农学方面毕业论文.doc

郭贺超：稀土不同混配液对番茄植株抗寒性的影响前言低温是限制作物产量的重要环境因子之一，也是危害农业生产的主要自然灾害之一1-2。低温对植物的影响包括冷害和冻害，是限制植物自然分布和栽培区带的主要因素，影响植物的生长代谢，引起植物相关生理指标的变化。番茄，属被子植物门、双子叶植物纲、茄目、茄科、茄属、番茄亚属。别名西红柿、洋柿子，古名六月柿、喜报三元。果实营养丰富，具特殊风味。可以生食、煮食、加工制成番茄酱、汁或整果罐藏。番茄是全世界栽培最为普遍的果菜之一。 美国、苏联、意大利和中国为主要生产国。在欧、美洲的国家、中国和日本有大面积温室、塑料大棚及其他保护地设施栽培。中国各地普遍种植。栽培面积仍在继续扩大。目前，番茄作为一种蔬菜，已被科学家证明含有多种维生素和营养成分，如番茄含有丰富的维他命C和A以及叶酸、钾这些主要的营养素。特别是它所含的茄红素，对人体的健康更有益处。番茄喜温，白天适宜温度为25-28。低于15，番茄种子发芽、授粉受精及番茄转红受到影响：低于10，生长缓慢，生殖发育受到抑制，2则受到冷害，0则被冻死3。因而冷害是番茄生产中面临的一个突出问题。尤其在我国北方由于番茄对低温敏感，在冬季日光温室种植中常常受到低温的不良影响，其中包括0 左右的冻害与偏低温（15）冷害，遇到连阴天，日光温室气温常常低于54，易造成低温冷害和抢不到早市场，成为反季节番茄生产的一大隐患，所以研究番茄植株的冷害及开发相关药剂提高其抗寒性等问题在理论及实践上都具有重要的意义。稀土就是化学元素周期表中镧系元素镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽（Tb)、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素钪（Sc）和钇（Y）共17种元素，称为稀土元素（Rare Earth），简称稀土（RE或R）,对植物具有显著的生理效应5。目前稀土元素在农业上得到了广泛应用，产生了显著的经济效益。在农林业上应用的稀土一般为镧、铈、镨、钕混合物的硝酸盐化合物，也有少量氯化稀土和单一稀土化合物的施用。适量稀土浓度可促进植物生长，提高种子萌发能力，还可增强植物的抗逆性并对一些植物病害具有一定的防治作用。已有许多研究证明，科学合理地施用稀土能提高植物的抗寒能力。目前，生产上常用的稀土为硝酸稀土（含稀土氧化物RE203=38%），少量的氯化稀土5和单一稀土化合物，如硝酸镧、硝酸铈6，而对其他配方的稀土溶液在林木上的应用研究甚少。本试验使用的是“常乐”肥料专用稀土添加剂，是一种新型稀土农用产品，高活性稀土生物材料，是在稀土材料的基础上，经过繁杂工艺合成的有机稀土，抗土壤吸附固定。它不但能够提高作物对氮、磷、钾的吸收，改善作物的营养状况，提高叶绿素含量和光合作用，而且还能提高作物抗旱、抗寒、抗盐渍、抗干热风、抗病、抗衰老等能力7-8。植物材料在不同的低温处理后在适宜的条件（温室或生长箱）下，观察植株或器官生长或形成愈伤组织的能力，该法较为可靠。肖艳等9采用在不同低温处理后放在适宜条件下2种观赏植物恢复状况来确定它们的抗寒性，董丽10在测定北京地区8种常绿树种的抗寒性时也应用了此法。但在木本树种中，运用较多的是观察组织褐变的方法。毕绘蟾等11观察冰冻后14d的几种常绿树种叶片受冻状况，发现抗寒性强的树种叶片没什么变化，抗寒能力低的树种叶片叶面色泽深暗，叶背出现较大褐斑，更严重者叶片呈煮熟状，汁液外渗。组织褐变法也是一种比较可靠，能快速、定量、准确测定树种组织的抗寒能力的方法。本试验通过对番茄植株喷施稀土不同混配液，通过恢复生长法观察，并测定其冷害指数选择最适的稀土混配液，以选择最佳的抗寒增效的药剂组合。为生产上针对番茄植株抗寒增效药剂的推广应用提供相关的依据参考，进而为其高产、优质、高效栽培提供新的思路。1材料与方法1.1 试验材料番茄植株，由太谷县大棚内采摘而来；稀土样品为硝酸稀土（含稀土氧化物RE20345%），由陕西依农生态农业工程研究中心提供；硝酸钾（KNO3）、硝酸钙Ca(NO3)2，均由山西农业大学农学院病理实验室提供。1.2 植株培养试验于2010年在山西农业大学农学院病理重点实验室进行。将由大棚内采摘回来的番茄植株进行筛选，选择健壮且长势相同的植株每两株插于同一三角瓶中，三角瓶中盛装自来水，并使水面淹没植株采摘端折断部分，以为植株提供充足的水分，而后将植株都置于光照培养箱，调于25，进行24小时的培养。目的是让番茄植株适应环境温度，为下一步处理做准备。1.3 处理温度的选择选择不同的稀土的混配液，以清水为对照。分别选择生长一致的番茄植株进行药剂和对照喷施。农作物叶片背面气孔较多，而正面角质层、蜡质层较厚，吸收养分主要通过叶片气孔，因此喷施时，应喷于功能叶片的背面或正、背两面都喷。且喷施时间选在无风的阴天，或晴天上午9时以前、下午4时以后，效果最好12。喷壶喷施叶片的正、背两面，为了吸收良好、处理效果明显可以在第二天进行再次涂抹。植物抗寒性是植物在对低温寒冷环境的长期适应中，通过自身的遗传变异和自然选择获得的一种抗寒能力12。植物诱导抗性的主要特点之一是迟滞性，即诱导处理到抗性反应的表达需要有一个间隔时期。植物对诱导刺激发生“免疫应答”或基因敏感化所需的时间称为诱导期，一般为14d。而诱导抗性基因从刺激活化到获得最大表型效应所经历的时间称为最大期，通常在诱导后第7天达到最大效果。待四天以后，将处理和对照分别置于4、3、2、1的光照培养箱内，降温过程采取逐级升降形式，使植株对温度变化有一适应性过程16。先把植株放入25（室温）光照培养箱，保持昼夜（14hl0h）的培养条件，以每小时降2的速度降温，直至到达所要测量的胁迫低温条件，之后在该处理温度下培养24h。同样采用逐级升降形式升温，以每小时降2的速度升温，直至到达室温25。统一取出在室内放置3-4天，通过生长恢复法进行观察其低温胁迫后的再生长情况。在预设的低温处理后，如果对照与喷药的叶片都立即变褐萎蔫，并无恢复，说明该预设温度过低；如果对照与喷药的植株都表现正常，或者轻微受害可以短期内恢复，说明该预设温度过高；如果对照的叶片变褐萎蔫、并无恢复，而药剂处理植株都表现正常、或者轻微受害可以短期内恢复说明该预设温度对于测定药剂抗寒增效性较为明显，可以定为西番茄植株的药效处理温度。1.4 药剂处理分别配制以下浓度的稀土混配液（表1）各100ml作为母液，药剂喷施时需稀释10倍，本试验百分浓度的溶液是按质量百分浓度配制，配制好的稀土混配液都有不溶的现象，而稀土遇碱会失效，选择滴加有机缓冲液乙酸数滴，使稀土混配液溶解，同时再滴加数滴吐温80作为渗透剂提高幼苗叶片对药剂吸收的效果。 表1 不同稀土混配液组成成分试剂一0.03%稀土试剂二0.03%稀土，2%硝酸钾，2%硝酸钙试剂三0.03%稀土，2%硝酸钾，2%硝酸钙，10%蔗糖选择生长一致的番茄植株进行药剂和对照处理。药剂涂抹方法与“1.3 处理温度的选择”中的药剂涂抹方法相似，对照同样在叶片正背面涂抹清水。处理经过4d的诱导期，与对照一起放入25的光照培养箱内，保持昼夜（14hl0h）的培养条件，以每小时降2的速度降温，直至降至临界低温，培养24h。同样采用逐级升降形式升温，以每小时降2的速度升温，直至到达室温25。统一取出在室内放置3-4天进行观察其受冷害胁迫后的再生长情况13。1.5 观察测量（冷害指数）参照许勇等14害分级方法,统计冷害指数。每处理共10株，其具体冷害分级标准如下：0级：幼苗生长健壮，无受害症状；1级：幼苗形态无明显损害，叶片绿色轻微变浅；2级：幼苗顶部颜色变成褐色，叶片皱缩；3级：幼苗叶片变成黑绿色，水渍状，叶片严重皱缩，叶柄轻微下垂；4级：幼苗颜色变成暗褐色，叶柄严重下垂；5级：幼苗颜色变成黑褐色整株水渍状,整株倒伏。冷害指数= （各级株数×各级严重度）/（调查总株数×最高级别严重度）注： 05级冷害严重度为16。2结果与分析2.1 处理温度的选择经试验观察发现，不同温度下番茄植株的表现状况如下（表2），故据此选择2为本试验的处理温度。表2 不同温度下西瓜幼苗的表现症状4321番茄植株大部分长势良好，或者轻微受害可以短期恢复番茄植株大部分长势良好，或者轻微受害可以短期恢复番茄植株在不同处理间有差异，经药剂喷施的处理长势优于对照处理番茄植株遭受冷害明显，表现为失绿，叶缘干枯，植株萎蔫，且不能在短期恢复2.2 药剂处理效果2.2.1 冷害指数取出经低温胁迫后的不同处理植株，进行观察记载，计算其冷害指数，试验结果如下（表3）。番茄植株在2时会受到冷害，经稀土不同混配液处理后的番茄植株受到的冻害都会有不同程度的缓解。由表2可知就稀土不同混配液浓度而言，在低温下经稀土混配液涂抹过的幼苗的冷害指数减小，即所受到的冷害总体相对更轻。表3 不同稀土混配液处理后的番茄植株冷害指数处理试剂冷害各级别数（株）冷害指数0级1级2级3级4级5级试剂一2222110.52试剂二2322100.45试剂三3222100.43ck0122320.722.2.2 受害时间表现除了计算稀土不同混配液处理后的植株的冷害指数，同时注意到通过低温处理后，不同药剂处理的植株出现冻害的时间也有所区别。总体来说对照组出现冷害症状时间较早，而经过药剂处理的植株出现冷害症状的时间则较晚。具体时间及症状如下(表4)。表4 不同稀土混配液处理后的番茄植株随时间变化的冷害症状天数 不同稀土混配液主要表现症状试剂一试剂二试剂三CK第一天无明显受害症状无明显受害症状无明显受害症状叶片绿色变浅第二天叶片绿色变浅，有的叶片有皱缩现象叶片绿色变浅少数叶片绿色变浅叶片皱缩，顶部颜色变为褐色第三天叶片颜色继续变深，有叶柄下垂现象叶片颜色有的呈现黑绿色，有皱缩现象顶部变为褐色，叶片有皱缩现象植株变为暗褐色，叶柄严重下垂3结论与讨论本试验结果显示，对番茄植株进行低温胁迫，通过测定其冷害指数和受害时间分析，发现在低温处理前经稀土不同混配液涂抹预处理后，均能不同程度地提高低温胁迫条件下番茄植株的抗寒性。在稀土不同混配液中，加入硝酸钾和硝酸钙以及加入蔗糖的混配液对番茄植株抗寒性的增效作用比较明显。可能是因为其为植物提供了K+、Ca2+等植物必需的无机盐离子，以及糖类等有机物，从而加强了植株的新陈代谢活动，再加上稀土本身具有的对植物抗寒性的调节促进作用，最终实现了对番茄植株抗寒性的增效作用。但由于配置的稀土混配液组合较少，而且各种药剂也没有确定出最适浓度，所以稀土不同混配液对番茄植株抗寒性的影响有待进一步的试验研究。在实验过程中，同时发现了很多不足之处和问题。在药剂配制时，采用蒸馏水进行配制，用自来水进行配制时则会生成白色沉淀，从而加大了药剂成本，不利于推广到田间使用，所以需要进一步研究其配制方法。在测定冷害指数时，与其他科研人员的方法相比，缺少了测试电导率的方法，而使实验的说服力降低，所以实验方法也需要进一步的改进。 在研究了不同稀土混配液对番茄抗寒性的影响后，还需要知道这些药剂对番茄其它抗性的影响，才能充分发挥其在农业上的运用，所以研究其对植物抗病性、抗旱性的影响等会成为对本实验的补充和延伸，从而为下一步的研究提供了课题和方向。参考文献1 潘沁红,沈波.苗期低温锻炼对水稻叶片生理性状的影响.杭州师范学院学报(自然科学版),2005,4(1):43-45.2 刘祖祺,张石城.植物抗寒分子生物学研究进展.南京农业大学学报. 1993,16(1):113-120.3 徐六一.稀土在林业上的应用效果与应用技术.安徽农业科学，2001,29(3):35-38.4 潘登魁，郭春绒.抓化稀土对油松幼苗生长及生化生理活性物质的影响山西农业大学学报，19 95 , 15 (3):3 16-318.5 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