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《山东农业大学》 2010年
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臭氧与镉胁迫对冬小麦生理生态特征及品质的影响

李勇  
【摘要】: 本试验于2008-2009年在山东农业大学农业生态系统定位研究站进行。以两个小麦品种济麦22(不抗臭氧)和农大311(抗臭氧)为材料在开顶式同化箱(OTC)内盆栽,进行臭氧熏蒸和镉处理。系统研究臭氧与镉对小麦生长发育、光合性能、抗氧化系统、矿质元素吸收及产量和品质的影响。主要研究结果如下: 1臭氧与镉对小麦幼苗生长发育的影响 O_3显著降低JM22的株高(-14.2%)、根长(-12.2%)(p0.05),同时显著增加了可见伤害(145.3%)(p0.05),而对相对含水量影响不显著(p0.05)。Cd对JM22的株高、根长、可见伤害及相对含水量均产生了显著影响。在O_3+Cd处理下,株高、根长、相对含水量的降幅分别达到31.2%,60.0%,19.6%。这表明O_3加重了Cd对小麦植株造成的伤害,小麦生长进一步受到抑制。O_3对ND311的株高、根长、相对含水量及可见伤害的影响均不显著(p0.05),而Cd对以上指标影响均显著。在O_3+Cd处理下,ND311与JM22表现趋势一致。 O_3显著降低JM22的地下干重(35.7%)、根冠比(21.5%)和总干重(23.8%)(p0.05),而对地上干重影响不显著。Cd对JM22的地上干重(-38.0%)、地下干重(73.0%)、根冠比(-56.0%)及总干重(-50.0%)影响均显著(p0.05)。在O_3+Cd处理下,地下干重、地下干重、总干重和根冠比的降幅分别为48.6%,81.4%,59.3%,63.9%。ND311与JM22表现趋势一致。 2臭氧与镉对小麦幼苗活性氧代谢及膜脂过氧化的影响 O_3显著升高JM22的SOD(46.5%)、POD(50.0%)、CAT活性(47.8%),并显著升高MDA含量(60.0%)(p0.05),而O_3对ND311的SOD和CAT活性影响不显著。Cd对两品种SOD、POD、CAT活性及MDA含量影响均显著。在O_3+Cd处理下,JM22的SOD、POD、CAT活性分别增加100.2%,75.4%,161.2%,而MDA含量仍增加90.0%,表明在O_3+Cd处理下,虽 然抗氧化酶活性增强仍不能完全抵消臭氧与镉引起的氧化胁迫,造成膜脂过氧化及MDA含量增加。 3臭氧与镉对小麦开花后光合性能的影响 与对照相比,两品种各处理小麦花后旗叶光合速率、气孔导度及蒸腾速率均呈下降趋势,花后第7天JM22的+O_3处理与对照相比无显著差异,但随着处理时间的延长差异逐渐显著,在第14天下降达到显著水平(p0.05);抗臭氧品种ND311的变化趋势与JM22相似,在处理期间与对照相比差异不显著。+Cd处理两品种旗叶光合速率、气孔导度及蒸腾速率均显著下降。其中O_3+Cd处理降幅最大,但与+Cd处理相比差异不显著。两品种各处理小麦花后旗叶最大光化学效率、电子传递速率、光化学淬灭均呈下降趋势,花后第7天JM22的+O_3处理与对照相比无显著差异,但随着处理时间的延长差异逐渐显著,在第21天达到显著水平(p0.05);抗臭氧品种ND311的变化趋势与JM22相似,但在处理期间与对照相比差异不显著。+Cd处理两品种最大光化学效率、电子传递速率、光化学淬灭均显著下降,其中O_3+Cd处理降幅最大,但与+Cd处理相比差异不显著。 4臭氧与镉对小麦矿质元素代谢的影响 镉处理显著提高两品种茎叶、籽粒以及根的镉含量。植株各部分含镉量按从高到底的顺序依次是:根茎叶籽粒。JM22籽粒、茎叶及根中镉含量O_3+Cd处理分别比+Cd处理高42.0%、41.5%和37.3%。+O_3和+Cd处理显著降低JM22籽粒、茎叶及根中B、Mg、P、K、Mn、Zn的含量。例如:+O_3处理降低JM22籽粒、茎叶及根中B含量11.3%、16.2%、14.6%,均达到显著水平(p0.05),+Cd处理显著影响JM22籽粒、茎叶及根中各矿质元素的含量,可以分成两类:一类是抑制效应,即镉处理显著降低籽粒、茎叶及根中B、Mg、P、K、Mn、Zn的含量。例如:+Cd处理分别降低JM22籽粒、茎叶及根中Mg的含量8.8%、15.9%和16.8%,均达到显著水平(p0.05)。另一类是促进效应,即镉处理显著提高了籽粒、茎叶及根中的Fe、Ca、Cu的含量。例如:+Cd处理分别增加JM22籽粒、茎叶及根中Ca的含量14.1%、18.8%和33.8%,均达到显著水平(p0.05)。 5臭氧与镉对小麦产量与相关品质的影响 O_3处理显著降低JM22的穗粒数和单穗产量,降幅分别为5.2%,7.4%(p0.05),而对千粒重和收获指数影响不显著。O_3处理也显著降低ND311的穗粒数和单穗产量,对千粒重和收获指数影响不显著。Cd处理显著影响JM22和ND311的穗粒数,降幅分别为20.0%、15.0%(p0.01);单穗产量降幅分别为26.0%,18.2%(p0.01);千粒重分别下降21.1%,15.1%(p0.05),但是Cd对收获指数影响不显著。 O_3处理显著降低JM22的淀粉含量、蛋白质含量及白度,其中蛋白质含量下降4.8%,但对ND311的淀粉含量和蛋白质含量影响均不显著。Cd处理也显著降低JM22的淀粉含量、蛋白质含量和白度,降幅分别达3.1%,7.0%和2.4%(p0.05)。
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S512.1

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