花期沼液喷施对大豆光合作用的影响

1、河南科技学院2013 届本科毕业论文（设计）论文题目: 花期喷施沼液对大豆光合作用的影响学生姓名：汪 亮所在院系： 生命科技学院所学专业： 种子科学与工程导师姓名：徐新娟完成时间： 2013 年 5 月花期沼液喷施对大豆光合作用的影响摘要为探讨沼液叶面喷施处理对大豆光合作用的影响，在田间条件下，选取两个花期一致的大豆品种，在始花期和盛花期进行喷施处理。沼液与清水的比例为1:1、1:3、1:5，测定处理后植株的叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、胞间 CO2 浓度、蒸腾速率及收获后的百粒重。研究结果表明：经过 1:1 浓度的沼液喷施处理后，郑 97196 的净光合速率和蒸腾速率分别比对照增加了 1

2、3.92%和 18.88%， 周豆 11 的净光合速率和蒸腾速率分别比对照增加了 27.18%和 25.09%，差异显著。气孔导度和胞间 CO2 浓度与对照差异不显著。与对照相比，郑 97196 和周豆11 的叶绿素总含量分别增加了 26.56%和 24.67%，差异显著。两个大豆品种的百粒重分别比对照增加了 8.72%和 7.21%。初步的研究表明：1:1 的沼液处理能有效的提高大豆叶片的净光合速率、蒸腾速率、叶绿素总含量和产量。关键词：大豆，沼液，净光合速率，气孔导度，胞间 CO2 浓度，蒸腾速率，叶绿素总含量，产量EFFECTS OF SOYBEAN PHOTOSYNTHESIS ON

3、BIOGAS SLURRY IN FLOWERING PHASEAbstractIn order to investigate the effect of biogas slurry spraying treatment on Photosynthesis in soybean, in field conditions, we selected two different soybean cultivars at flowering and flowering stage, spraying processing. Biogas slurry and water ratio of 1:1, 1

4、:3, 1:5, determination of chlorophyll content in plant after treatment, the net photosynthetic rate, stomatal conductance, intercellular CO2 concentration and transpiration rate. The results show that: after the biogas slurry spraying treatment of 1:1 concentration, Zheng 97196 of net photosynthetic

5、 rate and transpiration rate were increased by 13.92% and 18.88%, net light week bean 11 photosynthetic rate and transpiration rate were increased by 27.18% and 25.09%, significant difference. The difference between CO2 concentration and stomatal conductance and intercellular no significant contrast

6、. Zheng 97196 and Zhoudou 11 total chlorophyll content were increased by 26.56% and 24.67%, significant difference. Seed Zheng 97196 and Zhoudou 11 weight were increased by 8.72% and 7.21%. Preliminary studies have shown: 1:1 slurry treatment can effectively improve the soybean leaf net photosynthet

7、ic rate, chlorophyll content and yield rate, transpiration.Key words：Soybean，biogas slurry，Net photosynthetic rate，Stomatal conductance，Intercellular C02 concen tration，Transpiration rate，yield目 录引言11 材料与方法21.1 供试材料21.2 实验设计21.3 实验内容及方法21.3.1 叶绿素含量的测定21.3.2 光合指标的测定31.3.3 百粒重测定31.3.4 数据分析32 结果与分析32.1

8、 数据方差分析32.2 不同浓度沼液处理对大豆叶绿素含量的影响42.3 不同浓度沼液处理对大豆净光合速率的影响42.4 不同浓度沼液处理对大豆叶片气孔导度的影响52.5 不同浓度沼液处理对大豆叶片胞间 CO2 浓度的影响62.6 不同浓度沼液处理对大豆叶片蒸腾速率的影响62.7 百粒重的测定73.讨论7结论8参考文献9致谢9花期喷施沼液对大豆光合作用的影响汪亮（生命科技学院 种子科学与工程 081 班）引言近几年来，我国农村沼气的发展十分迅速，但对于沼气的综合利用还相对来说比较落后。沼液作为厌氧发酵残留物的液态部分，不仅含有丰富的可溶性无机盐类，还含有厌氧发酵后的生化产物，如植物生长所需要的各

9、类氨基酸、维生素、蛋白质、赤霉素、生长素及抗生素等，具有营养、抑菌、抗逆、刺激等功效1。为了促进生态农业的发展，实现可持续发展，提高资源的利用率，我们对沼液喷施在大豆上的增产效果进行研究。沼液中含有植物生长所需的各种营养元素，如 N、P、S、Mg 是叶绿体结构中组成叶绿素、蛋白质和片层膜的主要成分。它是一种速效性水肥，用于大豆叶面喷施，效果快，利用率高，能够及时的补给大豆生长对养分的需求，调节作物的 生长代谢，促进生长平衡，增强光合作用能力。与常规的叶面喷施的肥料相比较， 养分含量更丰富、更全面，既经济又方便。孔德杰等在小麦上研究表明施用沼液后能有效的提高小麦叶片叶绿素的总含量2。邓小强等利用

10、沼液对玉米进行处理的研究表明叶面喷施沼液能够有效的调节作物的生长代谢，延缓叶片衰老，增强叶片得光合能力3。吴振林的研究认为施用沼肥后大豆叶色变绿，角斑病减轻，增加了叶片的光合作用，促进了荚果干物质的形成和积累，从而使大豆荚饱粒重， 为大豆的增产奠定下基础4。在棉花上叶面喷施沼液能够有效的防止棉花早衰， 提高叶片光合功能5。沼液还能明显提高青椒植株的展开度和叶片数沼液处理使青椒叶子颜色纯正,且最大叶长和最大叶宽均明显提高6。用沼液作肥料能部分 代替化肥，可使农作物平均增产 10-305。大豆既是蛋白质作物又是油料作物，大豆籽粒约含 40%蛋白质、20%脂肪、30%碳水化合物。大豆可加工成多种多样

11、的副食品，营养价值很高，是我国人民所需蛋白质的主要来源之一，还含有多种人体所需的矿物质。同时大豆还是很重要的饲料作物和工业原料，在经济作物结构中占有很重要的地位。因此，搞好大豆的生产，提高大豆的产量对国民经济具有很重要的意义。光合作用是作物产量形成的基础，大豆的产量 90%以上来自光合作用，叶面喷施沼液可延长叶片的功能期，防止后期早衰，且肥料利用率很高。大豆植株生长期较短，养分吸收比较集中，且大豆的叶片对养分具有很强的吸收能力，因此在大豆生育期内喷施沼液能够提高大豆产量和质量。前人在叶面施肥对大豆光合作用的影响上进行了一定的研究，主要集中在微量元素的研究上。沼液在大豆叶面喷施上的研究很少，且在

12、沼液处理对大豆的影响上研究的主要是在株高、分枝、叶片颜色等这些方面，对具体影响光合生理指标的研究较为薄弱。因此，系统研究沼液叶面喷施处理后大豆的光合生理特性，对揭示沼液在利用上对大豆的增产的意义。本实验通过利用不同浓度的沼液在大豆始花期和盛花期对大豆叶片进行两次叶面喷施处理，来研究沼液处理对大豆光合指标的影响，以期为沼液喷施处理能给大豆增产提供参考依据。通过分析叶绿素总含量、净光合速率（Pn）、气孔导度（Cond）、细胞间隙 CO2 浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）这几个指标来直接反应大豆经过沼液处理后的光合生理特性，研究不同浓度沼液在花期处理对大豆光合指标的影响，以期为研究大豆光合产物的形成与

13、积累提供参考依据。1 材料与方法1.1 供试材料选择花期一致的两个大豆品种，分别为：周豆 11、郑豆 97196。1.2 实验设计试验于 2012 年 6 月至 10 月在河南科技学院大豆试验田进行，土壤为壤土。沼液取自正常产气半年以上的沼气池。两个品种，共设 6 个小区，三个处理（沼液与清水比例为：1:1、1:3、1:5）。小区与处理之间均按随机排列，每个处理三次重复， 对照（CK）为清水，每个小区设四行保护行。播种日期为 6 月 11 号，分别在始花期和盛花期进行喷施处理。处理后七天取样测指标，测定时间为上午 9:00 至12:00。取样部位为主茎的上数第 3 片全展叶，测定时均避开主叶脉

14、。其余按正常田间管理，10 月 6 号收获，分收分打。1.3 实验内容及方法1.3.1 叶绿素含量的测定以无水乙醇与 80%丙酮按 1:1 混合，用混合溶液作为为浸提液。田间取样， 每小区随机选择三株，取材部位为主茎的上数第 3 片全展叶。测定均在晴天进行， 在下午 16:0017:00 取样，取下样品用冰盒保鲜。然后在室内称取 0.2 克，剪碎后放入 25mL 试管中，尽量避开叶脉。向试管中加入丙酮乙醇混合浸提液，并仔细将粘附在瓶壁边缘的叶子碎末洗到浸提液中。用浸提液定容至 25mL，用保鲜膜封口。室温下放置暗处浸提过夜 24 小时，其间摇动 34 次，次日取出，观察叶组织已全部变白时，表示

15、叶绿素已浸提干净。然后取上清液，以浸提液作为对照，用分光光度计分别测定溶液在波长 645nm 和 663nm 处的吸光值，记录结果。代入公式计算出叶绿素 a、叶绿素 b 及叶绿素总含量，单位为 mgg 。1.3.2 光合指标的测定采用美国产 LI- Cor 6400 便携式光合测定仪，测定大豆净光合速率、气孔导度、胞间 CO2 浓度及蒸腾速率。测定时均为晴朗无风的天气,采用自然光源。 测定时间为上午 9:00 至 12:00，取样部位为主茎的上数第 3 片全展叶，测定时均避开主叶脉。1.3.3 百粒重测定大豆收获后，用数粒机随机选取各个处理的大豆籽粒 100 粒，用电子天平称重并记录。1.3.

16、4 数据分析所有数据均为测定平均值，采用 SAS9.0 软件处理，用 LSD 法进行多重比较，图表采用 Excel 编辑。2 结果与分析2.1 数据方差分析表 1 郑 97196 和周豆 11 在 0.05 水平上的方差分析品种性状DFAnova SSMean squareF valuePrF郑 97196Pn316.50685.50238.670.0068Cond30.01820.00613.270.0799Ci3609.3568203.11891.510.2839Tr35.50991.83667.690.0096百粒重31.13460.378212.330.0023周豆 11Pn337.5

17、84112.52808.460.0073Cond30.01850.00620.820.5198Ci3195.296665.09890.380.7708Tr34.56371.52122.420.1417百粒重31.8450.6155.960.0194根据各处理间不同指标的方差分析，从表 1 上可以看出，郑 97196 和周豆 11 这两个品种沼液处理后得到的叶绿素总含量、蒸腾速率（Tr）、净光合速率（Pn）、百粒重几项所测的数据小于 0.05，差异显著。气孔导度（Cond）、胞间 CO2 浓度（Ci）数据的方差分析结果大于 0.05，差异不显著。2.2 不同浓度沼液处理对大豆叶绿素含量的影响表

18、2 不同浓度沼液处理对大豆叶绿素总含量影响的比较品种叶绿素含量CK1:11:31:5郑 97196Chl(a+b)4.110.12b5.120.30a4.430.01b4.180.13b周豆 11Chl(a+b)3.970.08c5.200.16a4.340.04b3.960.29c注：1、式中 Chl(a+b)代表叶绿素总含量。2、表中每行数据后有相同字母者表示两者差异不显著（p0.05）。从表 1 中可以看出，郑 97196 的叶绿素含量在浓度为 1:1 时达到最大值，为5.1203mg/g。CK 最低，为 4.1071mg/g，处理后比对照增加了 24.67%。周豆 11 在1:1 时达

19、到最大值 5.1979mg/g，在 1:5 时最低，为 3.9572mg/g。CK 处理的叶绿素含量为 4.1071mg/g，几个处理中最显著的浓度是 1:1，比对照增加了 26.56%。方差分析结果可以看出，郑 97196 的叶绿素总含量在沼液浓度为 1:1 时，与对照差异显著，其他处理与对照差异不显著。周豆 11 的叶绿素总含量在沼液浓度为 1:1 和 1:3 时差异显著，1:5 时差异不显著。. m - 2. s- 1光 光 光 光 光 / mol2.3 不同浓度沼液处理对大豆净光合速率的影响图 1 不同浓度沼液处理对大豆净光合速率的影响从图上可以看出，在沼液浓度为 1:1 时，郑 97

20、196 和周豆 11 的净光合速率达到最高。郑 97196 最高值达到 24.2777mol.m-2.s-1，浓度为 1:3 时其次，1:5 时第三，CK 最低为 21.3111mol.m-2.s-1。1:1 的浓度处理后净光合速率比对照增加了13.92%。周豆 11 在 1:1 时最高值达到了 22.2mol.m-2.s-1，最低值为17.4556mol.m-2.s-1 同比对照增加了 27.18%。通过表 1 的方差分析的结果表明，郑 97196 和周豆 11 的净光合速率在沼液浓度在 1:1 处理时的差异显著，在其他几个浓度时差异不显著。2.4 不同浓度沼液处理对大豆叶片气孔导度的影响错

21、误！链接无效。图 2 不同浓度沼液处理对大豆气孔导度的影响从图 2 可以看出，郑 97196 的气孔导度在对照达到最高值，1:1 其次，1:3 第三，1:5 时最低。周豆 11 在沼液浓度为 1:1 时气孔导度达到最高值，1:5 其次，1:3 第三，CK 最低。通过表 1 的方差分析结果可以看出，这两个品种的气孔导度在各处理间的差异均不显著。光 光 CO2光 光 / mol CO2. mol - 12.5 不同浓度沼液处理对大豆叶片胞间 CO2 浓度的影响图 3 不同浓度沼液处理对大豆胞间 CO2 浓度的影响从图 3 可以看出，郑 97196 的胞间 CO2 浓度在 CK 时最高，其次是 1:

22、1,然后是 1:3，最低是 1:5。周豆 11 在浓度为 1:1 时胞间 CO2 浓度值最高达到242.6667molCO2.mol-1，CK 最低，为 231.8889molCO2.mol-1。处理后对照 CK增加了 4.64%，通过表 1 的数据分析结果可以看出，两个品种在五个处理间的差异不显著。光 光 光 光 / mmol H 2O. m- 2. s- 12.6 不同浓度沼液处理对大豆叶片蒸腾速率的影响图 4 不同浓度沼液处理对大豆蒸腾速率的影响从图 4 可以看出，郑 97196 在沼液浓度为 1:1 处理时蒸腾速率达到最大值， 为 8.2268mmolH2O.m-2.s-1 ，比对照增

23、加了 18.88%。周豆 11 在沼液浓度为 1:1 处理时，蒸腾速率达到最大值，为 7.5011 mmolH2O.m-2.s-1，比对照增加了 25.09%。根据表 1 的分析结果可以看出，在郑 97196 和周豆 11 这两个品种在沼液浓度为1:1 时差异显著。在其他几个处理之间都不差异不显著。光 光 光 / g2.7 百粒重的测定图 5 不同浓度沼液处理对大豆百粒重的影响从图 5 可以看出，郑 97196 和周豆 11 的百粒重在沼液处理后都有所提高， 但是在浓度为 1:1 时测得的值最大。郑 97196 比对照增加 8.72%，周豆 11 比对照增加 7.21%。从表 1 的方差分析结

24、果可以看出，在 1:1 的处理中差异显著。3.讨论本实验通过在始花期和盛花期对大豆进行连续两次沼液喷施处理后，对大豆叶绿素总含量的初步分析后发现，随着沼液浓度的增加，叶绿素含量随着增加， 在 1:1 浓度处理后郑 97196 和周豆 11 的叶绿素含量都比对照增加了百分之二十以上，显著的提高了大豆的叶绿素总含量。袁祖华通过在沼液喷施黄瓜的研究上也发现，处理后总体表现为各处理叶色深绿植株生长健壮与 CK 相比叶绿素值呈现普遍提升现象7。在鸭梨叶片进行沼液喷施处理可明显提高鸭梨叶片中叶绿素的含量，提高叶片的光合作用8。我们的研究结果与前人一致，而且测定结果也是相符的。李形美在用 80%浓度沼液喷施

25、番茄时有烧苗、烧叶现象，致使生长发育延缓的现象9，但是 60%的沼液浓度效果非常好，这可能是不同植物叶片对沼液的敏感度不一样所导致。净光合速率直接体现了大豆有机物质的积累，通过对本实验数据的分析后发现，郑 97196 和周豆 11 经过几个不同浓度沼液处理后都能有效的提高叶片的净光合速率，在浓度为 1:1 时处理的效果最明显，差异显著，在其他浓度处理时差异均不显著。从图 1 中可以看出，郑 97196 的净光合速率普遍比周豆 11 要高， 这可能是品种间的差异问题。赵秀梅等通过在油桃上喷施沼液后发现能够显著提高油桃的光合速率和水分利用率，还能提高净光合速率和蒸腾速率10，本实验的研究结果与其是

26、一致的。气孔作为水分和 CO2 进出的窗口，对光合速率和蒸腾速率具有调节作用。通过对本实验测得的气孔导度数据进行分析后发现，各个不同浓度处理与对照之间的差异不显著。胞间 CO2 浓度越高，气孔内外 CO2 浓度差越小，气孔能吸收的CO2 越少，光合速率越低。胞间 CO2 浓度可能与品种的遗传差异有关或受外界营养条件的影响小，在本实验的三个处理中与对照之间的差异均不显著。郑 97196 和周豆 11 两个品种的蒸腾速率均是在沼液浓度为 1:1 时达到了最大，在其他浓度时也有所提高，但差异不显著。在油菜上利用 1:1 的沼液喷施后，增加了千粒重，小区产量增加了 2.5 0.811。在柑橘、葡萄、水

27、稻、梨树、烟叶、西瓜等作物上喷施 1:1 的沼液都能促进生长发育，增强光合能力，增加产量 12。水稻叶面喷施沼液比不喷施沼液增产6.33%。本实验通过处理后发现各个浓度的沼液处理均能提高大豆的百粒重，但是在从表 1 中可以看出通过 1:1 沼液处理后能够显著提高郑 97196 和周豆 11 的百粒重，增加大豆的产量。由于大豆的光合作用是一个非常复杂的过程，大气因子、生理因子及生化因子相互影响制约着光合作用的变化13，而且在大田试验条件下难免有一些误差及人力不可控的因素影响，对本实验的进行也造成了很大的困难。由于本实验本身人力条件及其他客观因素的限制，对本实验的研究深感不足，取得的只是一个初步的

28、研究结果。为了更加深入的研究沼液在叶片喷施后对大豆光合生理特性的影响，今后可以增加所选的大豆品种数量和沼液浓度梯度。另外，也建议在做研究时根据大豆的不同生育时期，比如根据大豆的生长发育状况划分为苗期、花期、荚期三个生育时期来研究沼液处理对大豆的光合生理生态特性的影响，以便为提高沼液在大豆上利用效率及为大豆增产提供理论依据。结论通过对两个不同品种在始花期和盛花期，进行不同浓度的沼液喷施后初步研究发现：(1)在沼液浓度为 1:1 时进行处理能有效的增加大豆叶片的叶绿素含量，喷施后叶色变深。(2)1:1 浓度的沼液能有效的提高大豆叶片的净光合速率。(3)1:1 浓度的沼液喷施处理能够有效的提高大豆叶片的蒸腾速率。(4)1:1 浓度的沼液处理能有效的提高大豆籽粒的百粒重。参考文献1 张鹏娟，曹运红.浅谈沼液的综合利用技术J.农业技术与装备. 2011.12B:792 孔德杰，杨改河，任广鑫等.沼肥不同用量对小麦光合特性和产量的影响J.西北农业学报，2008,17(2):64-693 邓小强，范贵国.玉米叶