不同施硫水平对玉米生理特性及产量的影响

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本试验于2013-2014年山东省农业科学院温室和饮马泉农场进行。供试品种为农大108(ND108)和鲁玉16(LY16)。本实验采用温室水培与田间盆栽相结合的方式,分别测定不同硫处理对玉米3叶期跟开花后期的光合作用能力变化及对产量影响。探究施硫对玉米光合能力的影响与及光能利用与分配之间的转化关系,进一步从光合机理上明确硫对玉米产量的影响,探究较为适宜的施硫范围,为今后玉米栽培提供一定理论基础。  水培试验采用霍格兰营养液培养,设置4个硫浓度梯度:含硫0mmol/l的Hoagland全营养液(S1表示)、含硫1mmol/l的Hoagland全营养液(S2表示)、含硫2mmol/l的Hoagland全营养液(对照S3表示)和含硫4mmol/l的Hoagland全营养液(S4表示)。大田盆栽试验设置4个硫浓度梯度:纯硫0kg/亩(S1)、2kg/亩(S2)、4kg/亩(S3)、8kg/亩(S4)。主要结果如下:  玉米苗期硫处理20天后,缺硫跟过量硫处理都显著降低两品种玉米干物重积累量;叶绿素SPAD值降低,叶片中叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素含量降低;叶片 SOD、POD、CAT抗氧化酶活性显著降低;膜质过氧化产物 MDA含量增加,可溶性蛋白与植株含硫量降低。苗期胁迫20天内玉米叶片光合速率、气孔导度和蒸腾速率都随着胁迫程度加重而下降显著。第20天叶片表观量子效率、最大净光合速率、暗呼吸速率、光补偿点和光饱和点随着硫胁迫程度的提高而显著下降。通过叶绿素荧光动力学定可知,苗期硫胁迫下降低了光系统Ⅱ的Fm、Fv/Fm、qP、ETR和ΦPSII,升高了Fo和NPQ,过剩光能对光系统Ⅱ反应中心造成部分失活或者可逆损伤,降低了光能利用效率,光抑制程度加剧,且损伤程度随着硫胁迫加重而增大。  大田盆栽试验表明在0~4kg/亩施硫范围内,随着施硫量的升高对玉米产量、花后时期干物重积累量、叶绿素含量 SPAD值和可溶性蛋白含量有显著提高作用;保证玉米花后时期维持较高净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,维持在强光胁迫下较高的光合能力。提高玉米开花期表观量子效率、最大净光合速率与光饱和点。对叶片含硫量有显著促进作用。通过叶绿素荧光参数可知在0~4kg/亩施硫范围内,随着施硫量升高可以提高玉米花后 Fm、Fv/Fm、qP、ETR和ΦPSII,减少NPQ与Fo,增强花后玉米光系统Ⅱ反应中心光合利用率与开放程度,减少因过剩光能而提高的热耗散能力。保持花后较高抗氧化酶SOD、CAT和POD活力,降低花后MDA积累速率,加强活性氧清除能力减少对叶片膜质过氧化程度损害,保证在强光下光系统Ⅱ反应中心光抑制较弱且在强光损伤后有较强恢复能力。在超过4kg/亩硫肥用量后对玉米花后各指标提高幅度不大,甚至光合能力较4kg/亩硫肥处理有一定程度降低。因此在大田种植中亩施4kg硫肥对玉米光合能力与产量有最高效应。
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