基本信息
- 项目名称：
- 保水剂对玉米幼苗生长发育和抗旱性及保护酶活性的影响
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本次试验在河西学院农学系试验基地进行，以全国大面积推广种植的玉米品种“郑单958”为供试材料，采用完全随机区组设计，待玉米播种45天后取植株进行指标测定。测定了在3种保水剂和5种施用浓度下玉米幼苗鲜重、株高、叶绿素、丙二醛、脯氨酸含量、细胞膜透性及保护酶活性，分析后得出最佳保水剂类型及最适施用浓度。
- 详细介绍：
- 本试验研究了3种类型的保水剂在5种浓度条件下对玉米幼苗生理生化指标影响，采用丙酮提取比色法测定叶绿素含量；采用硫代巴比妥酸法测定丙二醛含量；脯氨酸含量测定采用酸性茚三酮法；用电导仪法测定玉米细胞膜伤害率；采用氮蓝四唑（NBT）法测定超氧化物歧化酶（SOD） 活性；采用愈创木酚法用分光光度计测定过氧化物酶(POD)活性。结果表明 施用适宜浓度的保水剂能提高玉米幼苗的株高、地上部分的鲜重及叶绿素含量，最佳施用浓度为0.30%。高浓度保水剂吸水能力强，但存在与植株争水的现象。施用不同的保水剂能降低玉米幼苗细胞膜相对透性、MDA和Pro含量，增加幼苗的抗旱性。当保水剂施用浓度为0.30%时，抗旱效果最佳。当施用浓度高于0.30%时，MDA和Pro含量升高，这是因为高浓度保水剂抑制了植株保护酶系统，使其清除自由基能力降低。不同保水剂浓度对玉米植株保护酶活性的影响也不一样。玉米幼苗叶片SOD活性随保水剂施用浓度的增加而增加，当保水剂施用浓度达到0.30%时SOD活性最高。当施用浓度高于0.30%时，SOD活性降低。这是因为高浓度保水剂吸水过多而释放较缓慢使得植物缺乏可以充分利用的水分，导致SOD活性降低，抑制了植物的保护酶系统。POD活性变化趋势基本与SOD相反。这是因为随保水剂浓度的升高，玉米细胞膜保护系统发生了由以SOD清除活性氧为主到以POD清除活性氧为主的转变。综合上述试验结果，相同浓度下保水剂作用效果以保水剂C为最佳，不同类型保水剂的最佳施用浓度为0.30%。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 位于我国西北部的河西走廊水资源严重缺乏，这严重制约了当地以玉米制种产业为主的农业经济发展。因此，研究提高作物抗旱性的技术措施及其理论基础, 对于发展旱作农业具有重要的理论和现实意义，而利用保水剂达到这一目的是旱作农业研究的一种重要途径。通过盆栽试验，研究了不同保水剂类型和不同施用浓度对玉米幼苗生长发育和抗旱性及保护酶活性的影响，旨在找出最佳保水剂类型及最适浓度，为土壤保水剂推广应用提供理论依据。
科学性、先进性及独特之处
- 通过阅读参考文献，发现对于保水剂的研究多集中在土壤及保水性能方面，而对不同类型的保水剂在不同浓度条件下对玉米幼苗生理指标影响方面的文献尚少且研究结果各不相同。本试验目的是研究3种类型的保水剂在5种浓度条件下对玉米幼苗生理生化指标影响，通过所测定的指标找出了供试三种保水剂中最优的类型及保水剂施用最适宜的浓度。从而为保水剂在生产中大面积推广应用提供依据。
应用价值和现实意义
- 位于河西走廊中部的张掖市 光、温、水资源与玉米生产进程同步, 作为本地区主导产业的玉米制种产业需水量大，耗水量高。然而由于种种原因，全国制种基地之一的河西走廊灌水量不足，对玉米制种造成了严重影响。保水剂作为一种新型的水分载体,可专门为植物长期提供水分，是干旱区农业节水增产的一种新途径和新方法。因此，研究开发新的保水剂及其性能和使用方法，可有效地提高玉米对水资源利用率，从而可达到使作物增产的目的。
学术论文摘要
- 通过盆栽试验，研究了3种保水剂在不同施用浓度下对玉米幼苗生理生化指标的影响。结果表明：随保水剂施用浓度的增加,玉米幼苗鲜重、株高、叶绿素含量呈现先上升后下降的趋势，在施用浓度为0.30%时达到最大；叶片细胞膜透性、丙二醛含量、脯氨酸含量随保水剂施用浓度的增加呈现先下降后上升的趋势，在保水剂施用浓度为0.30%时最低。超氧化物歧化酶（SOD）活性随保水剂施用施用浓度的增加而增高，在保水剂施用浓度为0.30%时SOD活性达到最大值，但在保水剂施用浓度高于0.45%时SOD活性降低；过氧化物酶（POD）活性变化则与超氧化物歧化酶（SOD）变化相反。相同浓度下保水剂作用效果以保水剂C为最佳，不同类型保水剂的最佳施用浓度为0.30%。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 杜建军,李永胜,崔英德,等.不同保水剂及用量对砂培黄瓜幼苗生长和水分利用效率的影响[J ] .中国农学通报.2006,22(11):472-476. [2] 庄文化,冯浩,吴普特.高分子保水剂农业应用研究进展[J].农业工程学报.2007,23 (6) :265-269. [3] 袁佐清,张建勇.水分胁迫对玉米大喇叭口期生长的影响[J].干旱地区农究.2007,25(4):235-237. [4] 潘林, 王勤礼, 杨斌, 等.河西地区制种业实施农业标准化模式的调查.中国种业, 2006, 4: 11-13. [5] 余红英，邓世媛，尹艳，赵红霞.保水剂对水分胁迫下超甜玉米生理生化性状的影响[J].玉米学报.2006，14(3)：87-89. [6] 陈宝玉等.水分胁迫下保水剂对爬山虎和廊坊杨苗木水分生理生态特性的影响[J].东北林业大学学报.2007,35（4）:7-13. [7] 陆海燕,刘光英,高凤文,等.保水剂在大豆上的应用效果[J].东北农业大学学报,2006,37(3):299-303. [8] 赵玉坤 不同用量保水剂对玉米苗期生理生态特性的影响[J]河南农业科学2010，6：31-34. [9] 王军辉等.保水剂对玉米幼苗生长的影响.[J]合肥工业大学学报(自然科学版) 2008, 31(10). [10] 赵敏，高会东，崔彦宏.保水剂对夏玉米生长发育和产量的影响 [J]．玉米科学，2006，14（6）：125—126.
同类课题研究水平概述
- 肖海华等在种植黄瓜的过程中使用保水剂,发现黄瓜的植株干重、水分利用效率都有所提高。保水剂可以减少降雨或灌溉时水分的下渗流失或蒸发,使植物达萎蔫点时间延长。随着植物生长,干旱时又可将保蓄的水分慢慢释放以供作物利用,为植物生长提供一个适宜的水分生态条件。陆海燕等将保水剂应用在大豆上后发现,大豆体内氧化氢酶活性、抗坏血酸过氧化物酶活性及还原性谷胱甘肽含量明显提高,而丙二醛含量和脯氨酸含量明显降低。同时保水剂在花生、谷子、甘薯等作物上都有应用,增产效果显著。梁俊等对秦冠和富士苹果树施加土壤保水剂进行对比实验发现,施用保水剂促进了植物嫩枝和根系的生长,促使植物干物质质量增加,显著提高了植物的生物量。余红英等用保水剂处理月季切花后,对月季切花的一些生理生化指标进行了分析表明:保水剂能增加月季切花叶片叶绿素、可溶性蛋白质、超氧化物歧化酶含量,同时能降低脯氨酸和丙二醛含量,对月季切花具有良好的保鲜作用。由于玉米是我国主要粮食作物，种植广泛，因此在其抗旱性研究方面也有很多进展，而保水剂正是其中一种。有研究称保水剂能显著提高土壤表层水分含量,随着保水剂用量的增加,玉米的株高、茎粗、叶数总体呈先上升后下降的趋势;玉米叶片叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白质含量的变化呈先上升后下降再上升的趋势;而玉米叶片脯氨酸含量及过氧化物酶活性的变化趋势则相反。用保水剂浸种处理24h的玉米、小麦, 棉花种子, 播于蛙石塑料盆中经一段时间的自然干旱后, 发现经保水剂处理后, 几种作物的出苗率、含水量、叶绿素含量及部分酶活性均较对照提高, 苗长势较好, 说明一定浓度的保水剂处理在一定程度上有利于作物的生长发育, 提高了其抗早能力。王军辉等人的研究认为，对玉米种子玉米种子经保水剂处理后,萌发率得到显著提高,幼苗的叶绿素质量比上升,提高了幼苗自由基清除相关酶的活性及自由基清除剂的含量,大大改善了干旱胁迫下玉米幼苗的生长状况。赵敏等研究认为保水剂能明显改善土壤供水状况，促进种子萌发，提高根系活力和玉米抗旱能力，维持植株正常生理代谢，促进玉米的生长发育，显著提高玉米 产量。郭亚芳等的盆栽试验表明高分子树脂的施用，可以改善玉米的经济性状，增加百粒重,而且可提高玉米产量。也有研究认为适宜浓度的保水剂处理可提高超甜玉米幼苗的株高，增加叶片叶绿素，可溶性蛋白和超氧化歧化酶活性，降低丙二醛和脯氨酸的含量。
