本文關(guān)鍵詞：馬鈴薯連作障礙生理機(jī)制及其調(diào)控的研究

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【摘要】：馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）為一種高產(chǎn)糧食作物和重要經(jīng)濟(jì)作物，其經(jīng)濟(jì)效益顯著，，產(chǎn)業(yè)鏈長，在我國栽培面積呈逐年增加之勢。然而，由于馬鈴薯大面積集中種植等因素，現(xiàn)已出現(xiàn)連作障礙這一嚴(yán)重制約馬鈴薯產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的問題。目前國內(nèi)外關(guān)于馬鈴薯抗連作的機(jī)理和具體措施還缺乏系統(tǒng)深入研究，為了加深對馬鈴薯連作障礙的認(rèn)識并減輕連作障礙對馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制約，本論文擬從以下三個方面進(jìn)行研究： 第一部分研究了馬鈴薯連作障礙及其與土壤環(huán)境因子相關(guān)變化的關(guān)系。以馬鈴薯不同連作年限的土壤為研究對象，結(jié)合馬鈴薯的生長發(fā)育狀況，對馬鈴薯不同連作年限土壤酚酸類化感物質(zhì)積累、土壤酶活變化、土壤微生物菌群組成變化、馬鈴薯幼苗抗性生理、植株生長發(fā)育狀況以及連作土壤對多花黑麥草和高羊茅種子萌發(fā)的影響進(jìn)行了探討。實驗結(jié)果顯示，隨著連作年限的增加，土壤含鹽量、堿解氮含量和容重逐年上升，速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量在連作3年時有所升高，而在連作5年和7年時顯著下降。土壤酚酸類化感物質(zhì)含量（除對羥基苯甲酸外）表現(xiàn)為在連作5年和7年時顯著增加。土壤中脲酶、過氧化氫酶、堿性磷酸酶和轉(zhuǎn)化酶活性在整體上表現(xiàn)為連作5年和7年顯著下降。土壤中真菌數(shù)量隨連作時間延長逐年增加，細(xì)菌和放線菌數(shù)量在連作5年和7年時顯著減少。從整體上看，馬鈴薯連作5年和7年幼苗生長發(fā)育受到顯著抑制，說明連作5年和7年時連作障礙達(dá)到顯著水平，這與上述土壤各環(huán)境因子的變化是相對應(yīng)的。連作5年和7年馬鈴薯幼苗葉片葉綠素含量、抗氧化酶活性、根系活力和凈光合速率顯著下降，MDA含量和活性氧產(chǎn)生速率顯著升高，可見在馬鈴薯連作5年和7年時，幼苗受到了一定的環(huán)境脅迫，這可能就是馬鈴薯連作障礙的重要原因。隨著連作年限的增加，尤其是連作5年和7年時，多花黑麥草和高羊茅種子的萌發(fā)受到顯著抑制。由此可以認(rèn)為，馬鈴薯連作5年和7年時，由于土壤菌類組成、關(guān)鍵酶活和理化性狀的改變及酚酸類化感物質(zhì)含量的顯著增加，土壤生物和非生物環(huán)境因子顯著惡化，從而導(dǎo)致連作障礙的發(fā)生。 第二部分研究了黃腐酸對改善連作馬鈴薯生長發(fā)育及抗性生理的影響。結(jié)果表明，連作四年馬鈴薯幼苗生長發(fā)育受到顯著抑制，而黃腐酸處理對連作馬鈴薯幼苗的生長發(fā)育表現(xiàn)出顯著的促進(jìn)作用；黃腐酸處理相對提高了馬鈴薯塊莖的淀粉含量、Vc含量和可溶性蛋白含量；黃腐酸處理顯著減小了連作引起的葉片葉綠素、脯氨酸和可溶性糖含量下降的幅度，相對提高了SOD和CAT活性，降低了MDA含量和活性氧水平�？梢�，黃腐酸處理減輕了連作所造成的生理障礙，從而提高了馬鈴薯幼苗對連作障礙的整體抗性，促進(jìn)了連作馬鈴薯的生長發(fā)育，改善了馬鈴薯塊莖營養(yǎng)。 第三部分研究了外源水楊酸對連作馬鈴薯生長發(fā)育及抗性生理的影響。通過不同濃度外源水楊酸處理連作和非連作馬鈴薯幼苗，對其生長發(fā)育、耐受逆境脅迫和抗氧化的能力以及塊莖營養(yǎng)進(jìn)行了探討。研究結(jié)果表明，5年的連作導(dǎo)致馬鈴薯幼苗葉片中葉綠素含量、凈光合速率、細(xì)胞膜穩(wěn)定指數(shù)、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量、抗氧化劑含量、抗氧化酶活性顯著下降，塊莖產(chǎn)量、硬度降低，塊莖淀粉、Vc、可溶性蛋白含量下降，而葉片中MDA含量、活性氧水平顯著增加，植株生長發(fā)育受到顯著抑制。在施用外源水楊酸處理后，馬鈴薯幼苗植株的相對含水量增高，葉綠素含量、凈光合速率、根系活力和細(xì)胞膜穩(wěn)定指數(shù)增強(qiáng)，生長得到促進(jìn)，植物葉片內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量、抗氧化劑含量、抗氧化酶活性提高，塊莖產(chǎn)量、硬度以及淀粉、Vc、可溶性蛋白含量增高，葉片中MDA含量、活性氧水平顯著降低�？梢�，經(jīng)一定濃度的外源水楊酸處理后，提高了馬鈴薯幼苗的抗逆性，減輕了連作障礙造成的傷害，從而也促進(jìn)了馬鈴薯植株的生長發(fā)育，提高了馬鈴薯塊莖的產(chǎn)量，改善了塊莖的營養(yǎng)與品質(zhì)。 綜上所述，馬鈴薯連作至一定年限時會導(dǎo)致土壤生物和非生物環(huán)境因子的惡化，從而改變土壤理化性狀、微生物菌群結(jié)構(gòu)組成及土壤酶活性，致使土壤孔隙度減小，容重和鹽漬化程度增大，酚酸類化感物質(zhì)累積，馬鈴薯的生長發(fā)育受到明顯抑制，連作障礙顯著。在經(jīng)一定濃度的外源黃腐酸和水楊酸溶液處理后，均可減輕連作對馬鈴薯造成的傷害，提高植株的抗性，不但在連作對馬鈴薯造成的生理障礙上有一定的緩解作用，同時也對馬鈴薯植株的生長發(fā)育以及塊莖產(chǎn)量與品質(zhì)方面有著積極的作用，為馬鈴薯的健康可持續(xù)發(fā)展以及闡明馬鈴薯連作障礙生理機(jī)制及其調(diào)控途徑方面提供理論支持。
【關(guān)鍵詞】：馬鈴薯 連作障礙 黃腐酸 水楊酸 化感物質(zhì) 生長發(fā)育 抗性生理 土壤酶活性 微生物
【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：S435.32
【目錄】：

• 縮略詞5-6
• 摘要6-8
• Summary8-11
• 第一章 文獻(xiàn)綜述11-22
• 1 前言11
• 2 連作與連作障礙11-18
• 2.1 連作和連作障礙的定義11-12
• 2.2 連作障礙對植物的危害12-13
• 2.3 連作障礙產(chǎn)生的原因13-18
• 2.3.1 生物作用13-14
• 2.3.1.1 土壤病原菌的累積導(dǎo)致連作障礙13-14
• 2.3.1.2 土壤微生物種群結(jié)構(gòu)失衡導(dǎo)致連作障礙14
• 2.3.2 土壤物理化學(xué)因素14-15
• 2.3.2.1 土壤養(yǎng)分虧缺、比例失調(diào)14-15
• 2.3.2.2 土壤酸化和次生鹽漬化15
• 2.3.3 化感作用15-18
• 2.3.3.1 化感自毒作用15
• 2.3.3.2 化感物質(zhì)的種類15-16
• 2.3.3.3 化感物質(zhì)的來源16
• 2.3.3.4 化感物質(zhì)的作用機(jī)制16-18
• 2.3.4 土壤肥力相關(guān)酶活性18
• 3 黃腐酸18-19
• 3.1 黃腐酸的性質(zhì)及作用18
• 3.2 黃腐酸在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用18-19
• 3.3 黃腐酸在馬鈴薯上的應(yīng)用19
• 4 水楊酸19-22
• 4.1 水楊酸的來源與作用19-20
• 4.2 水楊酸在抗逆中的作用20-22
• 第二章 馬鈴薯連作障礙及其與土壤環(huán)境因子變化相關(guān)研究22-33
• 1 材料與方法22-24
• 1.1 供試土壤22
• 1.2 供試材料22
• 1.3 實驗設(shè)計22
• 1.4 測定指標(biāo)與方法22-24
• 1.4.1 土壤理化性狀22
• 1.4.2 土壤酚酸類化感物質(zhì)含量和酶活性22-23
• 1.4.3 土壤微生物23
• 1.4.4 生長發(fā)育指標(biāo)23
• 1.4.5 抗性生理指標(biāo)23
• 1.4.6 馬鈴薯連作土壤對多花黑麥草和高羊茅種子萌發(fā)的測定23-24
• 1.4.7 數(shù)據(jù)處理24
• 2 結(jié)果與分析24-31
• 2.1 馬鈴薯連作對土壤理化性狀的影響24-25
• 2.2 馬鈴薯連作對土壤酚酸類化感物質(zhì)含量的影響25-26
• 2.3 馬鈴薯連作對土壤酶活性的影響26-27
• 2.4 馬鈴薯連作對土壤微生物數(shù)量的影響27-28
• 2.5 馬鈴薯連作對幼苗生長發(fā)育狀況的影響28
• 2.6 連作對馬鈴薯幼苗生物量、根系活力、葉片凈光合速率和丙二醛含量的影響28-29
• 2.7 連作對馬鈴薯幼苗葉片抗氧化酶活性和活性氧水平的影響29-30
• 2.8 不同馬鈴薯連作年限土壤對多花黑麥草和高羊茅種子萌發(fā)的影響30-31
• 3 討論31-33
• 第三章 黃腐酸改善連作馬鈴薯生長發(fā)育及抗性生理的研究33-40
• 1 材料與方法33-34
• 1.1 供試土壤33
• 1.2 供試材料33
• 1.3 實驗設(shè)計33
• 1.4 測定指標(biāo)與方法33-34
• 1.4.1 生長發(fā)育指標(biāo)的測定33
• 1.4.2 生理指標(biāo)的測定33-34
• 1.4.3 塊莖的測定34
• 1.4.4 數(shù)據(jù)處理34
• 2 結(jié)果與分析34-38
• 2.1 黃腐酸對連作和非連作馬鈴薯幼苗生長發(fā)育的影響34
• 2.2 黃腐酸對馬鈴薯幼苗抗性生理的影響34-38
• 2.2.1 黃腐酸對連作馬鈴薯幼苗根莖葉相對含水量的影響34-35
• 2.2.2 黃腐酸對連作馬鈴薯幼苗葉片葉綠素和類胡蘿卜素含量的影響35-36
• 2.2.3 黃腐酸對連作馬鈴薯幼苗葉片丙二醛和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響36-37
• 2.2.4 黃腐酸對連作和非連作馬鈴薯幼苗葉片抗氧化酶活性和活性氧產(chǎn)生速率的影響37-38
• 2.3 黃腐酸對馬鈴薯塊莖產(chǎn)量和塊莖營養(yǎng)的影響38
• 3 討論38-40
• 第四章 外源水楊酸對連作馬鈴薯生長發(fā)育及抗性生理的影響研究40-49
• 1 材料與方法40-41
• 1.1 供試土壤40
• 1.2 供試材料40
• 1.3 實驗設(shè)計40
• 1.4 測定指標(biāo)與方法40-41
• 1.4.1 形態(tài)、生長發(fā)育指標(biāo)的測定40-41
• 1.4.2 抗性生理指標(biāo)的測定41
• 1.4.3 塊莖品質(zhì)的測定41
• 1.4.4 數(shù)據(jù)處理41
• 2 結(jié)果與分析41-47
• 2.1 水楊酸對連作和非連作馬鈴薯幼苗形態(tài)和生長發(fā)育的影響41-43
• 2.2 水楊酸對連作和非連作馬鈴薯幼苗葉片膜保護(hù)系統(tǒng)及膜透性的影響43-46
• 2.3 水楊酸對連作和非連作馬鈴薯產(chǎn)量和塊莖品質(zhì)的影響46-47
• 3 討論47-49
• 第五章 結(jié)論與展望49-50
• 參考文獻(xiàn)50-57
• 致謝57-59
• 作者簡介59-60
• 導(dǎo)師簡介60-61

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：663108