1、青岛农业大学毕 业 论 文题 目： 低R/FR对玉米光合性能和单株产量的影响 姓 名： 学 院： 农学与植物保护学院 专 业： 农学 班 级： 2010 级 01 班 学 号： 20105398 指导教师： 杨锦忠 2014 年 6 月 10 日毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得青岛农业大学或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意
2、。论文（设计）作者签名： 日期：2014 年 6 月 10 日毕业论文（设计）版权使用授权书本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。本人授权青岛农业大学可以将本毕业论文（设计）全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文（设计） 。本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署名为青岛农业大学。论文（设计）作者签名： 日期：2014 年 6 月 10 日指 导 教 师 签 名： 日期：2014 年 6 月 10 日目 录摘要
3、 .1Abstract.2前言 .31 红光与远红光对植物的作用 .32 实验设施-LED 的现状 .42.1 LED 的优点 .42.2 LED 在农业 上应用的前景 .51 材料与方法 .51.1 试验材料 .51.2 试验地点 .51.3 试验 设计 .52 测定项目与方法 .52.1 测定项目与方法 .52.1.1 玉米单株产量测定 .52.1.2 叶绿素以及光合速率的测定 .62.2 数据统计与分析 .63 数据分析结果 .63.1 低 R/FR 比值处理对玉米穗位叶叶绿素含量的影响 .63.2 低 R/FR 比值处理对玉米穗位叶光合速率的影响 .63.2.1 低 R/FR 比值处理
4、对郑单 958 光合速率的影响 .63.2.2 低 R/FR 比值处理对鲁单 981 光合速率的影响 .73.3 低 R/FR 比值处理对两个玉米品种单株产量的影响 .83.3.1 低 R/FR 比值处理对郑单 958 的单株产量影响 .83.3.2 低 R/FR 比值处理对鲁单 981 的单株产量影响 .93.4 不同的施氮方式与低 R/FR 比值互作对增产效应的影响 .103.4.1 郑单 958 在不同的施氮方式下增产效果的变化 .103.4.2 鲁单 981 在不同的施氮方式下增产效果的变化 .103.4.3 小结 .103.5 同一处理下不同品种间单株增产率比较 .103.6 不同处
5、理条件下对玉米收获指数的影响 .104 讨论 .114.1 低 R/FR 比 值条件下，单产增加的原因分析 .114.2 单株产量构成要素 .114.3 设置比值梯度，获得最适 R/FR 比值，确定种植密度 .115 结论 .12致谢 .13参考文献 .141低R/FR对玉米光合性能和单株产量的影响农学专业 闫壮博指导老师 杨锦忠摘要：合理密植是进一步提高玉米产量的一条必经之路，然而密植会引起多种生态因子的变化，其中一个因子就是R/FR比值。为研究R/FR 变化对玉米光合性能和产量的影响，本文选出红光与远红光的比值这一要素，以玉米品种郑单958和鲁单981为研究对象，在正常生长的环境下，添加远
6、红光灯实现低R/FR值的处理，模拟出高密度条件下的低R/FR比值环境，配合HL和LH 两种施氮方式，经过培养、测定、收获并考种，通过分析实验数据得出结论。玉米在低R/FR比值处理下，叶绿素含量有所降低，而光合速率会增强，最终产量增加，并且鲁单981的增产效果更明显。对于郑单958来说，HL的施氮方式和低R/FR 比值互作抑制增产；对于鲁单981来说，HL的施 氮方式和低R/FR 比值互作促进增产。HL施氮方式和低R/FR处理结合，更有利于鲁单981增产。关键词：玉米；产量；叶绿素；光合速率；R/FR2Effects of low R/FR ratio on the maize photosyn
7、thetic performance and yieldMajor：Agronomy Yan ZhuangboSupervisor Yang JinzhongAbstract：High density planting is a necessary means to improve the yield of maize, however high planting density will cause changes in various ecological factors, the changes of R/FR ratio will change the photosynthetic r
8、ate, eventually change the corn yield. In this paper, the ratio of red and far red light as the object, add a LED light up the corn, make a deal with a low R/FR value to simulate the environment of High density planting, with the LH and HL two kinds of fertilization. After the training, examination,
9、 determination of harvest and for comparison, through data analysis, we know that the corn in the low R/FR ratio treatment, the content of Chl in the leaf will be reduced, photosynthetic rate increased, the final output increases, and the effect of Ludan 981 yield more obvious. For Zhengdan 958, HL
10、fertilization and low R/FR ratio combined reduced the yield increase; for Ludan 981, HL fertilization and low R/FR ratio combined the increased the yield increase. HL fertilization and low R/FR treatment combined with, more conducive to Ludan 981 yield.Keywords: corn; yield; Chl; Photosynthetic rate
11、; R/FR3前言作为第一大粮食作物的玉米，属于雌雄同株，含有多种营养。主要生产区域位于世界第三大玉米带中国松辽平原玉米带 1。玉米总的种植面积超过1200平方公里，在粮食作物方面，饲料来源方面和工业原料方面，都占有很重要的地位。玉米在人类发展进程中也起着至关重要的作用，因此，通过各种途径把玉米的产量提高上去是国内外专家坚持不懈的研究的课题之一。除了选育优良品种外，目前的研究大多覆盖在为玉米创造良好的生存环境上，一方面，从玉米的种子入手，培育产量高、抗性好的品种来提高产量；另一方面，为玉米的生长发育营造良好的外部环境条件，比如适时，适量的灌溉，科学的水肥一体化，适合的温度和有效的光照条件等等。
12、然而在我国农业生产起点低、任务重、压力大、人均占有土地面积小，耕地面积逐渐减少的情况下，合理密植提高玉米产量，成为了解决粮食问题的一条必经之路。目前，培育耐密植品种是育种工作的一大方向，合理的水肥以及科学的田间管理也是为了让玉米在一定程度上耐密植。众所周知，密植会带来一系列生态因子的变化，如田间通光透气性降低，玉米同质竞争中，地上部分和地下部分加剧 14，红光与远红光的比值（R/FR）降低，光照强度降低等。其中，每一种因素都能对玉米最终的产量产生影响。万物生长靠太阳。在众多的影响最终产量的因素中，光是必不可少的一个重要因素，作物主要通过不同类型的光受体感受不同波长的光 2,11，不同波长的光对
13、作物的影响也各不一样，植物体内的各种光受体经过内部调控和相互作用来指导植物的生长发育 2。在高密度种植条件下，R/FR比值会有所降低，这种光谱成分比例的变化必然导致原来的光合作用发生改变从而对产量造成影响。基于此本文通过实验，设计了一套方法，即在正常条件下生长的玉米上方添加一个远红光LED 灯，使得玉米叶片上方 R/FR比值降低，以此来模拟密植条件下的低R/FR 比值，对照组为不添加远红光灯 的玉米，分析单一变量，得到最终的研究结果，探究高密度种植的本质，从而为密植高产玉米的研究提供支持。1 红光与远红光对植物的作用对大多数的植物和农作物来说，红光（660 nm）是自然光中有效光合辐射的重要组
14、成部分，它的强弱对作物光合作用、物质积累起着重要作用 3。光质4对高等植物的碳水化合物和蛋白质代谢有调节作用 2。有研究称，在红光下生长的作物大多具有较高的碳水化合物含量 5。730 nm 的远红光虽然对改变光合作用的效果不明显，但它的强弱及其与660 nm 红光之间形成的比例（即R/FR比值） ，对作物的株高、节间的长度等形态建成，具有重要的影响 6。红光对叶绿素合成本身的促进效应大于对叶片生长的促进效应 2,12。还有研究称，调节光谱中的R/FR 比值已经开始在建成植物形态，调节植株高度等方面得到应用，R/FR比值已成为控制植株形态的一个重要评价参数 3。R/FR比值不仅影响植株的高度和根
15、部的发育，而且对某些物种的腋芽分化、叶绿素含量、气孔指数以及叶面积等均有不同程度的影响 3。红光具有降低茎的伸长速率的效应，但施加远红光可以抵消这一效应 2。因此，补充远红光可以对植株节间长度的生长和发育起到促进作用 5。有研究表明，红光不利于菊花总茎长度的增加，用红光处理过的总茎长比对照少43.0%，另外还有报道称红光对农作物茎杆的粗度有增加的效应 2。红光还可以改变植物体内某些激素的含量，比如600-700nm红光能阻碍植物体内赤霉素（GA）的合成，通过调节GA含量来减少节间长度和降低植株高度 9；而远红光的作用与红光恰好相反，远红光能提高GA的含量，从而增加节间长度和植株高度。利用这一原
16、理，可以通过人工控制植物生长环境中的红光和远红光的量，改变R/FR 的比值，来调节植株的形态 6。另有研究称，低R/FR值有利于草莓叶片中类胡萝卜素含量的增加 4，还有的研究结果表明，与白光相比，黄光、红光、蓝光都降低了叶用莴苣中类胡萝卜素的含量 7。2 实验设施-LED 的现状2.1 LED 的优点LED即发光二极管（ light emitting diode）的英文简称，在同样光照效果的情况下，LED 耗电量是白炽灯的八分之一，是荧光灯的二分之一，与其他含有金属的人工光源相比，LED 为全固体发光体，不含汞，耐冲击，不易破碎，废弃物可回收利用，是一种无污染的绿色光源。此外，LED 的使用寿
17、命可达50000h以上，是普通光源的数十倍 6。LED能够发出植物生长所需要的单色光光谱，容易被植物吸收，光能有效利用率可达80%-90%。同时，LED 散热少，属于冷光源，近距离地照射植物不5会对植物周围的温度发生改变，这样就大大提高了空间的利用效率。LED光源中，通过调节红色LED 和远红色 LED光源的数量，可根据实际具体要求灵活改变R/FR的比值 7。2.2 LED在农业上应用的前景目前常用于植物室内培养的日光灯属于冷光源，其光谱组成中，黄光和绿光较多，是不被植物所需要的，而对植物生长发育起关键性作物的红光和远红光甚微 9，不能用来准确模拟作物田间实际光环境 7。因此，LED灯成为了闭
18、锁式植物工厂中的必备设施 8。在未来的精细化农业， “工厂化” 农业的建立和发展中，LED将会被广泛的应用，它将会在农业上，尤其是在育苗、育种和栽培上起到重要的作用。1 材料与方法1.1 试验材料供试玉米品种为郑单 958 和鲁单 981，郑单 958 是由河南省农业科学院粮食作物研究所研制的，鲁单 981 是黄淮海区域的主推品种，是由山东省农科院玉米所选育的，适合黄淮海地区套种和夏季直播的品种。盆栽所用的桶，型号规格是上口直径为 38cm，下口直径为 33cm，高为 44cm。试验基质为珍珠岩、沙子、细土三者混合物，混合比例为 2：1：3。1.2 试验地点盆栽试验地点在青岛市青岛农科院 14
19、 号大棚。1.3 试验设计试验为随机区组设计，两个供试品种，每个品种有两个 R/FR 比值处理，实验组添加远红光灯的低 R/FR 比值处理，对照组做正常光照处理；同时，每个 R/FR 比值处理有两个施氮方式处理： 只施基肥的 HL 处理和不施加基肥，拔节期和大口期追肥的 LH 处理，两个施氮方式的施氮量相同。2 测定项目与方法2.1 测定项目与方法2.1.1 玉米单株产量测定玉米成熟后，取回样品，自然晒干，进行考种。每项单一处理取三个样品，6分别测定穗重、籽粒重、穗轴重；统计穗行数、行粒数。2.1.2 叶绿素以及光合速率的测定测定时期：玉米的拔节期、八叶期、大口期、吐丝期期间，晴天天气。叶绿素
20、测定采用 SPAD 仪测定穗位叶的叶绿素含量，每个处理分别取 3 株进行测量，测量时选取叶片中间部位（避开叶脉）测定十次。光合速率测定采用 LI-6400 型便携式光合分析仪测定穗位叶的光合速率，每个处理分别取 3 株玉米进行测定，光源采用仪器内置的红蓝光，光照强度梯度在八叶期设置为 0、200、400、800、1200、1600molm -2s-1，大口期和吐丝期设置为 0、100、200、400、800、1200、1600、1800molm -2s-1，温度控制在 30左右。收获指数(Harvest Index, H I)是作物收获时经济产量 (籽粒、果实等)与生物产量之比，又名经济系数(
21、Coefficient of Economic)10。收获指数(HI) 反映了作物群体光合同化物转化为经济产品的能力, 是评价作物品种产量水平和栽培成效的重要指标 10。2.2 数据统计与分析单株产量测定所得的原始数据，用Excel软件进行统计分析，三个同类数据间取算数平均值，然后分别计算每一种处理下的总重、籽粒产量、生物量和收获指数。叶绿素测定所得原始数据，用Excel软件统计，同类数据间取算数平均数。光响应曲线图形通过Excel软件绘制完成。3 数据分析结果3.1 低 R/FR 比值处理对玉米穗位叶叶绿素含量的影响叶绿素在植物体内发挥着光能的吸收、传递和转化的作用，有研究表明，光质对叶绿素含量影响不仅表现的光质的类型上也表现在光质的纯度上 13。通过对两个玉米品种各时期穗位叶中叶绿素含量进行测定，分析所得数据得出：郑单 958 在拔节期和八展叶期时，低 R/FR 比值处理会使其叶绿素的含量降低；鲁单 981 在大口期和吐丝期时，低 R/FR 比值处理会使其叶绿素的含量降低。3.2 低 R/FR 比值处理对玉米穗位叶光合速率的影响3.2.1 低 R/FR 比值处理对郑单 958 光合速率的影响
