水氮互作对小麦生理特性及产量的影响

论文摘要

以春小麦宁春4号为试验材料,试验在甘肃省农业科学研究院旱地农业研究所的抗旱棚中进行。采用随机区组设计的方法,两因素三水平,三个氮素水平分别为:无氮（CK）,不施纯氮;中氮（MN）,施纯氮0.06g/kg;高氮（HN）,施纯氮0.23g/kg。三个水分处理水平分别为:严重干旱,维持田间持水量的40%;中度干旱,维持田间持水量的60%;正常供水,维持田间持水量的80%。实验共设9个处理组合,每处理重复10次。主要试验结果如下:1、施氮可提高小麦功能叶的叶绿素含量、净光合速率（Pn）、瞬时水分利用效率（IWUE）、气孔导度（Gs）、电子传递速率（ETR）、PSⅡ总的光量子产量（Yield）、光化学猝灭系数（qP）,同时胞间CO2浓度（Ci）减小。干旱和正常供水条件下,高氮处理的Pn、IWUE、Gs和ETR均大于其它氮素水平。在拔节期和灌浆期,干旱条件下高氮叶片Yield显著低于中氮和对照处理;在抽穗期和灌浆期,正常供水和中等干旱的高氮叶片qP较对照以及丰水和严重干旱的中氮叶片高。在三种氮素营养水平下,随着水分胁迫的加重,小麦叶片叶绿素含量、类胡罗卜含量、IWUE以及Pn均表现出增大的趋势。在不施氮条件下,随着水分胁迫的加重,小麦叶片Gs、ETR和qP降低,Ci增大。而高氮和中氮水平下,小麦叶片Gs增加、ETR和qP升高,Ci减小。小麦叶片IWUE与Pn呈线性正相关,与蒸腾速率（Tr）、Ci、Gs呈线性负相关。小麦叶片Pn与Yield、qP、ETR表现为显著线性正相关,而且其相关性在中等氮素水平达到最高;Pn与Gs、IWUE之间的相关性因处理不同而异,证明施氮能够显著提高光合机构开放比例、捕捉光量子的能力和电子传递速率,从而改善光合机构效能;氮素对气体交换的影响受水分条件的显著作用,从而影响叶片水分利用效率,但由于干旱导致Pn和IWUE的降低可以通过增施氮肥得到部分补偿。2、施氮可提高小麦功能叶片的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性而丙二醛（MDA）含量降低。丰水条件下,拔节期不施氮肥和中氮处理的小麦叶片MDA含量均高于高氮处理的小麦叶片MDA含量,其它表现为随着施氮量的增加而降低。在三个水分条件下,小麦叶片SOD活性表现为从拔节期-扬花期逐渐升高而灌浆期降低,并且随着施氮量的增加而升高。在丰水条件下,小麦叶片CAT活性表现为随着施氮量的增加而升高。在中度干旱条件下,拔节期和扬花期的小麦叶片CAT活性表现为随着施氮量的增加而升高,抽穗期和灌浆期中氮处理的小麦叶片CAT活性表现为最高。严重干旱条件拔节期和灌浆期的小麦叶片CAT活性表现为最高。3种氮素营养水平下,随着水分胁迫的加重,小麦叶片MDA含量,SOD活性升高;在无氮条件下,小麦叶片CAT活性降低,而施氮条件下,小麦叶片CAT活性升高。3、在丰水和干旱条件下,从拔节期—抽穗期,小麦叶片的全N含量均表现为HNW>MNW>CK1。但在严重干旱条件下,总的趋势是从拔节期—灌浆期表现为逐渐降低。从拔节期-灌浆期均表现为MND处理的最高。在拔节期和灌浆期,HND处理的却最低。丰水条件下,扬花期中氮处理的小麦含磷量表现为最高,中度干旱条件下对照和中氮处理的小麦叶片含磷量表现为最高。三个水分条件下,小麦叶片含钾量无明显差异。小麦叶片硝酸还原酶活性（NRA）表现为随着施氮量的增加而增大。NRA与小麦植株含氮量的相关分析表明,NRA与小麦植株含氮量表现为负二次相关的趋势,即随小麦植株含氮量的增高,NRA先表现为降低的趋势,达到最低点,随着小麦植株含氮量的增高,NRA升高。4、在丰水和中度干旱条件下,拔节期的小麦植株高度表现为中氮处理的最高,其它均是高氮处理的最高。在三个水分条件下,千粒重、穗粒数和平均每盆穗粒重均是高氮处理的最大。3种氮素营养水平下,小麦千粒重和每盆穗粒重均表现为中度干旱的为最高;随着水分胁迫的加重,小麦株高、干物重、穗粒数降低。

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摘要

SUMMARY

英文缩写

第一章前言

1.1 研究目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 旱地水肥交互效应研究的简要历史

1.2.2 旱地水肥交互效应研究的意义

1.2.3 水氮互作对植物叶片光合作用的影响

1.2.4 水氮互作对植物叶片水分利用效率的影响

1.2.5 水氮互作对植物叶片抗过氧化能力的影响

1.2.6 水氮互作对植物叶片硝酸还原酶活性的影响

1.2.7 水氮互作对植物地上部分生物量的影响

第二章试验材料与方法

2.1 试验设计与方法

2.1.1 试验设计

2.1.2 供试材料与试验方法

2.2 测定指标与测定方法

2.2.1 光合参数

2.2.2 叶绿素荧光测定

2.2.3 叶绿素含量的测定

2.2.4 丙二醛（MDA）含量的测定

2.2.5 超氧化物歧化酶酶（SOD）活性的测定

2.2.6 过氧化氢酶（CAT）活性的测定

2.2.7 硝酸还原酶（NR）活性的测定

2.2.8 植株养分含量的测定

2.2.9 地上部分植株生物量的测定

2.3 数据处理

第三章水氮互作对春小麦叶片光合机构活性和IWUE 的影响

3.1 水氮互作对不同生育期春小麦叶片叶绿素含量的影响

3.1.1 水氮互作对不同生育期春小麦叶片叶绿素a 含量的影响

3.1.2 水氮互作对不同生育期春小麦叶片叶绿素b 含量的影响

3.1.3 水氮互作对不同生育期春小麦叶片类胡萝卜素含量的影响

3.2 水氮互作对不同生育期春小麦叶片光合作用的影响

n 的影响'>3.2.1 水氮互作对不同生育期春小麦叶片P_n的影响

s和C_i 的影响'>3.2.2 水氮互作对不同生育期春小麦叶片G_s和C_i的影响

3.2.3 水氮互作对不同生育期春小麦叶片IWUE 的影响

3.3 水氮互作对不同生育期春小麦叶片荧光特性的影响

3.3.1 水氮互作对不同生育期春小麦叶片Yield 和ETR 的影响

3.3.2 水氮互作对不同生育期春小麦叶片qP 的影响

3.4 水氮互作对春小麦叶片PN和叶绿素荧光参数之间关系的影响

N、T_R、C_I、G_S之间关系的影响'>3.5 水氮互作对春小麦叶片IWUE 与P_N、T_R、C_I、G_S之间关系的影响

第四章水氮互作对春小麦叶片膜脂抗过氧化能力的影响

4.1 水氮互作对不同生育期春小麦叶片MDA 含量的影响

4.2 水氮互作对不同生育期春小麦叶片SOD 活性的影响

4.3 水氮互作对不同生育期春小叶片CAT 活性的影响

第五章水氮互作对春小麦养分含量的影响

5.1 水氮互作对不同生育期春小麦植株全氮含量的影响

5.2 水氮互作对不同生育期春小麦植株全磷含量的影响

5.3 水氮互作对不同生育期春小麦植株全钾含量的影响

5.4 水氮互作对不同生育期春小麦叶片NRA 的影响

5.5 叶片NRA 与全氮含量之间的关系

第六章水氮互作对春小麦植株生物量的影响

6.1 水氮互作对不同生育期春小麦株高的影响

6.2 水氮互作对不同生育期春小麦地上部分干物重的影响

6.3 水氮互作对春小麦穗长及穗粒数的影响

6.3.1 水氮互作对春小麦穗长的影响

6.3.2 水氮互作对春小麦穗粒数的影响

6.4 水氮互作对春小麦产量的影响

第七章讨论

7.1 水氮互作对春小麦叶片光合机构活性的影响

7.1.1 水氮互作对春小麦叶片叶绿素含量的影响

7.1.2 水氮互作对春小麦叶片光合与荧光参数之间关系的影响

7.2 水氮互作对春小麦叶片抗氧化能力的影响

7.3 水氮互作对春小麦产量及植株营养元素含量的影响

7.3.1 水氮互作对春小麦产量的影响

7.3.2 水氮互作对春小麦植株营养元素含量的影响

第八章结论

致谢

参考文献

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导师简介

附图

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