基本信息
- 项目名称：
- 缺素培养对大豆营养生长、养分含量和根系形态指标的影响
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 植物必需营养元素缺乏（缺素）是作物生长的重要限制因子。对缺素的诊断一直依赖于室内的营养元素分析，既费时又不一定能完全获得正确的诊断结论。而快速、准确地判断引起某一缺素症状的原因是防治该症状的关键。大豆的缺素诊断目前仍缺乏系统的图谱，本作品首次系统研究了不同缺素培养对大豆生长的影响，并绘制了大豆缺素图谱，研究结果对于诊断和预防大豆必需营养元素缺乏，指导精准施肥具有重要意义。
- 详细介绍：
- 大豆（Glycine max (L.) Merr）是重要的粮食和油料作物，在几种主要粮食作物中大豆蛋白质含量是最高的，它是人类食物结构中主要的蛋白质来源、优质的蛋白饲料和工农业加工原料。然而，在大豆种植过程中，因缺乏某种植物必需营养元素而造成生长发育不良和产量降低，品质下降的情况常有发生。 植物必需营养元素是植物生长发育所必需的营养元素，它对所有高等植物的生长发育是不可缺少的。缺乏这些元素时，植物就会表现出特有的症状。通常情况下，植物的必需营养元素缺乏可通过症状描述、栽培介质分析、植株测定等方法进行判断。其中，快速、准确地判断引起某一缺素的原因是防治该缺素症状的关键，根据其所表现的特有症状在症状发生初期相对应地补充所缺乏的养分也是指导施肥的重要手段之一。迄今为止，已有一些学者对植物缺素症状及相应的植株养分含量变化做了一些研究。但不同植物的缺素症状差别较大，各种缺素条件下植株体内营养元素含量的变化情况也不尽相同。并且，大豆在这方面还缺乏系统的研究。 本项目通过营养液栽培试验，研究了巴西10号和本地2号两个大豆品种在氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁等七种植物必需营养元素缺乏时的主要缺素症状，及缺素培养对植株生物量、养分含量和根系形态的影响。通过拍照记录得出大豆缺素症状的图片资料，及症状出现的时间、部位等规律，绘制营养诊断图谱。营养诊断图谱可在生产实践中第一时间给农民提供田间大豆是否缺素的依据，旨在快速、准确地判断大豆缺素症状，及时补充肥料防止产量损失。其次，在所有7个处理均出现症状后统一收获，测定植株各种养分含量并对其变化规律做了分析，得出了各种养分间的拮抗或促进作用关系，以便更好地指导施肥。最后，还对各缺素条件下大豆的根系形态包括总根长和根表面积做了系统研究，根系是植物养分吸收的主要部位，其在不同缺素条件下有相应的明显形态变化,掌握其在养分亏缺条件下的形态变化规律对大豆生产也具有重要的指导意义。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 大豆是我国重要的油料作物，在工农业生产中有很多用途，提高大豆的产量有广阔的前景。本项目主要研究大豆在氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁等七种植物必需营养元素缺乏时主要缺素症状及缺素培养对植株生物量、养分含量和根系的影响等，以期利用得出的缺素营养诊断图谱指导大豆的农业生产。
科学性、先进性及独特之处
- 大豆的营养元素诊断目前缺乏系统的图谱，本作品首次系统研究了不同缺素培养对大豆生长的影响，并绘制了缺素营养诊断图谱，研究结果对于诊断和预防大豆必需营养元素缺乏，指导精准施肥具有重要意义。此外，本研究还对大豆缺素条件下根系形态变化进行了系统研究，根系作为植物养分吸收的主要部位，掌握其在养分亏缺条件下的变化规律对指导大豆生产也有重要的意义。
应用价值和现实意义
- 实际应用价值：在农业生产中，研究结果将对大豆营养元素缺乏诊断和预防，以及田间大豆养分综合管理具有重要的指导作用。 现实意义：本研究方法和结果可以为其他作物的必需营养元素缺乏诊断图谱绘制提供切实可行的研究思路和方法，用于各种农作物的田间缺素诊断，指导施肥。此外，本研究利用两个养分效率差异明显的大豆基因型进行对比研究，将对大豆养分效率的遗传学改良提供有价值的参考数据。
学术论文摘要
- 本研究通过营养液栽培试验，探讨了巴西10号和本地2号两个大豆基因型在氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁缺乏条件下的缺素症状，植株生物量和养分含量变化，以及根系形态指标的改变。结果表明，缺素处理对大豆植株生长影响显著，在各种缺素条件下大豆植株生物量均明显降低，并且大豆地上部与根部均表现出各种营养元素缺乏时的特有症状。缺氮时均表现为植株矮小，整株黄化，老叶枯黄并且叶面积变小，根系变白；缺磷均表现为整株暗绿，矮小，老叶枯黄，植株生长缓慢，主根明显比对照增长；缺钾表现为植株矮小，中下部叶片起皱并向下卷曲，叶缘焦枯，主根明显增长；缺钙表现为新叶枯死，顶芽不再生长，植株矮小，根部发育极差，主根坏死，侧根发育不良，有一定硬度。缺镁处理表现为老叶叶脉间失绿，出现褐斑，根部发育不良，主根明显缩短。缺硫处理表现为植株矮小，新叶变黄，根系稀少。缺铁处理表现为植株较矮小，生长缓慢，新叶发黄并逐渐枯死，根部主侧根均变短，变硬。与全素（CK）相比，缺氮、缺钾和缺镁处理均能增加大豆植株磷含量，缺镁和缺钙处理增加了植株的钾含量，而缺磷处理降低了植株钾含量，缺钾处理还增加了大豆植株的钙含量，但降低了植株镁含量；缺氮、缺钾、缺钙、缺镁和缺铁处理时大豆总根长和根表面积均显著降低；大豆对不同缺素处理的反应存在基因型差异。
获奖情况
- 2010年1月作品部分内容在国家一级核心期刊《植物营养与肥料学报》上发表； 2010年10月作品部分内容投稿国家二级核心期刊《华南农业大学学报》，现已录用，正在出版中； 2010年作品获得校级课外学术科技作品竞赛二等奖； 2011年作品获得省第十一届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛二等奖。
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1) 陆景陵. 植物营养学. 北京：农业大学出版社. 1994 2) 严小龙,廖红,年海. 根系生物学：原理与应用.北京：科学出版社. 2007 3) 王敏艳, 吴良欢, 俞信英, 等. 菊科花卉常见缺素症及植株养分含量变化探讨. 植物营养与肥料学报, 2008, 14 (5): 1001-1007 4) 乔海涛, 杨洪强, 申为宝, 等. 缺氮和缺铁对平邑甜茶幼苗根系构型的影响. 园艺学报, 2009, 36(3): 321-326 5) 高家合，邓碧儿，曾秀成，廖红，严小龙，王秀荣. 2010. 烟草磷效率的基因型差异及其与根系形态构型的关系. 西北植物学报,30（8）：1606-1613 6)Wang XR, Wang YX, Tian J, Lim BL, Yan XL and Liao H. 2009. Overexpressing AtPAP15 enhances phosphorus efficiency in soybean. Plant Physiology.151: 233-240 7) Wang XR, Yan XL and Liao H. 2010. Genetic improvement for phosphorus efficiency in soybean: a radical approach. Annals of Botany. 106: 215–222
同类课题研究水平概述
- 大豆（Glycine max (L.) Merr）是重要的粮食和油料作物，在几种主要粮食作物中大豆蛋白质含量是最高的，它是人类食物结构中主要的蛋白质来源、优质的蛋白饲料和工农业加工原料。然而，在大豆种植过程中，因缺乏某种植物必需营养元素而造成生长发育不良和产量降低，品质下降的情况常有发生。植物必需营养元素是植物生长发育所必需的营养元素，它对所有高等植物的生长发育是不可缺少的。缺乏这些元素时，植物就会表现出特有的症状。 通常情况下，植物的必需营养元素缺乏可通过症状描述、栽培介质分析、植株测定等方法进行判断。其中，快速、准确地判断引起某一缺素的原因是防治该缺素症状的关键，根据其所表现的特有症状在症状发生初期相对应地补充所缺乏的养分也是指导施肥的重要手段之一。迄今为止,已有一些学者对植物缺素症状及养分含量方面做了一些研究。王敏燕等对菊科花卉的研究发现其缺素症状及养分含量有规律性，对菊科花卉种植有指导作用。隋方功等对夏谷和武际等对弱筋小麦的研究也发现，作物在缺素情况下对养分的吸收存在规律性，各养分元素间存在拮抗或正交互作用。但不同植物的缺素症状差别较大，各种缺素条件下植株生物量和根系形态的变化情况也不相同。并且，大豆在这方面还缺乏系统的研究。此外，国内外对植物根系形态的研究越来越多，从根表面积、总根长等指标能反映根系的生长情况从而间接地指示植物的长势，对作物养分状况的综合管理有重要指导意义。本研究首次系统绘制了大豆的缺素诊断图谱，研究了不同缺素处理下大豆生长和养分含量变化规律，也对缺素条件下大豆根系形态指标变化进行了系统深入的研究。研究结果将对于诊断和预防大豆必需营养元素缺乏，指导精准施肥具有重要意义。
