磷高效甜玉米品种筛选及营养差异性研究

论文摘要

植物对磷缺乏有着不同的耐受性,研究表明植物磷效率存在基因型差异。本文首先以18个甜玉米品种为材料,设置低磷和高磷处理,采用盆栽试验研究了甜玉米苗期的主要形态和生理指标,并分析其相关性。利用不同甜玉米品种不施磷和施磷处理的相对干物重、相对含磷量、相对磷积累量三个指标进行综合指数分析,将供试品种分为三类,即磷高效品种、磷低效品种和中等磷高效品种;然后以苗期筛选的磷高效甜玉米品种(顶尖和台湾华珍)和磷低效甜玉米品种(金茂3号和金圣王)为材料,在四个磷水平下(不施磷P0,低磷P1,中磷P2,高磷P3),采用大田试验对其生理特性及产量和品质进行了研究。主要研究结果如下:(1)盆栽苗期筛选结果表明,缺磷条件下,不同甜玉米品种的根体积、侧根数目、根干重、地上部干物重、含磷量和磷积累量下降,而根冠比和叶片分泌的酸性磷酸酶的活性提高,不同甜玉米品种耐低磷能力存在明显的差异,磷高效品种的相对生物学性状明显高于磷低效品种。(2)低磷影响甜玉米含磷量和磷积累量,并且因品种、时期不同而不一。拔节期和抽穗期缺磷对磷低效甜玉米品种的影响明显高于磷高效品种。苗期不同甜玉米品种的含磷量和磷积累量在P1处最大;拔节期不同甜玉米品种的含磷量和磷积累量在P2处最大;抽穗期磷高效甜玉米品种的含磷量和磷积累量基本上在P1处最大,磷低效甜玉米品种的含磷量和磷积累量基本上在P3处最大。(3)不施磷处理植株的含氮量、含钾量、氮积累量和钾积累量显著低于施磷处理,不同品种间各元素含量和积累量差异显著,缺磷对磷低效品种含氮量、含钾量、氮积累量和钾积累量的影响明显高于磷高效品种。(4)低磷影响甜玉米成熟期不同器官的含磷量,含氮量和含钾量,磷高效和磷低效品种之间差异明显。不同器官的含磷量基本上在P2处理下达到最大值;叶和籽粒含氮量及含钾量也在P2处理下达到最大值,而茎的含氮量和含钾量在P1处理下达到最大值。各器官含磷量和含氮量的大小顺序为茎<叶<籽粒,各器官含钾量大小顺序为叶<茎<籽粒。(5)低磷对产量,单苞重和千粒重有一定影响,而且不同品种之间差异显著。适当的施磷能够提高甜玉米的产量和单苞重,总体趋势是对磷低效甜玉米品种的影响大于磷高效甜玉米品种。其中顶尖的小区产量和单苞重在P2处理下值最大,台湾华珍的的小区产量和单苞重在P1处理下值最大,金圣王的小区产量和单苞重在P3处理下值最大,金茂3号的小区产量在P2处理下值最大,单苞重在P1处理下值最大;千粒重除金圣王在P2处理下值最大,其余品种在P1处理下值最大。(6)低磷影响甜玉米的品质,使各品种籽粒可溶性糖含量,蛋白质含量,含油量和淀粉含量下降,其中不同品种的可溶性糖含量在P3处理下值最高,相对可溶性糖含量(P0/P3)磷高效甜玉米品种的明显高于磷低效甜玉米品种;磷高效甜玉米品种的蛋白质含量和淀粉含量在P1处理下达到最大值,而磷低效甜玉米品种在P2处理下达到最大值;但低磷对磷高效甜玉米品种含油量的影响大于磷低效品种。(7)低磷对不同甜玉米品种的穗位高,穗行数,行粒数和穗轴粗有影响但影响较小,而且不同磷处理对甜玉米品种穗位高,穗行数,行粒数和穗轴粗的影响和该品种是否是磷高效无明显关系。(8)低磷影响甜玉米的生长,使甜玉米在不同时期的株高、茎粗、地上部干重等农艺性状均低于供磷处理,但同一品种不同磷水平下差异不显著,而不同品种之间的株高和茎粗差异显著。总株高生育前期基本上在P2处最大,生育后期在P1处值最大;总茎粗基本上在P2处理下值最大,地上部干重苗期在P1处理下达到最高值,拔节期在P2处理下达到最高值,抽穗和成熟期在P3处理下达到最高值。(9)低磷影响甜玉米叶片的Apase活性,不施磷处理下的Apase活性明显高于施磷处理下的,苗期Apase活性明显高于其它时期的;成熟期Apase活性的变化比较有规律,磷高效甜玉米品种的相对Apase活性明显高于磷低效品种。(10)低磷影响甜玉米品种叶片的POD活性,不施磷处理下的POD活性明显低于施磷处理下的,而不同甜玉米品种POD活性的变化因时期不同表现也有较大差异。(11)低磷影响不同甜玉米品种的SPAD值,但不同磷处理间的SPAD值以及不同品种间的SPAD值差异并不显著,说明SPAD值不适宜作为磷高效甜玉米品种的筛选指标。(12)甜玉米种子大小与磷效率没有明显的关系,顶尖和金圣王的种子比较小(千粒重分别为322.02g,328.45g);台湾华珍和金茂3号的种子比较大(千粒重分别为365.23g,378.36g)。(13)通过大田试验鉴定综合比较,认为盆栽苗期试验筛选出的磷高效甜玉米品种和低磷敏感品种是准确的;总体上讲,磷高效甜玉米品种在P1或者P2处理下生物学性状和产量品质较好;磷低效甜玉米品种在P2或者P3处理下生物学性状和产量品质较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 磷营养研究概况
• 1.1.1 磷营养研究现状
• 1.1.2 植物体内磷的存在形式
• 1.2 作物简介
• 1.3 磷胁迫下作物的生理生化变化
• 1.3.1 根系形态与磷的关系
• 1.3.2 菌根与磷的关系
• 1.3.3 酶活性变化与磷的关系
• 1.3.4 磷营养对植物光合作用的影响
• 1.3.5 磷对作物产量和品质的影响
• 1.3.6 种子大小与磷营养的关系
• 1.4 本研究的目的及意义
• 2 材料与方法
• 2.1 苗期筛选试验
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 供试土壤
• 2.1.3 试验设计
• 2.2 大田试验
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 供试土壤
• 2.2.3 试验设计
• 2.3 测试项目和方法
• 2.3.1 试验土壤（试验前）养分分析
• 2.3.2 植株生物量测定
• 2.3.3 植株全氮、全磷、全钾含量测定
• 2.3.4 叶片酸性磷酸酶（APASE）活性测定
• 2.3.5 叶片过氧化物酶（POD）活性测定
• 2.3.6 叶片SPAD 值测定
• 2.3.7 甜玉米品质分析
• 2.4 数据处理与分析
• 3 结果与分析
• 3.1 盆栽试验结果
• 3.1.1 低磷胁迫对根形态的影响
• 3.1.2 低磷胁迫对苗期地下及地上部生物量的影响
• 3.1.3 低磷胁迫对苗期植株含磷量和磷积累量的影响
• 3.1.4 低磷胁迫对苗期酸性磷酸酶活性的影响
• 3.1.5 筛选指标的建立
• 3.1.6 磷高效品种鉴定结果
• 3.2 大田试验结果与分析
• 3.2.1 磷处理对不同时期甜玉米品种含磷量和磷积累量的影响
• 3.2.2 磷处理对不同时期甜玉米品种含氮量和氮积累量的影响
• 3.2.3 磷处理对不同时期甜玉米品种含钾量和钾积累量的影响
• 3.2.4 磷处理对不同甜玉米品种产量的影响
• 3.2.5 磷处理对不同甜玉米品种籽粒品质的影响
• 3.2.6 磷处理对不同甜玉米品种农艺形状的影响
• 3.2.7 磷处理对不同时期甜玉米品种酶活性的影响
• 3.2.8 磷处理对不同时期甜玉米品种+3 叶SPAD 值的影响
• 4 讨论与结论
• 4.1 讨论
• 4.1.1 磷高效甜玉米品种的筛选
• 4.1.2 不同甜玉米品种磷效率差异的可能机理
• 4.2 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历
• 导师简介