土壤渍涝对玉米苗期生长及生理的影响机制

【摘要】为了解决湖北玉米供需矛盾,促进当地种植制度多样化,发展玉米生产迫在眉睫。然而,湖北春季季节性涝渍严重影响春玉米出苗及苗期生长,使之难以搭建合理的群体结构,从而影响最终的玉米产量,因此苗期渍害成为阻碍湖北玉米发展的关键因素。本试验利用套盆法设置不同水分梯度：土壤含水量为最大持水量的34.3%±9.0%(W1),56.6%±8.6%(W2),73.1%±4.0%(W3),83.5%4-3.8%(W4),91.7%±1.7%(W5)共5种处理。采用登海9号和宜单629两个玉米品种,研究渍害胁迫对玉米生长和生理生化代谢的影响,确定造成玉米渍害的土壤水分范围,初步探明反映玉米渍害的敏感指标,为大田生产及耐渍玉米品种的选育提供指导意见。主要研究结果如下：(1)处理W4、W5玉米地上部的株高、茎粗、叶面积、干重和根系的总根长、根体积、根表面积、根干重显著低于处理W3。整体来看,处理W4、W5的植株矮小,生物积累量也少。(2)处理W4的宜单629和登海9号的叶片丙二醛(MDA)含量急剧增加,在五叶期达到最大值,分别比处理W3高出248.28%和182.46%；根系中丙二醛(MDA)含量在五叶期同样高出226.20%和283.50%。处理W5的丙二醛积累量甚至更多。可溶性蛋白和脯氨酸含量也不同程度地增加,进行渗透调节,以维持细胞内外渗透压的平衡。(3)从三叶期到五叶期,登海9号的处理W4叶片和根系内超氧化物歧化酶(SOD)活性较对照W3分别极显著增加了120.47%、111.13%、176.26%和175.70%、231.37%、87.02%,过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽还原酶(GR)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性也显著高于对照W3。但六叶期,登海9号的处理W4叶片较对照W3增加了15.45%,并未达到显著水平,而根系内SOD活性对照W3显著降低了37.10%。这可能是随着渍害时间的延长,抗氧化系统酶活性开始降低,渍害胁迫打破了玉米幼苗原有的活性氧产生与消除的平衡(AOS)。(4)六叶期,宜单629和登海9号的处理W4的SPAD值分别比对照W3减少27.45%和35.54%。同时,净光合速率(Pn)、瞬时水分利用效率(WUEI)都显著降低了35.18%、42.23%和32.18%、22.92%。气孔导度(Gs)显著降低了21.81%和36.73%,但其降低幅度小于净光合速率。胞间CO2浓度(Ci)却显著增加52.21%和13.96%,但蒸腾速率降低程度并未达到显著水平。(5)根干重与总根长、根表面积、根体积为极显著正相关关系,与丙二醛含量、可溶性蛋白、脯氨酸含量、谷胱甘肽还原酶活性、抗坏血酸过氧化物酶活性为显著负相关关系。地上部干重与株高、茎粗、叶面积、SPAD值、过氧化氢酶活性呈极显著正相关,而与丙二醛含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、瞬时水分利用效率、过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶活性、抗坏血酸过氧化物酶活性呈极显著或显著负相关。综上所述,本试验最终确定处理W4、W5使玉米幼苗发生渍害胁迫,即土壤含水量为田间最大持水量的80%以上造成玉米苗期渍害。处理W4、W5的丙二醛含量急剧增加,且较处理W1、W2、W3极显著增加,可以作为渍害胁迫的敏感指标。
【作者】李建鸽；
【导师】赵明；
【作者基本信息】华中农业大学，作物栽培学与耕作学，2014，硕士
【关键词】玉米；水分梯度；渍害胁迫；抗氧化酶系统；光合速率；

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