【摘要】：棉花作為重要的經(jīng)濟作物,也是國計民生重要的戰(zhàn)略物資,其棉株生長發(fā)育總是受到礦質(zhì)元素的限制。根系是植株與土壤環(huán)境連接的橋梁,是對礦質(zhì)元素吸收運輸儲存的直接器官。為了揭示根系形態(tài)、生理對礦質(zhì)元素的響應關系,本研究從根系的形態(tài)性狀、生理性狀、組織結(jié)構(gòu)入手,研究不同土壤深度下根系形態(tài)、生理的變化規(guī)律及與礦質(zhì)元素的響應關系,明確了礦質(zhì)元素對根系形態(tài)、生理特性、組織結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)關系。探討根系構(gòu)型與礦質(zhì)元素的吸收運輸儲存能力,研究結(jié)果可為棉花培育高效吸收運輸養(yǎng)分的根系構(gòu)型奠定理論基礎。主要研究的內(nèi)容和結(jié)果如下所示:1)隨著土壤深度增加,比根長、比根面積、比根體積、根系含氮量逐漸增大,根系密度逐漸降低。氮素與0-20 cm土壤中比根長、比根面積、比根體積表現(xiàn)為正相關關系,與根系密度表現(xiàn)為負相關關系。位于30-50 cm土壤中,氮素與比根長、比根體積、比根面積、根系密度均表現(xiàn)為正相關關系。位于20-30 cm和50-60 cm土壤中,氮素與比根長、比根體積、比根面積、根系密度均表現(xiàn)為負相關關系。從不同礦質(zhì)元素水平分析可知,氮、鎂、硫元素分別對根系形態(tài)性狀參數(shù)表現(xiàn)為正相關關系,氮素對比根長的作用效果更顯著。磷、鉀元素分別對比根體積表現(xiàn)為正相關關系。主成分分析表明氮、鉀元素對比根長、比根面積、比根體積表現(xiàn)出正相關關系,氮素對比根面積表現(xiàn)出較強的正相關關系。鈣、鎂、硫元素對根系密度表現(xiàn)出負相關關系,硫元素對根系密度的作用效果更顯著。2)氮素與中上層(0-30 cm)土壤中的蛋白質(zhì)的含量、硝酸還原酶的表現(xiàn)出正相關關系,同時隨著土壤深度增加,蛋白質(zhì)含量、硝酸還原酶活性均增大,而谷氨酰胺合成酶的活性會減小。位于中下層(30-60 cm)土壤中,氮素與蛋白質(zhì)的含量、硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶相關關系不顯著。從不同礦質(zhì)元素水平分析可知,氮素對蛋白質(zhì)的含量、氮代謝酶均表現(xiàn)出正相關關系。磷、鎂、硫元素分別對蛋白質(zhì)的含量、硝酸還原酶表現(xiàn)出正相關關系。主成分分析表明氮素與氮代謝酶表現(xiàn)出正相關關系,氮素對硝酸還原酶的作用效果更顯著,硫、鎂元素與氮代謝酶表現(xiàn)出負相關關系,硫元素與硝酸還原酶的作用效果更顯著。3)從根系截面中不同區(qū)域分析可知,氮素促進皮層區(qū)面積、射線細胞的數(shù)量增加,增強了根系徑向運輸和軸向運輸能力。磷、鉀元素促進中柱面積增加,增強了根系軸向運輸能力。鈣、鎂、硫元素促進了根系截面總面積及皮層區(qū)面積,均增強了根系軸向運輸能力,另外,鈣、硫元素增加射線細胞數(shù)量,因而增強了根系徑向運輸能力。從根系中柱區(qū)不同組織結(jié)構(gòu)分析可知,氮素促進了初生木質(zhì)部平均直徑、初生木質(zhì)部細胞數(shù)量和射線細胞面積,增強了根系中柱軸向運輸能力和徑向運輸能力。磷、鉀元素均增加了初生木質(zhì)部平均直徑,增強了根系軸向運輸能力。鈣、鎂、硫增加了初生木質(zhì)部細胞的數(shù)量和射線細胞的面積,間接增加了根系軸向運輸能力及徑向運輸能力,另外,硫元素還增加初生木質(zhì)部平均直徑,進一步增強根系中柱軸向運輸能力。從根系皮層區(qū)不同組織結(jié)構(gòu)分析可知,氮、鈣元素促進次生木質(zhì)部細胞數(shù)量及木薄壁細胞數(shù)量,增強了皮層區(qū)根系軸向運輸能力及儲存能力。磷元素促進木薄壁細胞平均直徑,增強根系儲存能力。鉀元素對皮層區(qū)各組織結(jié)構(gòu)促進作用效果不明顯。鎂、硫元素均促進次生木質(zhì)部平均直徑、次生木質(zhì)部細胞數(shù)量、木薄壁細胞數(shù)量,增強了根系皮層區(qū)軸向運輸及儲存能力。主成分分析表明鈣元素與初生木質(zhì)部細胞數(shù)量表現(xiàn)為較強的正相關關系,與皮層區(qū)域面積:截面總面積表現(xiàn)為較強的負相關關系,進而增強根系軸線運輸能力。氮素與射線角度表現(xiàn)出較強的負相關關系,與皮層區(qū)木薄壁細胞平均直徑表現(xiàn)出較強的正相關關系,進而增強根系儲藏物質(zhì)能力和徑向運輸能力。
【學位授予單位】：石河子大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S15;S562
【圖文】：

圖 2-1 人工挖掘示意圖Figure 2-1 Schematic diagram of manual excavation3.2 根系氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫含量的測定方法采用 H2SO4-H2O2聯(lián)合消煮－半微量凱氏定氮法（鮑士旦，2010）測定根系氮含量系磷、鉀、鈣、鎂、硫含量的測定方法采用 HNO3-H2O2完全消解酸體系，微波消消煮 Mile-stone Ethos（A，Italy）（趙明等，2006; 楊銳明等，2011），用電感耦合子體發(fā)射光譜儀 Thermo Scientific iCAP 6000（USA）測定根系磷、鉀、鈣、鎂、硫算含量（于學敏等，2001）。實驗原理如圖 2-2 所示（唐興敏等，2013）。圖 2-2 實驗原理圖Figure 2-2 Experimental schematic3.3 變異系數(shù)計算公式

【參考文獻】

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本文編號：2783840