不同基因型玉米对钾素高效吸收和利用机理研究

论文摘要

目前,土壤中有效钾供应不足已严重地限制了玉米生产,为弥补我国钾肥不足和提高玉米种植效益,通过研究作物品种间钾吸收和利用效率的差异,筛选和利用钾高效玉米基因型是提高玉米产量的有效途径之一。本文采用营养液培养试验进行不同钾效率玉米品种的初步筛选后,再通过土壤盆栽的方法,设置施钾肥和不施钾肥处理,以收获时玉米植株生物量为主,并结合钾效率及钾敏感度筛选出典型钾营养高效和钾营养低效基因型玉米品种。继而,通过营养液与石英砂培养相结合的方法,深入研究了不同基因型玉米高效吸收和利用钾的机理,得到的主要结论如下:1、通过营养液培养和土壤盆栽相结合的研究方法证明,豫玉23,具有较高的钾效率且耐低钾能力强,为钾营养高效玉米品种,对低钾胁迫的耐受性较强,且自身产量潜力较高,适用于资源限制性农业发展的需要,是试验筛选的理想类型;兴农998,钾效率低且耐低钾能力差,为钾营养低效玉米品种,虽然对低钾耐受力差,但由于其增产潜力较大,因此适用于地力较好,钾肥不是限制因子的土壤上种植。2、在钾吸收机理方面,缺钾条件下,豫玉23和兴农998玉米品种的株高、总绿叶面积、根干重、地上部干重、根冠比均有不同程度的降低;地上部、根和整株钾含量也有所减少;根长增大,根表面积、根直径、根体积有所下降;根际pH,2品种表现规律不一致;吸收K+能力和K+亲合力增大,对低钾耐受力豫玉23增强,兴农998减弱;根系解剖结构,导管数目,木质化程度,中柱径向,中皮层细胞空腔直径均降低。不同基因型间存在显著差异。缺钾时,豫玉23生物量大于兴农998,原因是其具有较大的根长、根表面积和根体积,较小的根直径,较强的根系活力、吸K+和K+亲合力,耐低钾能力强,根系分泌质子较多,较大的中皮层细胞空腔,皮层通气组织较发达,较多的皮层细胞数目,细胞分裂旺盛,更有助于养分的吸收。3、在钾利用机理方面,处理10d后,与供钾比,低钾降低了豫玉23和兴农998各器官的干物质积累量、根系吸钾量、各器官钾浓度、钙吸收量,钾吸收效率和木质部运输的钾量,增加了钾利用效率和钾在韧皮部的再循环。2玉米品种被下部叶位活化出的钾主要是通过韧皮部循环至根中后,再经过木质部向上部新生叶运输的,但体内光合产物和钾向上部叶的运输是不完全同步的过程。低钾处理下的豫玉23较兴农998具有较大生物量的原因是具有较高的钾吸收速率、较高的钾利用效率和较发达的根系,木质部中有更大比例的钾被分配到上部叶和根系供其生长,具有更好的分配机制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 钾在玉米生产中的重要作用
• 1.2.2 我国钾素资源现状
• 1.2.3 作物间钾营养效率差异
• 1.2.4 钾营养效率不同作物基因型的筛选
• 1.2.5 作物适应钾营养胁迫的根系形态和生理特性
• 1.2.6 养分在植物体内的循环和运输
• 1.3 研究内容
• 1.3.1 不同钾营养效率基因型玉米的筛选
• 1.3.2 不同基因型玉米钾素高效吸收机理研究
• 1.3.3 不同基因型玉米钾素高效利用机理研究
• 1.4 技术路线
• 2 材料与方法
• 2.1 营养液培养条件下不同钾营养效率基因型玉米的初步筛选
• 2.1.1 供试材料
• 2.1.2 试验处理及方法
• 2.1.3 测定项目及方法
• 2.1.4 相关指标计算
• 2.2 土壤盆栽条件下不同钾营养效率基因型玉米的进一步筛选
• 2.2.1 供试材料
• 2.2.2 试验处理及方法
• 2.2.3 测定项目及方法
• 2.2.4 相关指标计算
• 2.3 不同基因型玉米钾素高效吸收机理研究
• 2.3.1 供试材料
• 2.3.2 试验处理及方法
• 2.3.3 测定项目及方法
• 2.4 不同基因型玉米钾素高效利用机理研究
• 2.4.1 供试材料
• 2.4.2 试验处理及方法
• 2.4.3 测定项目及方法
• 2.5 数据处理
• 3 结果与分析
• 3.1 不同钾营养效率基因型玉米的筛选
• 3.1.1 营养液培养条件下不同钾营养效率基因型玉米的初步筛选
• 3.1.2 土壤盆栽条件下不同钾营养效率基因型玉米的进一步筛选
• （1） 生物量与各养分指标的相关性分析
• （2） 不同玉米品种钾营养效率的聚类分析
• 3.1.3 玉米钾营养效率的稳定性
• （1） 不同玉米品种的钾效率稳定性
• （2） 不同玉米品种耐低钾能力的稳定性
• 3.1.4 不同钾营养效率基因型玉米的筛选结果
• 3.1.5 小结
• 3.2 不同基因型玉米钾素高效吸收机理研究
• 3.2.1 不同基因型玉米的生长发育
• 3.2.2 不同基因型玉米各器官的钾积累量
• 3.2.3 不同基因型玉米的根系形态特征
• 3.2.4 不同基因型玉米根系生理特性
• （1） 根系活力
• （2） 根际 pH
• （3） 根系吸收动力学参数
• 3.2.5 小结
• 3.3 不同基因型玉米钾素高效利用机理研究
• 3.3.1 不同基因型玉米各器官干重的分配
• 3.3.2 不同基因型玉米各器官钾的积累
• 3.3.3 玉米各器官钙的积累
• 3.3.4 钾在玉米体内的吸收、运输和分配
• 3.3.5 不同基因型玉米的钾效率
• 3.3.6 小结
• 4 讨论与展望
• 4.1 不同钾营养效率基因型玉米的筛选
• 4.2 不同基因型玉米钾素高效吸收机理研究
• 4.3 不同基因型玉米钾素高效利用机理研究
• 4.4 研究展望
• 5 结论
• 参考文献
• 在读期间发表的学术论文
• 作者简介
• 致谢