毕业论文(农学)水分胁迫对苜蓿生长和品质的影响及生理基础.pdf

山东农业大学 硕士学位论文 水分胁迫对苜蓿生长和品质的影响及生理基础 姓名 陈淑义 申请学位级别 硕士 专业 作物栽培学与耕作学 指导教师 孙学振 20060612 英文缩略 s o d p o d m d a c a t a b a i a a g a 3 z a c p s c f a c a s h c f 英文缩略表 英文全称 s u p e r o x i d p e r o x i d a s e m a l o n d i a l s e h y d e c a t a l a s e a b s c i s i ca c i d i n d o l e 3 a c d t i ca c i d g i b b e r e l l i ca c i d r i b o s y lz e a t i n c r u d ep r o t e i n s t a r c h c r u d ef a t c r u d ea s h c r u d ef i b r e 中文名称 超氧化物歧化酶 过氧化物酶 丙二醛 过氧化氢酶 脱落酸 吲哚乙酸 赤霉素 玉米素核苷 粗蛋白 淀粉 粗脂肪 粗灰分 粗纤维 关于学位论文原创性和使用授权的声明 本人所呈交的学位论文 是在导师指导下 独立进行科学研 究所取得的成果 对在论文研究期间给予指导 帮助和做出重要 贡献的个人或集体 均在文中明确说明 本声明的法律责任由本 人承担 本人完全了解山东农业大学有关保留和使用学位论文的规 定 同意学校保留和按要求向国家有关部门或机构送交论文纸质 本和电子版 允许论文被查阅和借阅 本人授权山东农业大学可 以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 可 以采用影印 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文 保密论文在解密后应遵守此规定 论文作者签名 鼍盘 亟 导师签名 叠是涩窒盎 e l 期 刎 缓 山东农业大学硕士学位论文 水分胁迫对苜蓿生长和品质的影响及生理基础 专业 作物栽培与耕作学 硕士研究生 陈淑义 指导教师 孙学振教授 盛亦兵副研究员 摘要 本试验于2 0 0 4 2 0 0 5 年在山东省农科院旱棚内进行 选用3 个紫花苜 蓿品种w l 3 2 3 敖汉和鲁苜1 号 采用不同强度不同时期盆栽试验 研 究了3 个紫花苜蓿品种生长和品质对水分胁迫的响应 及水分胁迫对紫花 苜蓿生理生化特性的影响 主要研究结果如下 1 水分胁迫及复水对紫花苜蓿生长的影响 不同强度水分胁迫都降低了紫花苜蓿的主茎高度 分枝长度 茎枝绿 叶数 茎枝节数 分枝总数 单株叶总面积 侧根长度 根瘤菌数 单株 叶干重和单株干物质量 增加了紫花苜蓿的根长 株高比 根冠比 并且 随着水分胁迫强度的增加 增加和降低的幅度增大 主根长度在轻度和中 度胁迫下增加 侧根数在中度和重度水分处理下均降低 第二年复水后 开花期 刈割 3 品种在轻度水分处理下 主茎高度 主茎节数 总分枝 数 侧根数及单株干物质量发生了超补偿 在中度和重度水分处理下主茎 高度发生了超补偿 但在轻度水分处理下主侧根长度 根长 株高比 根 冠比 在中度水分处理下主侧根长度 根长 株高比 根瘤菌数 根冠比 在重度水分处理下分枝绿叶数 主茎节数 分枝总数 根瘤菌数 主侧根 长度 根长 株高比叶干重 单株干物质量和根冠比均低于c k 2 水分胁迫及复水对紫花茵蓿生理生化特性的影响 受水分胁迫的影响 叶片的叶绿素a 含量 叶绿素b 含量及叶绿素总 含量随水分胁迫强度的增加而增加 随胁迫时间的延长而降低 复水后受 胁迫越重 含量越高 叶片束 自比值随水分胁迫强度的增加和胁迫时间 的延长而增加 复水后与控水2 5 天时相比明显下降 且受胁迫越重 复 水后的束 自比值越大 叶片渗透势随水分胁迫强度的增加而降低 随胁 迫时间的延长先降低后增加 复水后与控水2 5 天时相比增加 且受胁迫 水分胁迫对苜蓿生瞄 品质的影响及生理基础 越重 复水后渗透势越小 叶片s o d p o d c a t 和m d a 含量随水分胁迫强度的增加而增加 s o d p o d 含量随胁迫时间的延长而增加 c a t 和m d a 含量随胁迫时 间的延长先增加后降低 复水后与胁迫2 5 天时相比均降低 且受胁迫越 重 复水后含量越高 叶片游离脯氨酸和可溶性糖含量随水分胁迫强度的增加而增加 游离 脯氨酸含量随胁迫时间的延长先增加后降低 可溶性糖含量随胁迫时间的 延长而增加 复水后与胁迫2 5 天时相比游离脯氨酸含量大幅下降 胁迫 越重 含量越低 而可溶性糖含量复水后表现不一 水分胁迫增加了叶片 可溶性蛋白含量 且可溶性蛋白含量在轻度和中度水分胁迫下随胁迫时间 的延长而增加 在重度水分胁迫下随胁迫时间的延长先增加后降低 复水 后与胁迫2 5 天时相比大幅下降 水分胁迫降低了紫花苜蓿叶片i a a z r 含量 增加了g a 3 和a b a 含量 并且i a a g a 含量随胁迫时间的延长先降低后增加 z r 含量在胁迫2 5 日 超过c k a b a 随胁迫时间的延长无明显变化规律 复水后i a a 与c k 差别 不大 g a 3 a b a 含量与胁迫2 5 天时相比大幅上升 z r 明显高于c k 3 水分胁迫及复水对紫花苜蓿地上器官营养品质的影晌 苗期控水后 地上器官的粗蛋白 总磷及全钾含量随水分胁迫强度的 增加而降低 淀粉和粗脂肪含量在水分胁迫下增加 粗灰分和钙含量在轻 度水分胁迫下增加 分枝期控水后 与c k 相比 地上器官的蛋白质和粗脂肪含量在轻度 水分胁迫强度下增加 淀粉含量随水分胁迫强度的增加而降低 粗灰分和 钾含量随水分胁迫强度的增加而增加 总磷量在轻度水分胁迫强度下降 低 在重度水分胁迫下增加 而钙含量在水分胁迫下几无变化 苗期控水后复水 开花期地上器官的粗蛋白和总磷含量均增加 且胁 迫越轻 增加越多 淀粉和粗脂肪含量在轻度水分处理下升高 在重度水 分处理下降低 粗灰分和全钾含量在轻度水分处理下均升高 钙含量均增 加 且胁迫越重 增加越多 在重度胁迫下 粗纤维含量增加 分枝期控水后复水 开花期地上器官的粗蛋白含量均增加 胁迫越轻 增加越多 粗脂肪含量在轻度处理下升高 在重度处理下降低 粗灰分含 山东农业大学硕士学位论文 量在轻度处理下升高 总磷量均降低 且胁迫越重 降低越多 与c k 相 比 全钾含量均降低 钙含量均增加 在轻度胁迫下 粗纤维含量增加 在秋季进行不同强度水分胁迫第二年复水后 开花期地上器官的粗蛋 白在轻度水分亏缺处理下含量增加 淀粉含量在轻度和中度水分亏缺处理 下均升高 粗脂肪 粗灰分及磷含量在各水分亏缺处理下含量增加 且粗 脂肪胁迫越轻 增加越多 粗灰分在中度胁迫下增加最大 钾含量在轻度 处理下增加 在重度水分亏缺处理下明显降低 钙含量在轻度处理下降低 在中度和重度水分亏缺处理下增加 且在重度水分下增加最大 粗纤维含 量在轻度胁迫下降低 在中度胁迫下升高 水分胁迫及复水对苜蓿地上器官营养品质的影响 3 个供试品种的变 化趋势基本一致 从不同角度评定3 个品种的抗旱性 其结论不同 从产量角度确定抗 旱性 鲁苜l 号 敖汉 w l 3 2 3 从品质角度确定抗旱性敖汉 鲁苜l 号 w l 3 2 3 关键词 紫花苜蓿 水分胁迫 生长 品质 生理基础 水分胁迫对苜蓿生1 主和品质的影响及生理基础 e f f e c to fw a t e rs t r e s so nt h eg r o w t ha n dq u a l i t yo fa i f a l f a a n di t sp h y s i o l o g i c a lb a s i s m a j o r c r o pc u l t i v a t i o na n df a r m i n gs c i e n c e m a s t e rc a n d i d a t e c h e ns h u y i s u p e r v i s o r p r o f e s s o rs u nx u e z h e n d i r e c t o rs h e ny i b i n g a b s t r a c t t h ee x p e r i m e n tw a sc o n d u c t e do n t h er a i n p r o o fs h e l t e ro fs h a n d o n g a c a d e m yo fa g r i c u l t u r es c i e n c e sf r o m2 0 0 4t o2 0 0 5 t h r e ea l f a l f ae u l t i v a r s w l 3 2 3 a o h a na n dl u m un o 1 w e r eu s e dt os t u d yt h eg r o w t ha n d d e v e l o p m e n to fa l f a l f a i n p o t c u l t u r e t h r o u g ht w oe x p e r i m e n t s i nt h e m e a n w h i l e t h eq u a l i t ya n dp h y s i o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c so ft h e mw e r es t u d i e d w a t e rs t r e s si nt h ee x p e r i m e n tw a sd e s i g n e da td i f f e r e n ti n t e n s i t ya n dd i f f e r e n t s t a g e s t h em a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w s 1 e f f e c to fw a t e rs t r e s so i lt h eg r o w t ha n dd e v e l o p m e n to fa l f a l f a w a t e rs t r e s sa td i f f e r e n ti n t e n s i t yr e d u c e dm a i ns t e mh e i g h t b r a n c h i n g l e n g t h n u m b e ro fm a i ns t e ma n db r a n c h i n gg r e e nl e a f n u m b e ro fm a i ns t e m a n db r a n c h i n gt u b e r n u m b e ro fb r a n c h e s t o t a la r e ao fi n d i v i d u a lp l a n tl e a v e s n u m b e ro f i a t e m lr o o tr h i z o b i u m d r yw e i g h to f i n d i v i d u a lp l a n tl e a v e sa n dd r y w e i g h to fi n d i v i d u a lp l a n t w h i l ei ti n c r e a s e dr a t i oo fc a pr o o tl e n g t ht op l a n t h e i g h ta n dr o o tc a pr a t i o t h er a n g eo fr e d u c t i o na n di n c r e a s ee n h a n c e dw i t h t h ew a t e ri n t e n s i t yi n c r e a s e d t a p r o o tl e n g t hi n c r e a s e dt r a d e rl o w g r a d ea n d m i d d l e g r a d e w a t e rs t r e s s a n dn u m b e ro fl a t e r a lr o o tr e d u c e du n d e r m i d d l e g r a d ea n dw e i g h t i l yw a t e rs t r e s sm a i ns t e mh e i g h t n u m b e ro fm a i n s t e mt u b e r n u m b e ro fb r a n c h e s n u m b e ro fl a t e r a lr o o ta n ds i n g l ep l a n td r y w e i g h to ft h r e ea l f a l f a j a i l c r i e sw h i c hw e r ea f f e c t e du n d e rl o ww a t e rs t r e s s l a s ty e a ra n dw a t e rs u p p l yt h i sy e a rw e r eh i g h e rt h a nt h a to fc ki na n t h e s i s 4 山东农业大学硕士学位论文 a n dm a i ns t e mh e i g h tw h i c hw a sa f f e c t e du n d e rm i d d l e g r a d eo rw e i g h t i l y w a t e rs t r e s sl a s ty e a ra n dw a t e rs u p p l yt h i sy e a rw a sh i g h e rt h a nt h a to fc k b u te f f e c to fw a t e rs t r e s sl a s ty e a ro nt h r e ea l f a l f av a r i e t i e sd i d n te l i m i n a t e u n t i la n t h e s i s c a pr o o tl e n g t h l a t e r a lr o o tl e n g t h r a t i oo fc a pr o o tl e n g t ha n d r o o tc a pr a t i ot op l a n th e i g h tu n d e rl o w g r a d ew a t e rs t r e s s a n dc a pr o o tl e n g t h l a t e r a lr o o tl e n g t h r a t i oo fc a pr o o tl e n g t h r h i z o b i u ma n dr o o tc a pr a t i ou n d e r w a t e rs t r e s s a n dn u m b e ro fb r a n c h i n gg r e e nl e a f n u m b e ro fm a i ns t e mt u b e r n u m b e ro fb r a n c h e s c a pr o o tl e n g t h l a t e r a lr o o tl e n g t h r a t i oo fc a pr o o t l e n g t h r h l z o b i u m s i n g l ep l a n tl e a fd r yw e i g h t s i n g l ep l a n td r yw e i g h ta n d r o o tc a pr a t i ou n d e rw e i g h t i l yw a t e rs t r e s sw e r el o w e rt h a nt h a to fc k w h i c h w a t e rs u p p l yt h i sy e a ra f t e ru n d e rw a t e rs t r e s sl a s ty e a r 2 e f f e c to fw a t e rs t r e s so nt h ep h y s i o l o g i c a l b i o c h e m i c a lc h a r a c t e r i s t i c so f a l f a l f al e a v e s c h l o r o p h y l lac o n t e n t c h l o r o p h y l lbc o n t e n ta n dt h et o t a lc h l o r o p h y l l c o n t e n to fa l f a l f al e a v e si n c r e a s e du n d e rw a t e rs t r e s s f u r t h e r m o r e i t s r a n g e i n c r e a s e d v i t l lt h ee n h a n c i v es t r e s si n t e n s i t y w h i l e t h e yd e c r e a s e dm o r et h a n t h a to fc kw h e nt h ed a ye x t e n d e d a n dt h ea l f a l f aw o u l dh a v em o r ec o n t e n to f c h l o r o p h y l lw h e ni tu n d e rm o r ew a t e rs t r e s s r e l a t i v ew a t e rc o n t e n to fa l f a l f al e a v e sr e d u c e du n d e rw a t e r s t r e s s f u r t h e r m o r e i t sr a n g ei n c r e a s e dw i t ht h ee n h a n c i v es t r e s si n t e n s i t y r e l a t i v e w a t e rc o n t e n tr e d u c e dt h a nt h a to fc kw h e nt h ed a ye x t e n d e d w h i l ei n c r e a s e d w h e nc o m p a r e dw i t hs t r e s s2 5d a y sw h e nw a t 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cp o t e n t i a lr e d u c e db e f o r ei n c r e a s e dt h a nt h a to fc kf o l l o wt h ed a y e x t e n d e d i n c r e a s e dc o m p a r e dw i t hs t r e s s2 5d a yw h e nw a t e rs u p p l ya f t e r w a t e rs t r e s s b u ti n c r e a s e dr a n g er e d u c e df o l l o wt h ee n h a n c i v es t r e s si n t e n s i t y m o r ec o n t e n t so fs o d p o d c a ta n dm d aw e r ef o u n di na l f a l f al e a v e s w h e nt h ea l f a l f aw e r eu n d e rm o r ew a t e rs t r e s s f u r t h e r m o r e t h er a n g eo f i n c r e a s ee n h a n c e dw i t ht h ew a t e ri n t e n s i t yi n c r e a s e d i n c r e a s e dm o r et h a nt h a t o fc kw h e nt h ed a ye x t e n d e d c a tc o n t e n ti n c r e a s e du n d e r w a t e rs t r e s s i n c r e a s e du n d e rl o w g r a d ew a t e rs t r e s sa n di n c r e a s e db e f o r er e d u c e du n d e r m i d d l e g r a d ea n dw e i g h t i l yw a t e rs t r e s st h a nt h a to fc kw h e nt h ed a y e x t e n d e d s o da c t i v i t y p o dc o n t e n ta n dc a tc o n t e n to fa l f a l f al e a v e s m a r k e d l yr e d u c e dc o m p a r e dw i t hs t r e s s2 5d a y sw h e nw a t e rs u p p l ya f t e rw a t e r s t r e s s a n dt h er a n g ei n c r e a s e dw i t ht h ee n h a n c i v es t r e s si n t e n s i t y f r e ep r o l i n ea n ds o l u b l es u g a rc o n t e n to fa l f a l f al e a v e si n c r e a s e du n d e r w a t e rs t r e s s f u r t h e r m o r e t h er a n g eo fi n c r e a s ee n h a n c e dw i t ht h ew a t e r i n t e n s i t yi n c r e a s e d f r e ep r e l i n ec o n t e n ti n c r e a s e db e f o r er e d u c e dt h a nt h a to f c kw h e nt h ed a ye x t e n d e d s o l u b l es u g a rc o n t e n ti n c r e a s e dt h a nt h a to fc k w h e nt h ed a ye x t e n d e d f r e ep r o l i n ec o n t e n tm a r k e d l yr e d u c e dc o m p a r e d v i t l l s t r e s s2 5d a y sw h e nw a t e rs u p p l ya f t e rw a t e rs t r e s s a n dt h ei n c r e 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ac o n t e n ti sr u l e l e s sf o l l o w i n gt h ed a ye x t e n d e d w h e nw a t e rs u p p l ya f t e rw a t e rs t r e s s i a ac o n t e n ti s n e a r l ye q u a lt oc k z r 6 山东农业大学硕士学位论文 c o n t e n ti sm a r k e d l yh i g h e rt h a nc k g a 3c o n t e n ta n da b ac o n t e n tm a r k e d l y i n c r e a s e dc o m p a r e dw i t hs t r e s s2 5d a y s 3 e f f e c to f w a t e rs t r e s so nq u a l i t yo f a l f a l f ao v e r g r o u n do r g a n a tt h es e e d l i n gs t a g e c r u d ep r o t e i nc o n t e n t pc o n t e n ta n dkc o n t e n to f t h r e ea l f a l f av a r i e t i e sr e d u c e d w i t ht h ew a t e ri n t e n s i t yi n c r e a s e d s t a r c h c o n t e n ta n dc r u d ef i b r ec o n t e n ti n c r e a s e du n d e rw a t e rs t r e s st h a nt h a to fc k a n dc r u d ea s hc o n t e n ti n c r e a s e du n d e rl o w g r a d ew a t e rs t r e s st h a nt h a to fc k a tb r a n c h i n gs t a g e c r u d ep r o t e i nc o n t e n ta n dc r 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e ri n t e n s i t yi n c r e a s e d s t a r c hc o n t e n ta n dc r u d e f a tc o n t e n ti n c r e a s e du n d e r l o w g r a d e w a t e rs t r e s sa n dr e d u c e du n d e r w e i g h t i l yw a t e rs t r e s st h a nt h a to fc k c r u d ea s hc o n t e n ta n dk a l i u mc o n t e n t i n c r e a s e du n d e rl o w g r a d ew a t e rs t r e s st h a nt h a to fc k c a l c i u mc o n t e n t i n c r e a s e dw i t ht h ew a t e ri n t e n s i t yi n c r e a s e d c r u d ef i b r ei n c r e a s e du n d e r w e i g h t i l yw a t e rs t r e s st h a nt h a to fc k i na n t h e s i s t h r e ea l f a l f av a r i e t i e sa r ei nt h ec o n d i t i o no fw a t e rs u p p l y a f t e rw a t e rs t r e s sa tb r a n c h i n gs t a g e c r u d ep r o t e i nc o n t e n to ft h r e ea l f a l f a v a r i e t i e si n c r e a s e dm o r et h a nt h a to fc k t h er a n g eo fi n c r e a s e dr e d u c e dw i t h t h ew a t e ri n t e n s i t yi n c r e a s e d c r u d ef a tc o n t e n ti n c r e a s e du n d e rl o w g r a d e w a t e rs t r e s sa n dr e d u c e du n d e rw e i g h t i l yw a t e rs t r e s st h a nt h a to fc k c r u d e a s hc o n t e n ti n c r e a s e dm o r eu n d e rl o w g r a d ew a t e rs t r e s st h a nt h a to f c k p h o s p h o r u s c o n t e n tr e d u c e dw i t ht h ew a t e r i n t e n s i t y i n c r e a s e d k a l i u m c o n t e n tr e d u c e d b u tc a l c i u mi n c r e a s e da td i f f e r e n ti n t e n s i t yt h a nt h a to fc k 7 水分胁迫对苜蓿生长和品质的影响及生理基础 c r u d ef i b r ei n c r e a s e du n d e rl o w g r a d ew a t e rs t r e s st h a nt h a to fc k w h e nw a t e rs u p p l ya f t e rw a t e rs t r e s sn e x ty e a r c r u d ep r o t e i nc o n t e n to f t h r e ea l f a l f av a r i e t i e si n c r e a s e dm o r et h a nt h a to fc ki na n t h e s i su n d e r 1 0 w g r a d ew a t e rs t r e s s w h i l es t a r c hc o n t e n ti n c r e a s e dt h a nt h a to fc ku n d e r l o w g r a d ea n dm i d d l e g r a d ew a t e rs t r e s s c r u d ef a tc o n t e n t c r u d ea s hc o n t e n t a n dp h o s p h o r u sc o n t e n ti n c r e a s e da td i f f e r e n ti n t e n s i t yt h a nt h a to fc k f l l r t h e r m o r e t h er a n g eo fi n c r e a s e do fc r u d ef a tc o n t e n tr e d u c e dw i t ht h ew a t e r i n t e n s i t yi n c r e a s e d a n dc r u d ef a tc o n t e n ti n c r e a s e dm o s tu n d e rm i d d l e g r a d e w a t e rs t r e s s k a l i u mc o n t e n ti n c r e a s e du n d e rl o w g r a d ew a t e rs t r e s sa n d r e d u c e du n d e rw e i g h t i l yw a t e rs t r e s st h a nt h a to fc k h o w e v e r c a l c i u m c o n t e n tr e d u c e du n d e rl o w g r a d ew a t e rs t r e s sa n di n c r e a s e dm o r eu n d e r m i d d l e g r a d ea n dm o s tu n d e rw e i g h t i l yw a t e rs t r e s st h a nt h a to fc k c r u d e f i b r ec o n t e n tr e d u c e du n d e rl o w g r a d ew a t e rs t r e s sa n di n c r e a s e dm o r eu n d e r m i d d l e g r a d et h a nt h a to f c k s i m i l a rt r e n d sw e r ef o u n di nt h et h r e ec u l t i v a r so nt h ee f f e c to fw a t e r s t r e s so bt h en u t r i t i o nq u a l i t yo f t l l e i ro v e r g r o u n do r g a n d i f f e r e n tr e s u l t sw o u l db eg o ti ft oe v a l u a t et h ed r o u g h tr e s i s t a n c ea b i l i t y f r o md i f f e r e n tp o i n t s i ff r o mt h ey i e l dp o i n t t h ed r o u g h tr e s i s t a n c ea b i l i t y s h o u l db e l u m u n o 1 a o h a n w l 3 2 3 h o w e v e r i ff r o mt h eq u a l i t yp o i n t t h ed r o u g h tr e s i s t a n c ea b i l i t ys h o u l db e a o h a n l u m u n o 1 w l 3 2 3 k e yw o r d s a l f a l f a w a t e rs t r e s s g r o w t h q u a l i t y p h y s i o l o g i c a lb a s i s 8 山东农业大学硕士学位论文 1引言 1 1 本研究的目的意义 近年来 随着人们生活水平的提高和膳食结构的改变 面对我国农业 资源总量制约和加入w t 0 的势态 我国农业种植结构由传统的二元结构向 粮食作物 经济作物 饲料作物为主的三元结构调整 牧草的地位发 生了重大变化 而紫花苜蓿在世界上被誉为 牧草之王 是我国种植面 积最大的人工牧草 苜蓿具有抗寒 耐旱 耐盐碱 抗逆性强 适应广泛 根系发达 再生性强