元素吸收分配特性的影响

3．2．1 硅对大葱不同时期根系活力的影响

3．2．2 硅对大葱植株硅吸收分配的影响

3．2．3 硅对大葱植株氮磷钾吸收利用特性的影响

3．3 硅对大葱氮代谢的影响

3．3．1 硅对大葱氮代谢相关酶活性的影响

3．3．2 硅对盆栽大葱铵态氮及硝态氮含量的影响

3．3．3 硅对盆栽大葱游离氨基酸和可溶性蛋白含量的影响

3．4 硅对大葱叶片水气交换及叶绿素荧光参数的影响

3．4．1 硅对盆栽大葱不同时期叶片色素含量的动态影响

3．4．2 硅对大葱不同时期光合速率的影响

3．4．3 硅对大葱不同时期蒸腾速率的影响

3．4．4 硅对越夏期大葱光合参数日变化的影响

3．4．5 硅对越夏期大葱叶片蒸腾作用日变化的影响

3．4．6 硅对越夏期大葱叶片叶绿素荧光参数日变化的影响

3．5 外源硅水平对大葱耐旱性的影响

3．5．1 干旱胁迫下硅对大葱叶片SOD、POD及CAT酶活性的影响

3．5．2 干旱胁迫下硅对大葱叶片活性氧水平及MDA含量的影响

3．5．3 干旱胁迫下硅对大葱叶片抗坏血酸循环的影响

3．5．4 干旱胁迫下硅对大葱叶片谷胱甘肽循环的影响

4 讨论

4．1 外源硅水平对大葱氮磷钾硅吸收分配特性的影响

4．2 硅提高大葱产量品质的生理机制

4．3 硅增强大葱耐旱性的生理基础

5 结论

参考文献

致谢

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