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臭氧对不同生态型大豆品种生理生态特征及产量的影响研究

李彩虹  
【摘要】: 臭氧(O_3)是影响植物生产力最主要的空气污染物之一,随着工业废气和汽车尾气排放量不断增多,O_3浓度逐渐升高,这将对农作物产生非常不利的影响。本文采用不同生态型大豆品种,中黄22 (ZH,亚有限结荚习性)和菏豆12 (HD,有限结荚习性),采用两个O_3浓度水平(过滤大气, O_3浓度为10 nl·L~(-1);高浓度处理, O_3浓度为80 nl·L~(-1))对开花后的大豆进行处理,通过研究O_3对其生长发育、产量及品质的影响,比较两品种之间对O_3敏感性的差异,筛选抗O_3的大豆品种类型,为大豆育种和实际生产提供理论依据。主要研究结果如下: 1 O_3对大豆产量及品质的影响 经过高浓度O_3处理之后,与相应CF处理相比,两品种大豆产量均有不同程度的降低。ZH的单株结荚数、籽粒数、百粒重、籽粒干重分别降低了3%、18%、2%、16%,但均不显著;HD的单株结荚数降低了18%,差异显著(p0.05),籽粒数、百粒重、籽粒干重则分别降低了22%、21%、40%,差异均极显著(p0.01)。相对而言,HD的产量受到的影响较大。 大豆籽粒的品质也受到了O_3的影响,经O_3熏蒸处理后蛋白质含量升高,而脂肪含量下降。在整个处理期间,ZH-HO与ZH-CF处理相比,籽粒粗蛋白和脂肪含量变化均不显著;HD-HO与HD-CF相比,籽粒粗蛋白含量在处理前期增加不显著,但在后期差异极显著(p0.01),籽粒脂肪含量降低幅度较大,差异均达极显著水平(p0.01)。O_3还影响大豆籽粒脂肪酸组分的相对含量,棕榈酸、亚油酸、亚麻酸含量都有所降低,硬脂酸和油酸含量有所升高。 2 O_3对大豆光合性能的影响 经高浓度O_3熏蒸处理的大豆植株叶片褪绿,叶绿素a、b含量都大幅度降低,差异极显著(p0.01);叶绿素a含量的降幅大于叶绿素b,致使叶绿素a/b降低。大豆叶面积减小,有效光合面积减少,在整个处理期间ZH的叶面积降低幅度较大,差异显著(p0.05),而HD的叶面积分别降低了18%、30%、33%、36%、29%和74%,均达到极显著水平(p0.01);叶绿素基础荧光、非光化学猝灭增加,而光系统II(PSII)的实际光化学效率、光化学猝灭降低;大豆叶片的气孔导度和光合速率都有不同程度的降低,在整个处理期间,ZH的气孔导度和光合速率降低幅度均不显著,而HD的气孔导度和光合速率降低幅度较大,且均达极显著水平(p0.01)。 3 O_3对大豆植株干物质积累及分配的影响 O_3抑制了大豆植株根、茎、叶、荚中干物质的积累。经熏蒸处理的大豆植株根、茎、荚的干物重随着其生长发育的进程而不断增加,但与相应对照同期相比均有所降低;而叶干重随着生长发育的进程而不断下降,高浓度O_3处理的叶干重与对照相比较低;大豆植株中干物质的分配发生变化,根中的干物质减少,根冠比降低。在收获时,ZH的单株干物重降低了22%,而HD的单株干物重则降低了46%,差异极显著(p0.01)。 4 O_3对大豆叶片抗氧化系统及膜脂过氧化的影响 大豆叶片中的抗氧化酶:超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性在整个处理期间都呈现先升后降的趋势,但与相应对照同期相比,高浓度O_3处理的大豆叶片的抗氧化酶活性较高。两品种的CAT、POD活性增高幅度较大,尤其是POD,差异均达极显著水平(p0.01)。经高浓度O_3处理的大豆植株叶片中的抗坏血酸(AsA)含量都有所降低。与HD相比,ZH的抗氧化能力较强。 丙二醛(MDA)的含量随着大豆生长发育的进程而逐渐增加,经O_3熏蒸处理的大豆MDA含量有所增加。ZH只在处理后第2周时MDA含量增幅达极显著水平(83%, p0.01);而HD在整个处理期间其MDA含量升高幅度较大,差异极显著(p0.01)。 5 O_3对大豆碳、氮代谢的影响 大豆叶片中可溶性糖含量呈现先升高后再逐渐下降的变化趋势,O_3胁迫使其含量有所升高。ZH的可溶性糖含量在处理前期增高幅度较小,在后期增高幅度较大,差异显著(p0.05);HD的可溶性糖含量在处理前期变化幅度较大,差异显著(p0.05),到后期变化逐渐减小。 大豆叶片中的可溶性蛋白的含量随着其生长发育的进程而不断增加,但经O_3处理的与其相应对照相比,可溶性蛋白含量有所降低。ZH的可溶性蛋白含量变化不显著;而HD的降幅较大,差异极显著(p0.01)。 大豆各器官中蛋白含量随着生长发育的进程而不断降低,HO与相应CF处理同期相比,各器官中蛋白含量均有所降低。但总得来说,具亚有限结荚习性的ZH受到O_3的影响较小,具有较强的抗性。


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