遮荫对大豆光合生理和农艺性状的影响

发布时间：2020-06-16 21:09

【摘要】：遮荫会造成大豆茎秆过度伸长、变细,易发生倒伏,最终导致产量和品质的下降。不同大豆品种对遮荫的响应不同,耐荫品种抗倒伏能力较强,可以获得较高的产量。为了明确大豆对遮荫的响应机制,本文从遮荫对大豆形态建成、光合生理、干物质积累与分配和氮代谢等方面的影响出发,研究了:(1)大豆对玉豆带状间作光环境的生理适应性,(2)玉豆带状间作条件下大豆倒伏的原因,(3)人工遮光处理对大豆叶片光合生理的影响,(4)人工遮光处理对大豆氮代谢以及干物质积累的影响,试图探明大豆对遮荫胁迫的响应机制,为耐荫大豆品种的选育提供理论依据。主要研究结果如下:1.玉豆带状间作大豆叶片光饱和点降低,面对中午强光胁迫,叶片激发能过剩,大豆叶片通过降低光系统II吸收的光能用于光化学进程的比例,限制电子传递链的电子传递,增加非光化学荧光淬灭(NPQ),及时耗散过剩的激发能。同时,提高了叶片抗氧化酶活性及时的清除活性氧,防止光损伤的发生。2.玉豆带状间作种植模式显著的改变了带状间作大豆茎秆机械强度和形态,降低了大豆的耐倒伏能力,增加倒伏风险。耐倒伏品种具有更低的株高、重量平衡点和平均节间长,这有利于降低由茎秆过渡伸长生长引起的倒伏。同时,耐倒伏品种还具有较高的维管束个数、木质部比率、纤维素和木质素含量,这些可以增加茎机械强度,减少茎倒伏发生的风险。耐倒伏品种通过抑制IAA和GA_3合成来延缓茎伸长生长,防止过渡伸长所引起的倒伏。3.带状间作大豆叶片光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)和最大饱和光合速率(Amax)显著下降,这表明带状间作大豆叶片光合能力受到了限制。大豆通过提高表观量子效率(AQE)、叶绿素b含量、PI_(ABS)(以吸收光能为基础的性能参数)和φ_(Po)(最大光化学效率)来增加叶片光能截获能力和光系统II活性。然而,大豆叶片厚度和栅栏组织厚度变薄,导致叶绿体减少;同时电子传递链的电子传递受到限制,导致大豆叶片光合能力的下降。为了进一步明确不同耐荫大豆品种的光合能力差异,采用人工遮光方式进行盆栽试验。研究结果表明,耐荫品种辽豆32的叶绿素含量、PI_(ABS)、A_(max)、R_d(暗呼吸速率)和AQE均高于不耐荫品种辽豆29,这表明辽豆32的光能截获能力、光系统II活性及光合利用效率均要高于辽豆29。4.遮光条件下,大豆发生明显的荫蔽反应,株高变高,茎秆伸长变细,干物质积累降低,单株荚数和单株粒数下降,进而导致产量显著下降。在50%遮光条件下,不同基因型品种出现了显著的耐性差异,耐荫品种可以限制茎的伸长,保持较低的株高,这有利于降低倒伏风险;同时更高的叶面积有利于截获更多的光能,获得更高的产量。但在75%遮光条件下,遮光胁迫严重,叶片所获得的光能已经无法满足大豆生长需求,两个品种的生长发育均受到严重限制,发生蔓生现象,倒伏严重。5.遮光会显著的降低大豆植株氮素积累,但会显著的提高叶片氮含量。遮光会降低大豆叶片的NR和GS活性,氮素还原和氨同化能力下降,导致叶片NO_3~-含量的累积及可溶性蛋白含量的降低,不利于氮素的积累,导致碳、氮代谢受阻,光合速率下降。在一定的遮光条件下,耐荫品种辽豆32氮代谢关键酶所受影响更小,并能保持相对较高的NO_3~-和可溶性蛋白含量,最终可以获得更多的氮素积累。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S565.1
【图文】：

光合有效辐射,日变化,冠层,大豆

图 2-1 大豆冠层平均光合有效辐射日变化(A)和最大光合有效辐射日变化(B)Fig.2-1 Diurnal variation of average PAR (A) and Diurnal variation of maximum PAR (B) on the soybeancanopy2.2.2 玉米大豆带状间作对大豆叶片叶绿素含量、单株叶面积和解剖结构的影响表 2-1 不同种植模式对大豆叶片叶绿素含量、单株叶面积和解剖结构的影响

带状间作,光合有效辐射,光合,光合速率

图 2-2 带状间作和单作下大豆叶片的光合响应曲线t photosynthetic rate (Pn), measured as CO2uptake in soybean leaf under monong光合有效辐射的增加，大豆叶片光合速率迅速增加，当光合有效 m-2 s-1后增加幅度开始放缓，并逐渐达到饱和（图 2-2）。在较低光合

【参考文献】