花荚期干旱胁迫对大豆光合特性及产量影响的研究

发布时间：2020-07-27 18:21

【摘要】：全球性的气候变化,使干旱成为世界范围的主要灾害,是农作物产量的主要制约因素之一。伏旱是安徽省最典型的旱灾,持续时间长,影响范围大。此时安徽省大豆正值开花结荚期,对水分亏缺的变化最敏感,一旦发生干旱灾害,会直接影响大豆的产量及植株形态。因此,在夏大豆花荚期进行模拟干旱,研究干旱胁迫下光合特性、植株形态、根系及产量的变化,对提高大豆产量、改善大豆品质、开展防旱抗旱工作至关重要。本文针对当地大豆干旱特征,以土壤相对含水量大小为干旱划分标准,设置轻度干旱(LD)、中度干旱(MD)、重度干旱(HD)以及正常对照(CK)共四个水平,在大豆花荚期进行模拟干旱处理,在花荚期、鼓粒期测定各处理光合特性指标,在鼓粒期测定植株形态、根系指标,成熟期测定产量构成因素指标。对不同处理各指标进行多重比较分析。旨在揭示模拟干旱对大豆光合特性及植株形态、根系、产量的影响,为发展节水农业,提高大豆的水分利用率提供科学依据。主要研究结论如下:(1)随干旱程度加强,夏大豆叶片日均净光合速率受到不同程度抑制。干旱对鼓粒期大豆叶片净光合速率的影响大于花荚后期。与CK相比,LD、MD、HD花荚期日均净光合速率分别下降7.00%、20.61%、31.31%,鼓粒期分别下降11.43%、25.61%、45.71%,其中HD与CK在鼓粒期达到差异极显著性水平。干旱条件下的正午时段光合午休现象更加明显。(2)大豆叶片蒸腾速率日均值随干旱强度增加而降低,日变化曲线呈升高后下降趋势。与CK处理相比,LD、MD、HD花荚后期日均蒸腾速率分别下降6.53%、9.94%、18.70%,鼓粒期分别下降21.09%、33.13%,41.88%,其中HD处理与CK比达到差异极显著。(3)大豆日均气孔导度随干旱程度增加,呈下降趋势。LD、MD、HD与CK相比,在花荚期别下降了6.47%、15.12%、18.83%,与CK相比各处理间均未达到差异显著性水平,在鼓粒期分别下降了6.41%、17.37%、21.38%,MD、HD与CK相比达到了差异显著性水平。(4)夏大豆水分利用效率指标日变化曲线呈先降低再上升,且日均值随干旱强度增加呈上升后下降的趋势。在花荚期,与CK处理相比,LD上升1.75%,MD、HD下降7.54%、13.02%,表现为LDCKMDHD,但各处理间差异均不显著;在鼓粒期,与CK处理相比,LD、MD上升了12.45%、11.46%,HD下降了3.53%,LD处理下的叶片水分利用效率略高于CK。(5)大豆叶片光能利用率日均值随干旱强度的增加逐渐降低。大豆鼓粒期日均光能利用率与花荚期相比,整体下降。相较于CK处理,LD、MD、HD在花荚期分别降低8.34%、35.81%、42.90%,在鼓粒期分别降低12.26%、42.91%、46.49%。MD、HD与CK相比均通过差异显著性检验,MD、HD的日均降幅在鼓粒期明显大于花荚期,干旱达到MD水平时,对光能利用率就已有明显抑制。(6)干旱对大豆植株形态指标有一定程度影响,随干旱程度的增加,大豆的株高、叶面积、分枝数、叶片数量、茎粗、主茎节数、底荚高度等植株形态指标有降低趋势。在大豆株高、叶面积、分枝数、主茎节数指标中,HD与CK相比均达到差异显著性水平,干旱在HD水平时对其的影响最为明显。其中底荚高度,茎粗、叶片数量等指标中各处理间差异并不显著。(7)干旱引起根瘤菌数量下降,LD、MD、HD与CK相比,分别降低了5.51%、20.47%、31.10%,MD、HD处理与CK相比达到差异极显著水平,其中HD与CK相比降幅达到了30%以上,重度干旱下会造成根瘤菌数量急剧减少。随干旱程度增加,大豆侧根数量表现为LDMDCKHD,轻度和中度干旱状态下会引起大豆侧根数量的增加。(8)干旱强度增加引起产量一定程度的下降。与CK相比,LD、MD、HD处理下,大豆单株产重降低了18.59%、43.46%、54.89%,与CK相比在MD、HD水平下降幅较大,达到差异极显著。与CK相比,LD、MD、HD处理下,大豆百粒重下降了4.59%、12.80%、21.12%,MD、HD与CK相比,达到差异极显著水平(p0.01)。单株荚数、单荚粒数、百粒重、单株产量、干物质重与干旱程度均呈极显著的负相关性,其中百粒重、单株产量、干物质重的相关系数为-0.801**、-0.924**、-0.672**。
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S565.1;S423
【图文】：

净光合速率日变化,净光合速率,光合午休

图 4.1 可看出在大豆花荚期四个不同干旱程度处理下的净光合速率日变化规律，大豆花荚期净光合速率随时刻的变化，呈现出升高再下降，再上升后下降的趋势，上午 10 时至 11 时为最强时段。其中，8 时至 11 时呈现上升趋势，CK 和 LD 在 1点左右达到第一个峰值，MD 和 HD 在 11 点左右达到峰值，可能不同程度干旱对其产生不同的抑制作用，导致峰值出现的时间不同；随后各处理均呈现下降趋势，1时左右出现低值，15 时上升达到第二个峰值，最后随着光照不断变弱，净光合速率开始下降直至试验结束。“光合午休”是植物对外界环境的一种响应，该现象发生主要因为中午高温及强光造成植物缺水，导致植株叶片气孔关闭，对植物光合作用有抑制作用，引起该时段叶片净光合速率的下降，出现“光合午休”现象。CK 及 LD 在经过“光合午休”时，净光合速率降速比其他处理略快，回升速度较快；而 MD 及 HD 的降速则相对较慢，回升幅度较小。比较各处理叶片净光合速率的日均平均值，CK 明显高图 4-1 不同程度干旱下大豆花荚期净光合速率日变化Fig. 4-1 The diurnal variation of net photosynthetic rate (Pn) of soybean at flowering stageunder different degrees of drought

鼓粒期,净光合速率日变化,干旱条件,大豆

7.00%、20.61%，均未达到差异显著性水平（p<0.05），HD 降幅较大，达到31.31%，通过差异显著性检验（p<0.05）；与 LD 相比，MD、HD 降幅为 14.48%、26.01%；与 MD 相比，HD 处理的降幅在 13.48%左右。随着干旱程度的增加，干旱对大豆花荚期叶片净光合速率的抑制作用缓慢增强，仅在 HD 水平下通过显著性水平检验（p<0.05），LD、MD 未达到差异显著性水平（p<0.05），表明 HD 水平下的干旱会对净光合速率产生较显著的影响。4.1.2 干旱胁迫对大豆鼓粒期净光合速率的影响

干旱胁迫,蒸腾速率,日变化,净光合速率

各处理降幅最大出现在 15 时。9 时、10 时各处理之间均通过差异极显著性水检验（p<0.01）。对各处理下日均值进行多重比较分析，与 CK 相比，LD、MD 日均净光合速分别下降了 11.43%、25.61%，均未达到差异显著性水平（p<0.05），HD 下降幅较为明显，降幅为 45.71%，达到了差异极显著性水平（p<0.01）；与 LD 相比，M处理下的降幅为 16.01% ， HD 降幅为 38.71% ，达到了差异极显著性水（p<0.01）；与 MD 相比，HD 处理下的降幅在 27.03%左右。仅 HD 与 CK、LD比，达到了差异极显著性水平（p<0.01），当干旱达到 HD 水平时，会对大豆鼓期叶片的净光合速率产生较显著的影响。大豆鼓粒期的日均净光合速率与花荚期相比整体降低，“光合午休”现象也显减弱，净光合速率的日变化出现变小的趋势，MD、HD 处理下大豆叶片净光合率变化趋于平缓。4.2 不同干旱胁迫下的大豆叶片蒸腾速率变化4.2.1 不同干旱胁迫下的大豆花荚后期叶片蒸腾速率变化

【参考文献】