[00133902]硅缓解基质栽培黄瓜连作障碍的机理研究

1.课题来源与背景 课题来源于2016年12月由甘肃省科学技术厅立项的甘肃省自然科学基金,执行期限为2017.01-2019.12,项目名称《硅缓解基质栽培黄瓜连作障碍的机理研究》,编号1610RJZA098。 基质无土栽培技术,是指利用腐熟的作物秸秆和畜禽粪便等代替天然土壤进行作物栽培的一种无土栽培技术。具有节水、节肥以及不受土壤条件限制的特点,近年来,在我国西部地区的广大非耕地区域快速发展,其中甘肃酒泉是该项技术推广面积最大、技术最成熟的地区。但随着基质种植年限的不断增加,连作障碍日益突显,生产上出现了作物产量、品质下降的现象,通过前期研究发现连作条件下基质中有大量自毒物质的积累,造成基质酶活性下降、作物矿质元素吸收减弱等。连作障碍可能将成为基质栽培技术进一步发展的限制因素。 2.研究目的与意义 黄瓜作为基质栽培的主栽作物之一,对连作障碍较为敏感,有关硅缓解基质栽培黄瓜自毒作用的研究尚未见报道。本研究针对这一问题,开展了外源硅对种子萌发、幼苗生长的影响,揭示其缓解作用的生理机制,明确了不同模式下缓解的浓度阈值。 3.主要论点与论据 项目研究了外源硅对连作胁迫下黄瓜种子萌发和幼苗生长、生理的影响。在黄瓜发芽期,CA模拟的自毒胁迫及连作基质浸提液处理均降低了黄瓜种子淀粉酶活性,抑制了淀粉的转化,显著增加了MDA的积累,降低了抗氧化酶活性,严重抑制了黄瓜种子的萌发;外源添加3mmoloL-1 Si显著提高了自毒胁迫下淀粉酶的活性,促进了淀粉的转化,减轻了活性氧对细胞膜的损伤,而外源添加4mmoloL-1 Si可显著缓解黄瓜种子萌发过程中连作基质浸提液对黄瓜种子造成的损伤,具体表现在提高种子发芽率、促进芽苗伸长和增加鲜重,促进了淀粉的代谢,上调了淀粉酶基因的表达水平。在黄瓜幼苗期,CA模拟自毒胁迫的水培及连作基质栽培的黄瓜幼苗的生长均受到抑制,外源添加1mmoloL-1和0.75 mmoloL-1 Si均缓解了CA胁迫水培及连作基质栽培对黄瓜生长的抑制作用,增强了光合作用及活性氧的清除能力,促进了黄瓜叶片的糖代谢水平。由此可见,适宜的外源硅可缓解基质栽培条件下黄瓜的连作障碍。 4.创见与创新 （1）明确了不同发育阶段和栽培方式下,外源硅缓解自毒作用的浓度阈值。 （2）为寻求一种简单、有效的连作缓解机制以及基质的循环利用提供了理论支撑。 5.社会经济效益,存在的问题 （1）社会经济效益 该结果对于寻求一种简单、有效的基质栽培连作缓解方法以及基质无土栽培技术的可持续发展具有重要的理论和实践意义。 （2）存在的问题 科学研究的持续性有待进一步加强,目前开展的相关研究从生长、生理等方面揭示外源硅对连作障碍的缓解机理,但与其有关的分子机理尚不明确,有待进一步开展。 6.历年获奖情况。 无。