增施钾肥对返青期干旱及复水下小麦光合特性的影响开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

课题意义

小麦是世界上广泛种植的粮食作物之一，其提供的能量可以养活世界20%的人口，中国是世界上最大的小麦生产国，小麦是也是中国主要粮食作物之一，其产量高低直接影响到国民经济发展 ^[1]。干旱胁迫是限制小麦生产主要因素之一，在世界范围内影响了大约6.5*10⁷ 公顷，降低小麦产量达到50% ^[2]。

在气候变化的背景下，全球变暖导致了地表变热、高温、少雨，加剧了干旱的发生 ^[2]，在过去的十几年间，中国的干旱胁迫越来越频繁和严重，直接威胁了我国的作物生产，中国北方是我国乃至世界上最重要的小麦生产区域之一，在冬小麦生长期间，干旱成为普遍发生的现象 ^[3]。

2. 研究的基本内容和问题

1. 研究目标

1.1 明确钾在小麦干旱胁迫下对于光合特性是否有缓解作用

1.2 探明钾在小麦干旱胁迫下对于光合特性的缓解机理

3. 研究的方法与方案

1.研究方法

1.1试验材料：扬麦16

1.2试验地点：南京农业大学牌楼试验站遮雨棚中

1.3试验方法及处理：试验采用盆栽种植，每个盆钵（高21cm，直径22.5 cm，下直径19cm）内装过筛土9kg左右。设置两个钾素水平：低钾（100Kg/ha），高钾（300Kg/ha）。氮肥基追比5:3:2，相当于大田水平300Kg/ha氮，150Kg/ha磷。在返青期设置三个干旱水平：对照（75-80%），轻度干旱（55%-60%），重度干旱（35%-40%），处理五天。每盆播21粒，在两叶一心间至15株，三叶一心期间苗至每盆7株。

1.4测定项目与方法

1.4.1水势及土壤含水量

水势：叶片水势用压力式水势仪。

土壤相对含水量：称重法和烘干法

1.4.2叶面积、比叶重、干物质

使用美国Li-cor公司产Li-3000叶面积仪测定顶展叶叶面积。之后105℃杀青后80℃烘干至恒重。

顶展叶比叶重=叶片干重/叶面积，单位mg cm-2。

干物质：取样后105℃下杀青30min，80℃烘干至恒重，称干重。

1.4.3光合与叶绿素荧光特性的测定

于取样当天同时测定光合、荧光。

光合指标：用LI-6400便携式光合仪测定测定Pn（净光合速率）、Tr（蒸腾速率）、Gs（气孔导度）。仪器采用开放式气路，CO2浓度为385umol·L-1左右，选择红蓝光源叶室，设定光合有效辐射为1000umol·m-2·s-1。每处理五片生长状态一致的顶展叶，取所得同一参数的均值。

荧光指标：与光合速率的测定同步，用叶绿素荧光仪（PAM-2500， Effeltrich，Germany）选取同一叶片。最小与最大叶绿素荧光（F0和Fm）在黑暗适应30分钟后测定。使用1200umolm-2s-1的活化光照射10min后测定稳态荧光（Fs），之后再施加一次强闪光，记录光适应下的最大荧光（Fm’），同时将叶片遮光暗适应3s后打开远红光，后测定光适应下的初始荧光F0’，计算光系统II的实际光化学效率（ΦPSII）。参数计算参照Fv/Fm=(Fm-F0)/Fm，ΦPSII=(Fm’-F0’)/Fm’。

荧光响应曲线，使用Shutter Fluorometer（Aquation,UminaBeach,Australia）进行测定，计算电子传递速率

1.4.4 叶绿素含量的测定

取鲜样0.1g，25ml，避光，采用丙酮和无水乙醇的混合液（体积比 1:1）提取叶片色素，置于 35 ℃温箱中浸提，约 24 h，中间混匀多次。用紫外可见分光光度计测定 663 nm、 645 nm 吸光值，计算叶绿素含量。

1.4.5 钾含量测定

植株干样磨碎后混匀后，用H2SO4-H2O2消煮，稀释后用ICP测定钾浓度。

技术路线

试验地点：南京农业大学牌楼试验站遮雨棚

试验品种：扬麦16（YM16）

试验处理：

取样：返青期干旱处理5d、复水后10d取干鲜样。每次取样每处理鲜样3盆干样3盆，每盆为一个重复。鲜样在液氮中速冻，后置-40℃冰箱中保存；干样105℃下杀青30min，80℃烘干至恒重作为干样。

测定指标：干旱处理开始至结束每两天测定一次土壤含水量；

干旱5d及复水10d测定叶片水势和相对含水量、叶绿素含量、叶面积、比叶重、干物质积累，植株钾含量；

干旱5d测定荧光响应曲线；

干旱0d、3d、5d、及复水5d、10d、20d测定、光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度，蒸腾速率、叶绿素荧光参数。

可行性分析

1）研究思路清晰

全球气温升高和降水格局的改变，导致我国大部分地区干旱加剧，己成为影响小麦生产的主要限制因子。长江中下游麦区占我国小麦总产的１２．６％，此地区干旱程度和频率的提高对我国粮食安全构成严重威胁。在这种大背景下，通过前期施肥等栽培手段调控干旱胁迫对植物的生长发育的影响，十分必要。本实验以钾肥为切入点，探究增施钾肥是否具有缓解效应

2）研究方法可靠

本试验采取盆栽试验的方法，设置两个钾素水平：低钾（100Kg/ha），高钾（300Kg/ha）。氮肥基追比5:3:2，相当于大田水平300Kg/ha氮，150Kg/ha磷。在返青期设置三个干旱水平：对照（75-80%），轻度干旱（55%-60%），重度干旱（35%-40%）。

本试验是在实验室前人研究基础上的进一步深入，盆栽试验方法已十分完善，试验测定方法也已经过优化，具有可行性。经过查阅文献和导师指导，试验方案经过多次修改和完善现已基本成熟，有理有据有意义。

3）研究条件完备

试验依托南京农业大学作物栽培学与耕作学国家重点学科、农业部作物生长调控重点开放实验室和农业部小麦区域技术创新中心，具有包括光合仪、荧光仪、流动分析仪、高效液相色谱仪等在内的一流仪器设备，以及良好的生产示范基地，可以满足本实验的需要。

4. 研究创新点

1）学术思想新颖，科学问题明确。

采取适当的栽培措施应对未来日益严峻的气候变化已成为作物学科研究的主流，明确干旱胁迫下增施钾肥对小麦光合特性的影响，利于后续分子水平研究、优良基因发掘，为栽培措施调控奠定基础。

2）研究思路清晰，研究内容创新。

5. 研究计划与进展

1）年8月之前，学习相关理论知识及相关仪器的使用及实验方法，同时查阅相关研究资料，进行试验的总体设计；

2）2018年8月-2019年1月，进行室内试验及分析，并对数据进行整理；

3）2019年2月-2019年5月，撰写论文，准备答辩。