矮化中间砧苹果氮素吸收、利用及其对叶片衰老影响的研究

发布时间：2017-06-02 04:00

  本文关键词：矮化中间砧苹果氮素吸收、利用及其对叶片衰老影响的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：于2013~2014年,在山东省泰安市山东农业大学园艺试验站以正常管理的2年生烟富3/八棱海棠(Fuji 3/M.micromalus Makin)、烟富3/M7(Fuji 3/M7)、烟富3/M26/八棱海棠(Fuji 3/M26/M.micromalus Makin)和烟富3/M9/八棱海棠(Fuji 3/M26/M.micromalus Makin)为试材,在砂培条件下,研究供氮水平对不同砧穗组合苹果叶片衰老、Rubisco活力、RCA活力及其基因表达的影响,以期揭示氮素影响衰老关系的机理。同时,于2012~2014年,在山东省烟台市莱山区一果园以5年生矮化苹果为试材,采用15N同位素示踪技术,研究不同供氮素策略对矮化苹果15N-尿素吸收、利用的影响及防衰老的氮素管理技术,为优化矮化果园氮素管理提供科学依据;主要结果如下:1.砂培条件下,供氮水平对不同砧穗组合苹果叶片衰老、Rubisco活性、RCA活性及其基因表达和15N-尿素吸收、利用影响的结果表明:不同氮素水平(0N、25%N和100%N),在秋梢停长期,0N和25%N处理植株叶片的叶绿素和叶片氮含量均以烟富3/八棱海棠的最高,烟富3/M7次之,烟富3/M26/八棱海棠最低,而100%N处理均以烟富3/M26/八棱海棠的最高,烟富3/M7次之,烟富3/八棱海棠最低;在秋梢停长期,0N和25%N处理植株叶片的SOD和CAT活性均以烟富3/八棱海棠的最高,烟富3/M7次之,烟富3/M26/八棱海棠最低,而100%N处理为烟富3/M26/八棱海棠的最高,烟富3/M7次之,烟富3/八棱海棠最低;在秋梢停长期,0N和25%N处理植株叶片的MDA含量均以烟富3/M26/八棱海棠最高,烟富3/M7次之,烟富3/八棱海棠的最低,而100%N处理MDA含量为烟富3/八棱海棠的最高,烟富3/M26/八棱海棠最低。同一氮素水平,每种砧穗组合植株的光合速率、Rubisco初始活力、Rubisco总活力,RCA活力均呈现先升高,后降低的趋势,其中,0N和25%N处理,均以烟富3/八棱海棠的最大,其次烟富3/M26/八棱海棠,烟富3/M9/八棱海棠的最小,而100%N处理,均以烟富3/M9/八棱海棠的最大,烟富3/M26/八棱海棠次之,烟富3/八棱海棠的最小。不同氮素水平,随着供氮水平的增加,每种砧穗组合苹果植株叶片的光合速率、Rubisco活力,RCA活力逐渐增加。基因(MdRCA-1)与基因(MdRCA-3)的表达量变化趋势一致,氮素胁迫条件下相对表达量增加,而基因(MdRCA-2)氮素胁迫条件下相对表达量降低。同一氮素水平,0N和25%N处理,基因(MdRCA-1)与基因(MdRCA-3)的表达量均以烟富3/M9/八棱海棠的最大,烟富3/M26/八棱海棠次之,烟富3/八棱海棠的最小,100%N处理,均以烟富3/八棱海棠的最大,烟富3/M26/八棱海棠次之,烟富3/M9/八棱海棠的最小,而基因(mdrca-2)的表达量在0n和25%n条件下,烟富3/八棱海棠的最大,其次烟富3/m26/八棱海棠,烟富3/m9/八棱海棠的最小,100%n条件下,为烟富3/m9/八棱海棠的最大,烟富3/m26/八棱海棠次之,烟富3/八棱海棠的最小。3个氮水平处理,3种砧穗组合苹果植株各器官的ndff%存在显著差异,均以烟富3/八棱海棠的值最大,烟富3/m7次之,烟富3/m26/八棱海棠的值最小。3个氮水平处理,3种砧穗组合苹果植株的氮肥利用率均以烟富3/八棱海棠的最高,分别为45.60%、38.97%和30.80%,其次烟富3/m7,分别为37.61%、31.54%和23.85%,烟富3/m26/八棱海棠的最低,分别为33.97%、27.28%和20.16%。2.不同供氮水平对矮化苹果15n-尿素吸收、利用及损失影响的结果表明:不同供氮水平(低氮(n50)、正常施氮(n150)和高氮(n250))处理,植株具有不同的生长状况及氮素吸收、利用和损失。n150处理植株叶绿素含量(spad)、植株全氮量和生物量显著高于n50和n250处理,植株根冠比也显著增加;不同施氮水平植株各器官的ndff%值存在显著差异,各测定时期果实(花)、叶片、一年生枝、多年生枝和中心干的ndff%值均为n50n150n250处理,而根的ndff%值在盛花期和春梢缓长期为n50n150n250处理,在秋梢生长期、果实膨大期和果实成熟期为n150n50n250处理;在果实成熟期,各处理土壤15n残留量存在显著差异,为n150(2.10g)n50(2.50g)n250(2.81g)处理,且残留氮素主要分布于0-60cm土层,深层渗漏量很少;在果实成熟期,n150处理15n肥料利用率为23.62%,显著高于n50(16.33%)和n250施肥处理(14.44%),而15n损失率为56.37%,显著低于n50(60.55%)和n250施肥处理(66.05%)。3.不同深度施肥对矮化苹果15n-尿素吸收、利用及损失影响的结果表明:不同施肥深度处理(表层(0cm)、上层(20cm)和中层(40cm)),20cm施肥处理的叶面积、叶绿素含量和叶片全氮量显著高于0cm施肥和40cm施肥处理;不同施肥处理各器官的ndff%值存在显著差异,盛花期均以根的ndff%值最高,多年生枝次之;新梢旺长期和花芽分化期根部吸收的15n优先向新生营养器官转运;果实膨大期各器官ndff%均达到较高水平;果实成熟期均以果实中ndff%值最高;果实成熟期不同施肥处理的15n分配率存在显著差异,20cm施肥处理生殖器官和营养器官的15n分配率显著高于0cm和40cm施肥处理,而贮藏器官的15n分配率显著低于0cm和40cm施肥处理。在果实成熟期,20cm施肥处理15n肥料利用率为23.96%,显著高于0cm(14.07%)和40cm施肥处理(7.60%),而15n损失率为54.02%,显著低于0cm(67.75%)和40cm施肥处理(63.48%)。不同深度施肥处理土壤15n残留量随施肥深度的增加显著增加。4.不同时期施氮对矮化苹果氮素吸收、分配及利用影响的结果表明:萌芽期施肥处理的植株在盛花期根的ndff%值最高,多年生枝次之,从春梢缓长期到果实膨大期根部吸收的15n优先向新生营养器官转运,果实成熟前期各器官ndff%均达到较高水平,到果实成熟期果实的ndff%值最高;春梢缓长期施肥处理的植株在秋梢生长期根的ndff%值最高,到果实成熟期新生器官的ndff%均达到较高水平,其中果实的ndff值最高;秋梢生长期施肥处理植株根和多年生枝等贮藏器官的ndff%值在各测定时期都处于较高水平,随着物候期推移,一年生枝、叶片和果实等地上部新生器官的ndff%值逐渐增大,到果实成熟期,一年生枝、叶片和果实等新生器官的ndff%均达到最高水平,但此期果实对15n吸收征调能力相对减弱。在果实成熟期不同施肥处理植株各器官的15n分配率存在显著差异,萌芽期施肥处理营养器官的15n分配率最大,春梢缓长期施肥处理生殖器官的15n分配率最大,秋梢生长期施肥处理贮藏器官的15n分配率最大。在果实成熟期,3个施肥时期处理间植株的总氮量、吸收15n的量及15n肥料利用率存在显著差异,均以春梢缓长期施肥处理最大,分别为86.34g、1.38g和30.07%;秋梢生长期次之,分别为75.64g、1.25g和27.22%;萌芽期施肥处理最小,分别为72.82g、1.09g和23.63%。5.不同负载量对矮化苹果15n-尿素吸收、分配及利用影响的结果表明:与对照(不疏果)相比,2/3负载量和1/3负载量处理植株的叶面积、叶绿素含量和平均果实单果重显著增加,且单果重分别增加了19.02%和37.38%,植株根冠比也显著增加,而其平均单株产量却显著降低;3个处理各器官的ndff%值表现一致,为果实的ndff%值最大,其次是一年生枝、叶片和根,而各处理之间存在显著差异,随着疏果程度的增加,果实的ndff%值减小,一年生枝、叶片及根的ndff%增加;对照、2/3负载量和1/3负载量3个处理果实的15n分配率分别为35.32%,28.35%和18.18%,而一年生枝、叶片和根的15n分配率则随着疏果程度的增加而增大;对照、2/3负载量和1/3负载量3处理植株15n利用率分别为19.59%、22.01%和28.35%,说明随着疏果程度的增加显著提高了植株的15n利用率。6.晚秋叶施高浓度尿素对矮化苹果翌春生长和果实品质影响的结果表明:晚秋叶片涂抹不同浓度(1.50%n、3.00%n和4.50%n)15n-尿素,叶片对晚秋叶面引入的氮肥具有较高的吸收能力,利用率分别为88.88%,83.44%和73.98%。不同叶施处理,翌年植株各器官的ndff%存在显著差异,且均以4.50%n处理的最大,3.00%n处理次之,1.50%N处理最小,在盛花期,不同处理植株各器官均以多年生枝的Ndff%值最高,其次是叶片,花和根,在春梢生长期,不同处理植株各器官均以叶片的Ndff%值最高,其次是果实、一年生枝、多年生枝、根,中心干的Ndff%值最小。在果实成熟期,不同处理苹果植株叶片的叶面积、叶绿素含量和叶片全氮含量均存在差异显著,且均以4.50%N处理最高,其次3.00%N和1.50%N处理,对照处理最小;不同处理植株的平均单果重,单株产量、可溶性固形物、硬度、可溶性糖和糖酸比均存在差异显著,且以4.50%N处理最高,其次3.00%N和1.50%N处理,对照处理最低。7.果实膨大期分次追施氮肥对矮化苹果15N-尿素吸收、分配及利用影响的结果表明:3种追肥处理植株叶片的叶绿素含量、叶片全氮量、平均单果重和平均单株产量均存在差异显著,且均以5次追肥处理的最高,3次追肥处理次之,1次追肥处理值最低;5次追肥处理植株总氮量、吸收的15N量和15N利用率均为最大,分别为85.95g、1.19g和25.86%;3次追肥处理次之,为81.34g,0.98g和21.40%,1次追肥处理最小,分别为75.46 g、0.73 g和15.90%,且3个处理之间存在显著差异;在果实成熟期,3种追肥处理均以果实的Ndff%值最高,其次为一年生枝、叶片、根、多年生枝,中心干的Ndff%最小。3种追肥处理间植株各器官的Ndff%值存在显著差异,且分5次追肥处理各器官Ndff%值均最大,3次追肥处理次之,1次追肥处理最小。
【关键词】：苹果 中间砧 矮化 叶片衰老 15N-尿素 吸收 利用
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S661.1
【目录】：

• 中文摘要8-12
• Abstract12-18
• 1 前言18-38
• 1.1 苹果矮化栽培的重要性19-22
• 1.1.1 苹果栽培模式的发展历史19-20
• 1.1.2 矮化栽培的主要方式20
• 1.1.3 我国苹果矮化密植栽培现状及存在问题20-22
• 1.2 叶片衰老22-30
• 1.2.1 叶片衰老的影响因素23
• 1.2.2 叶片衰老过程中生理生化变化23-26
• 1.2.3 叶片衰老过程中衰老相关基因的差异表达26
• 1.2.4 叶片衰老与氮代谢关系26-27
• 1.2.5 Rubisco的研究进展27-29
• 1.2.6 Rubisco活化酶（RCA）的研究进展29-30
• 1.2.6.1 RCA的功能29-30
• 1.3 氮素营养对果树生长的影响及研究进展30-36
• 1.3.1 氮素在果树中的营养动态变化30-33
• 1.3.2 氮素对果树生长发育的影响33-36
• 1.4 ~(15)N示踪技术在农业生产上的应用36-37
• 1.5 本试验的研究目的和意义37-38
• 2 材料与方法38-45
• 2.1 试材与处理38-41
• 2.1.1 氮素对衰老影响机理的研究38-39
• 2.1.2 矮化苹果氮素的吸收、利用特性39-40
• 2.1.3 防止早衰氮素管理技术40-41
• 2.2 测定方法41-43
• 2.2.1 叶片叶面积、叶绿素、光合速率、保护酶活性和果实品质测定41-42
• 2.2.2 植株样品测定42
• 2.2.3 Rubisco和RCA活性测定42-43
• 2.2.4 RCA基因表达43
• 2.3 计算公式43-44
• 2.4 数据处理44-45
• 3 结果与分析45-76
• 3.1 氮素对衰老影响机理的研究45-58
• 3.1.1 供氮水平对不同砧穗组合苹果植株叶面积、叶绿素及叶片全氮量的影响45-46
• 3.1.2 供氮水平对不同砧穗组合苹果叶片保护酶（SOD、POD及CAT）和丙二醛（MDA）的影响46-48
• 3.1.3 供氮水平对不同砧穗组合苹果植株叶片光合速率的影响48-49
• 3.1.4 供氮水平对不同砧穗组合苹果叶片Rubisco初始活力及总活力的影响49-51
• 3.1.5 供氮水平对不同砧穗组合苹果叶片RCA活力的影响51-52
• 3.1.6 供氮水平对不同砧穗组合苹果叶片RCA基因表达的影响52-58
• 3.2 矮化苹果的氮素吸收、利用特性58-70
• 3.2.1 不同供氮水平对矮化苹果15N-尿素吸收、利用及损失的影响58-61
• 3.2.2 不同深度施肥对矮化苹果 15N-吸收、利用及损失的影响61-65
• 3.2.3 不同时期施氮对矮化苹果15N-尿素吸收、分配及利用的影响65-68
• 3.2.4 不同负载量对矮化苹果 15N-尿素吸收、分配及利用的影响68-70
• 3.3 防止早衰的氮素管理技术70-76
• 3.3.1 晚秋叶施高浓度尿素对矮化苹果翌春生长及果实品质的影响70-73
• 3.3.2 分次施肥对矮化苹果15N-尿素吸收、利用的影响73-76
• 4 讨论76-87
• 4.1 氮素对衰老影响机理的研究76-79
• 4.2 矮化苹果的氮素吸收、利用特性79-84
• 4.2.1 不同供氮水平对矮化苹果 15N-尿素吸收、利用及损失的影响79-80
• 4.2.2 不同施肥深度对矮化苹果15N-尿素吸收、利用及损失的影响80-81
• 4.2.3 不同时期施氮对矮化苹果15N-尿素吸收、分配及利用的影响81-83
• 4.2.4 不同负载量对矮化苹果 15N-尿素吸收、分配及利用的影响83-84
• 4.3 防止早衰氮素管理技术84-87
• 4.3.1 晚秋叶施高浓度尿素对矮化苹果翌春生长及果实品质的影响84-85
• 4.3.2 分次施肥对矮化苹果 15N-尿素吸收、利用的影响85-87
• 5 结论87-88
• 参考文献88-101
• 致谢101-102
• 博士在读期间形成的论文102

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 贾梯;矮化砧苹果树叶片构造及光合作用的研究[J];北京农学院学报;1995年02期

2 马宝q;徐继忠;孙建设;;关于我国苹果矮砧密植栽培的思考[J];果树学报;2010年01期

3 霍学喜;刘军第;刘天军;;2012年苹果产业发展趋势与政策建议[J];中国果业信息;2012年01期

4 李红波;姜远茂;魏绍冲;葛顺峰;房祥吉;;‘嘎啦’苹果对一次和分次施入(15)~N-尿素的吸收、分配和利用[J];园艺学报;2011年09期

5 李红波;姜远茂;彭福田;赵林;王磊;房祥吉;葛顺风;;不同类型红富士苹果对春季土施~(15)N-尿素的吸收、分配和利用特性研究[J];植物营养与肥料学报;2010年04期

6 李洪娜;葛顺峰;门永阁;周乐;魏绍冲;姜远茂;;苹果树矮化中间砧SH6对幼树氮素吸收、分配和贮藏的影响[J];园艺学报;2014年05期

  本文关键词：矮化中间砧苹果氮素吸收、利用及其对叶片衰老影响的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：414153