硅对生姜生长及生理特性的影响

论文摘要

生姜(Zingiber officinale Rosc.)是生长期较长且需肥量较高的作物,长期以来,生姜栽培多注重氮、磷、钾肥的投入,致使其茎秆变软,抗病虫能力下降,产量品质降低。前人研究表明,硅可延缓作物基部叶片的衰老,提高光合速率,并增强作物的抗逆性。但关于生姜对硅素的反应尚未见报道。为此,本研究采用营养液加硅水培方法〔CK(0)、T1(1.0 mmol/L)、T2(1.5 mmol/L)、T3(2.0 mmol/L)〕和大田增施硅肥试验〔CK’(0)、T’1(50 kg/666.7m2)、T’2(100 kg/666.7m2)、T’3(150 kg/666.7m2)〕相结合,研究了硅对生姜矿质元素吸收分配特性的影响,分析了硅与生姜的生长发育、产量品质及光合荧光特性的关系。主要研究结果如下:1.生姜植株含硅量达2%～5%,可判定为喜硅作物,但器官硅含量由高及低依次:根>叶>根茎>茎。营养液补充硅素,可提高植株各器官的硅(SiO2)含量,各器官硅含量与植株平均硅含量密切相关,但综合分析,上位叶硅含量作为诊断生姜硅素营养状况较为理想。2.营养液水培试验证明,施硅提高了植株中N、P含量及吸收量。生姜长至115 d后,T1、T2、T3处理生姜幼苗氮、磷吸收量分别比CK增加13.1%、27.1%、35.2%和18.6%、39.5%、52.3%。同时降低了植株中K含量,但由于施硅促进了植株的生长,从而植株对钾的吸收量并未降低。3.硅对生姜有明显的促长作用,大田和水培试验均证明,施硅可增加生姜株高、茎粗及各器官的生物量。大田增施硅肥还可增加植株的叶片数和分枝数。生姜收获时,T’1、T’2、T’3的分枝数分别比CK’增加了8.3%、18.3%、13.3%,其产量分别达76926.9、86542.8和78850.1 kg/hm2,分别比CK’产量66926.4 kg/hm2增加14.9% , 29.3%和17.8%。4.施硅对生姜叶片叶绿素含量没有显著影响,但可提高叶片类胡萝卜素含量,增强了植株对强光的利用能力,显著提高了生姜叶片光合作用的饱和光强、CO2羧化效率(CE)及光合速率。另外,硅素还提高了生姜叶片原初光能转换效率、光合电子传递量子效率,光化学猝灭系数,降低午间光抑制程度。5.施硅降低了生姜叶片的蒸腾速率(Tr),提高了水分利用效率(WUE)。11:00点T1、T2、T3的生姜叶片Tr分别比CK低6.3%、17.1%和19.2%,WUE分别比CK高23.1%、55.9%和54.8%。6.施硅显著提高了生姜抗逆性。高温、干旱胁迫后施硅显著提高了生姜叶片的CAT、POD活性,同时降低了叶片MDA含量。高温胁迫下,T1、T2和T3的叶片丙二醛含量较对照降低8.8%、19.2%和23.8%,从而降低了生姜膜伤害程度。7.硅肥不仅提高了生姜的产量,还改善了生姜品质。T’1、T’2和T’3处理根茎干物质含量分别比CK’增加了17.5%、20.1%和8.7%。同时挥发油含量也以T’2处理较高,比对照增加25.0%。8.通过综合分析,生姜营养液水培的硅素水平以1.5～2.0 mmol/L较为适宜;生姜大田硅肥(有效SiO2含量28%)合理施用量为100 kg/666.7m2左右。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 硅在植物中的含量和分布
• 1.2 植物硅素营养的生理效应
• 1.2.1 硅素对植物的形态结构产生影响
• 1.2.2 硅素影响植物对氮、磷、钾及微量元素的吸收
• 1.2.3 硅素能调节植物的光合作用和蒸腾作用
• 1.2.4 硅素能增强植物抗倒性和抗旱性
• 1.2.5 硅素能增强植物的抗病虫害能力
• 1.2.6 硅素与植物生长及产量品质的关系
• 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 水培实验
• 2.1.2 大田实验
• 2.2 测定方法
• 2.2.1 矿质元素含量的测定
• 2.2.1.1 植株中硅含量的测定
• 2.2.1.2 土壤中硅含量的测定
• 2.2.1.3 氮、磷、钾、钙、镁大量元素含量的测定
• 2.2.3 生理指标的测定
• 2.2.3.1 叶绿素含量的测定
• 2.2.3.2 叶绿体膜ATPase 活性的测定
• 2.2.3.3 SOD、POD、CAT、APX 活性的测定
• 2.2.3.4 丙二醛（MDA）含量
• 2.2.3.5 硝酸还原酶（NR）活性的测定
• 2.2.3.6 根系活力的测定
• 2.2.3.7 脯氨酸（Pro）含量的测定
• 2.2.4 光合及荧光指标的测定
• 2 羧化效率（CE）'>2.2.4.1 光合速率（Pn）、表观量子效率（AQY）与CO₂羧化效率（CE）
• 2.2.4.2 叶绿素荧光参数的测定
• 2.2.5 品质指标的测定
• 2.2.5.1 可溶性糖和淀粉含量
• 2.2.5.2 可溶性蛋白的含量
• 2.2.5.3 Vc 的测定
• 2.2.5.4 游离氨基酸的测定
• 2.2.5.5 粗纤维含量的测定
• 3 结果与分析
• 3.1 营养液硅素水平对生姜生长及硅含量的影响
• 3.1.1 硅对生姜生物量的影响
• 3.1.2 硅对生姜植株体内硅含量的影响
• 3.1.3 生姜不同器官硅素的吸收分配特点
• 3.1.4 生姜不同器官硅含量与植株含硅率的相关性分析
• 3.2 营养液硅素水平对生姜叶片色素及水气交换特性的影响
• 3.2.1 对生姜叶片叶绿素及类胡萝卜素含量的影响
• 2+-ATPase 和Ca²⁺-ATPase 活性的影响'>3.2.2 对生姜叶片叶绿体膜Mg²⁺-ATPase 和Ca²⁺-ATPase 活性的影响
• 3.2.3 硅素水平对生姜叶片光合速率的影响
• 3.2.4 硅素水平对生姜叶片Pn-PFD 响应特性的影响
• 2 响应的特性影响'>3.2.5 硅素水平对生姜叶片Pn-CO₂响应的特性影响
• 3.2.6 硅素水平对生姜叶片蒸腾速率和水分利用效率的影响
• 3.3 营养液硅素水平对生姜叶片叶绿素荧光参数的影响
• 3.3.1 硅对生姜叶片Fv/Fm 和φPSⅡ的影响
• 3.3.2 硅对生姜叶片qP 和NPQ 影响
• 3.4 对生姜根系活力和硝酸还原酶活性的影响
• 3.5 营养液硅素水平对生姜植株矿质元素吸收利用特性的影响
• 3.5.1 硅对生姜氮素代谢的影响
• 3.5.1.1 不同器官的氮素含量
• 3.5.1.2 不同器官氮素分配率
• 3.5.2 硅对生姜磷素代谢的影响
• 3.5.2.1 不同器官的磷素含量
• 3.5.2.2 不同器官磷素分配率
• 3.5.3 硅对生姜钾素代谢的影响
• 3.5.3.1 不同器官的钾素含量
• 3.5.3.2 不同器官钾素分配率
• 3.6 营养液硅素水平对生姜抗逆性的影响
• 3.6.1 营养液硅素水平对高温胁迫下生姜抗性的影响
• 3.6.1.1 高温胁迫下硅对生姜叶片APX、SOD、POD、CAT 活性的影响
• 3.6.1.2 高温胁迫下硅对生姜叶片MDA 含量的影响
• 3.6.2 硅对干旱胁迫下生姜抗性的影响
• 3.6.2.1 硅对干旱胁迫下生姜叶片SOD、POD、CAT 活性的影响
• 3.6.2.2 硅对干旱胁迫下生姜叶片MDA 含量的影响
• 3.7 大田增施硅肥对生姜生长及产量品质的影响
• 3.7.1 对生姜生长的影响
• 3.7.2 对生姜产量的影响
• 3.7.3 对生姜品质的影响
• 4 讨论
• 4.1 硅促进生姜生长的原因
• 4.2 硅增强生姜叶片光合作用的生理机制
• 4.3 硅对生姜叶片水分利用效率的影响
• 4.4 硅与生姜植株抗逆性的关系
• 4.5 生姜植株体硅诊断及大田硅肥施用量探讨
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文