本文關鍵詞：水氮調(diào)控對棉花根系生長及產(chǎn)量的影響

  更多相關文章： 棉花 水氮調(diào)控 根域限制 灌溉深度 根系形態(tài)與生理 產(chǎn)量

【摘要】：根土界面是土壤水分和養(yǎng)分進入植物體內(nèi)的主要通道，根系是根土界面的核心內(nèi)容與物質(zhì)基礎，其分布與功能直接或間接地影響著地上部生長以及整個植株的生存和發(fā)展。在作物賴以生存的農(nóng)田土壤環(huán)境中，水肥是對作物根系影響最經(jīng)常、也是最易被人工調(diào)控的因素。棉花是我國干旱區(qū)綠洲農(nóng)業(yè)最重要的經(jīng)濟作物，研究通過改進灌溉技術和施肥方式，變動根土界面水肥狀況及其在剖面的分布，以優(yōu)化棉花根系形態(tài)與結構，調(diào)節(jié)生理特性，增強棉株對水肥的吸收能力，提高利用效率，對干旱區(qū)棉花大面積節(jié)水高產(chǎn)高效栽培具有重要意義。本研究在管栽條件下，從根域容積與滴灌深度兩方面入手，設置不同的水氮用量，采用膜下滴灌隨水施肥技術模式，研究了棉花根系生長空間受限條件下植株形態(tài)與生理的適應性變化及與產(chǎn)量形成的關系；同時進行大田試驗，，研究了不同產(chǎn)量水平下棉花根系形態(tài)生理及葉片生理特性的變化趨勢；在綜合研究的基礎上，探討了改變根系生長環(huán)境對根系形態(tài)生理的影響及與地上部生長發(fā)育的關系。主要研究內(nèi)容與結果如下： 1、研究了根域限制條件下不同水氮供應量對棉花根系形態(tài)特征的影響。根域限制條件下，棉花各土層根系根表面積指數(shù)（RAI）、根長密度（RLD）、根體積密度（RVD）、根質(zhì)量密度（RMD）、根系生物量與根冠比均低于對照。不同水氮處理間上述各參數(shù)均表現(xiàn)為W_0N_0（水氮虧缺）＞W(wǎng)_1N_0（氮素虧缺）＞W(wǎng)_0N_1（水分虧缺）＞W(wǎng)_1N_1（水氮適量），根域限制與水氮供應均使各土層根量減少。 2、研究了根域限制條件下不同水氮供應量對棉花根系生理活性的影響。根域限制條件下，根系抗氧化保護酶系（SOD、POD、CAT）活性均顯著低于對照。水氮供應能有效調(diào)節(jié)根系生理特性，不同水氮處理間棉花根系抗氧化保護酶系活性表現(xiàn)為W_1N_1＞W(wǎng)_0N_1＞W(wǎng)_1N_0＞W(wǎng)_0N_0。在棉花根系生長受限條件下，優(yōu)化生育期間水氮供應，可以增強根系抗氧化保護酶系活性，延緩根系衰老。 3、研究了根域限制條件下不同水氮供應量對棉花葉片生理特性及產(chǎn)量的影響。與對照相比，相同水氮供應條件下，根域限制處理棉花從開花期至盛絮期葉片抗氧化保護酶系（SOD、POD、CAT）活性、葉片凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）和光化學猝滅系數(shù)（qp）均顯著降低，但潛在最大光化學效率（Fv/Fm）、實際光化學效率（ΦPSII）未受到影響；盛花期和盛絮期根系生物量均顯著降低，但地上部生物量、蕾鈴生物量及籽棉產(chǎn)量均顯著高于對照。根域限制條件下適量水氮供應處理的地上部生物量和蕾鈴生物量均顯著增加，最終單株鈴數(shù)、單鈴重和籽棉產(chǎn)量均顯著高于其它處理。棉花根域容積受限條件下，通過優(yōu)化生育期水氮供應，可以改善葉片光合性能、增加地上部干物質(zhì)積累量及其向生殖器官分配比例。 4、研究了不同灌溉深度條件下不同水氮供應量對棉花根系形態(tài)特征的影響。0-40cm土層根系RVD、RMD、RAI與RLD均表現(xiàn)為CK（地表滴灌）＞H_0（滴灌深為地下20cm）＞H_1（滴灌深為地下40cm），而在40-80cm與80-120cm土層，上述各參數(shù)均表現(xiàn)為CK＜H_0＜H_1。水氮供應顯著（P0.05）減小根量，不同水氮處理間根系各形態(tài)參數(shù)、根系生物量與根冠比均表現(xiàn)為W_0N_0＞W(wǎng)_1N_0＞W(wǎng)_0N_1＞W(wǎng)_1N_1。在土壤上層（0-40cm土層），隨滴灌深度的增加及水氮供應均使根量減小，其中滴灌深度是主效因子。在灌溉深度下的各土層，水氮供應是根量減小的主效因子。 5、研究了不同灌溉深度條件下不同水氮供應量對棉花根系生理特性的影響。不同灌溉深度間各土層根系抗氧化保護酶系（SOD、POD與CAT）活性均表現(xiàn)為H_0＞CK＞H_1，不同水氮供應間均表現(xiàn)為W_1N_1＞W(wǎng)_0N_1＞W(wǎng)_1N_0＞W(wǎng)_0N_0。表明地下淺層滴灌與水氮供應均有助于提高根系抗氧化保護酶系活性，從整體上能延緩根系衰老。水氮供應是決定根系保護酶系活性的主效因子，適度水氮供應（W_1N_1）配合灌溉深度20cm（H_0）處理下根系保護酶系活性最高。 6、研究了不同灌溉深度條件下不同水氮供應量對棉花葉片生理特性及產(chǎn)量的影響。灌溉深度、水氮處理對棉花葉片抗氧化保護酶系（SOD、POD與CAT）活性、葉片氣體交換參數(shù)（Pn、Gs）、葉綠素熒光參數(shù)（Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP）的影響與根系保護酶系活性的影響結果一致，灌溉深度與水氮供應的具有互作效應。植株地上部生物量與產(chǎn)量在各處理間表現(xiàn)均與Pn相同；而根系生物量、根冠比的表現(xiàn)與之相反。表明淺層滴灌配合適宜的水氮運籌有利于協(xié)調(diào)棉花植株地上部與地下部生長、緩解營養(yǎng)生長與生殖生長之間的矛盾，使資源達到最優(yōu)化。 7、研究了不同產(chǎn)量水平條件下大田棉花根系生長發(fā)育特性。在規(guī)�；N植的膜下滴灌棉田，隨產(chǎn)量水平的提高，全土層RLD、RAI、RVD與RMD降低；根系與葉片抗氧化保護酶系（SOD、POD與CAT）及硝酸還原酶（NR）活性均隨產(chǎn)量水平提高而增加；根冠比和根系生物量隨產(chǎn)量水平的提高而降低，而地上部生物量、產(chǎn)量各構成因子均隨產(chǎn)量水平提高而增加。在產(chǎn)量水平較高的棉田，根冠比降低與根系生理活性增強均能促進地上部的生長發(fā)育，優(yōu)化產(chǎn)量結構與形成，最終提高產(chǎn)量。 結合管栽試驗與大田試驗結果，綜合分析棉花根系形態(tài)生理特征與地上部生物量及產(chǎn)量的關系，認為在干旱區(qū)膜下滴灌條件下，棉花產(chǎn)量水平提高，需要較高的地上部生物產(chǎn)量，但不一定需要較大的根系生長，根系適度縮小，可以降低根系冗余。從本文結果來看，大田棉花的根冠比以0.21-0.32為宜。通過膜下滴灌水肥調(diào)控，控制根系大小，提高根系生理（SOD、POD、CAT與NR）活性可作為棉花高產(chǎn)栽培的主攻方向，也是棉花品種遺傳改良的根系形態(tài)與生理選擇指標。
【關鍵詞】：棉花 水氮調(diào)控 根域限制 灌溉深度 根系形態(tài)與生理 產(chǎn)量
【學位授予單位】：石河子大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：S562
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 目錄10-14
• 縮略詞表14-15
• 前言15-16
• 第一章 文獻綜述16-22
• 1 根域限制對作物生長的影響16-17
• 1.1 作物根系生長對根域限制的響應16-17
• 1.2 根域限制對作物地上部分生長的影響17
• 2 灌溉深度對作物生長的調(diào)控17-19
• 2.1 作物根系生長對不同灌溉深度的響應18
• 2.2 不同灌溉深度對作物地上部生長的影響18-19
• 3 水氮供應對作物生長的調(diào)控效應19-20
• 3.1 作物根系生長對水氮調(diào)控的反應19-20
• 3.2 水氮調(diào)控對作物地上部生長的影響20
• 4 根系生長與地上部光合生產(chǎn)的關系20-21
• 5 本研究擬解決的關鍵問題21-22
• 第二章 水氮供應對根域限制棉花根系生長的影響及與植株地上部的關系22-54
• 第一節(jié) 根域限制下水氮供應對棉花根系分布及產(chǎn)量的影響22-35
• 1 材料與方法22-25
• 1.1 研究區(qū)概況22-23
• 1.2 試驗設計23-24
• 1.3 測定項目與方法24-25
• 1.4 數(shù)據(jù)分析25
• 2 結果與分析25-32
• 2.1 棉花根表面積指數(shù)（RAI）與根長密度（RLD）的變化25-26
• 2.2 棉花根體積密度（RVD）與根質(zhì)量密度（RMD）的變化26-27
• 2.3 棉花生物量累積與分配的變化27-29
• 2.4 棉花產(chǎn)量及其構成因子的變化29-30
• 2.5 棉株根系形態(tài)特征與地上部生物學產(chǎn)量及經(jīng)濟產(chǎn)量的相關性30-32
• 3 討論32-34
• 3.1 根域限制和水氮供應對根系形態(tài)特征的影響32-33
• 3.2 棉花根系形態(tài)特征與地上部性狀及產(chǎn)量的關系33
• 3.3 根域限制對棉花產(chǎn)量形成的影響及對水氮供應的響應33-34
• 4 小結34-35
• 第二節(jié) 根域限制下水氮供應對棉花根系生理特性的影響35-42
• 1 材料與方法35
• 1.1 試驗區(qū)概況35
• 1.2 試驗設計35
• 1.3 測定項目與方法35
• 1.4 數(shù)據(jù)分析35
• 2 結果與分析35-40
• 2.1 棉株根系丙二醛（MDA）含量的變化35-36
• 2.2 棉株根系抗氧化保護酶系活性的變化36-38
• 2.3 棉株根系硝酸還原酶（NR）活性的變化38
• 2.4 根系生理特性與地上部生物學產(chǎn)量及經(jīng)濟產(chǎn)量的相關性38-40
• 3 討論40-41
• 3.1 根域限制和水氮供應對棉花根系生理特性的影響40-41
• 3.2 棉花根系生理特性與地上部生物量及產(chǎn)量的關系41
• 4 小結41-42
• 第三節(jié) 根域限制下水氮供應對棉花葉片生理特性的影響42-54
• 1 材料與方法42-43
• 1.1 試驗區(qū)概況42
• 1.2 試驗設計42
• 1.3 測定項目與方法42-43
• 1.4 數(shù)據(jù)分析43
• 2 結果與分析43-51
• 2.1 植株葉面積的變化43-44
• 2.2 葉片葉綠素相對含量（SPAD 值）的變化44-45
• 2.3 葉片丙二醛（MDA）含量的變化45
• 2.4 葉片抗氧化保護酶系活性的變化45-47
• 2.5 葉片凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）的變化47-49
• 2.6 葉片葉綠素熒光參數(shù)的變化49-51
• 3 討論51-53
• 3.1 根域限制和水氮供應對棉花葉片衰老特性的影響51-52
• 3.2 根域限制和水氮供應對棉花葉片光合速率的影響52
• 3.3 根域限制和水氮供應對棉花葉片葉綠素熒光參數(shù)的影響52-53
• 4 小結53-54
• 第三章 不同灌溉深度下水氮供應量對棉花根系生長的影響及與植株地上部的關系54-83
• 第一節(jié) 不同灌溉深度下水氮供應對棉花根系分布及產(chǎn)量的影響54-65
• 1 材料與方法54-56
• 1.1 試驗區(qū)概況54
• 1.2 試驗設計54-55
• 1.3 測定項目與方法55
• 1.4 數(shù)據(jù)分析55-56
• 2 結果與分析56-62
• 2.1 棉株根表面積指數(shù)（RAI）、根體積密度（RVD）、根質(zhì)量密度（RMD）的變化56-57
• 2.2 棉株根長密度（RLD）的變化57-58
• 2.3 棉株生物量累積與分配的變化58-59
• 2.4 棉株產(chǎn)量及其構成因子的變化59-60
• 2.5 根系形態(tài)特征與地上部生物學產(chǎn)量及經(jīng)濟產(chǎn)量的相關性60-62
• 3 討論62-64
• 3.1 不同灌溉深度下水氮供應對棉花根系形態(tài)特性的影響62-63
• 3.2 不同灌溉深度與水氮供應對棉花生物量與產(chǎn)量的影響63-64
• 3.3 棉花根系形態(tài)特征與地上部生物學產(chǎn)量及經(jīng)濟產(chǎn)量的關系64
• 4 小結64-65
• 第二節(jié) 不同灌溉深度下水氮供應量對棉花根系生理特性的影響65-73
• 1 材料與方法65
• 1.1 試驗區(qū)概況65
• 1.2 試驗設計65
• 1.3 測定項目與方法65
• 1.4 數(shù)據(jù)分析65
• 2 結果與分析65-71
• 2.1 根系 MDA 含量的變化65-66
• 2.2 根系抗氧化保護酶系活性的變化66-68
• 2.3 根系硝酸還原酶（NR）活性的變化68-69
• 2.4 根系生理特性與地上部生物量及產(chǎn)量的相關性69-71
• 3 討論71
• 3.1 不同灌溉深度與水氮供應量對棉花根系生理特性的影響71
• 3.2 棉花根系生理特征與產(chǎn)量的關系71
• 4 小結71-73
• 第三節(jié) 不同灌溉深度下水氮供應量對棉花葉片生理特性的影響73-83
• 1 材料與方法73-74
• 1.1 試驗區(qū)概況73
• 1.2 試驗設計73
• 1.3 測定項目與方法73-74
• 1.4 數(shù)據(jù)分析74
• 2 結果與分析74-81
• 2.1 棉株葉面積的變化74
• 2.2 葉片葉綠素含量（OD 值）的變化74-75
• 2.3 葉片丙二醛（MDA）含量的變化75-76
• 2.4 葉片抗氧化保護酶系活性的變化76-77
• 2.5 葉片凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）的變化77-79
• 2.6 葉片葉綠素熒光參數(shù)的變化79-81
• 3 討論81
• 3.1 不同灌溉深度與水氮供應對棉花葉片衰老特性的影響81
• 3.2 不同灌溉深度與水氮供應對棉花葉片光合速率的影響81
• 3.3 不同灌溉深度與水氮供應對棉花葉片葉綠素熒光參數(shù)的影響81
• 4 小結81-83
• 第四章 膜下滴灌高產(chǎn)棉田根系特性及與產(chǎn)量形成的關系83-96
• 1 材料與方法83-84
• 1.1 試驗區(qū)概況83
• 1.2 試驗設計83-84
• 1.3 測定項目與方法84
• 1.4 數(shù)據(jù)分析84
• 2 結果與分析84-94
• 2.1 不同產(chǎn)量水平下棉花根系形態(tài)的變化84-85
• 2.2 不同產(chǎn)量水平下根系生理的變化85-88
• 2.3 不同產(chǎn)量水平下棉株葉面積指數(shù)（LAI）的變化88
• 2.4 不同產(chǎn)量水平下葉片生理特征的變化88-91
• 2.5 不同產(chǎn)量水平下棉株生物量累積與分配的變化91-92
• 2.6 不同產(chǎn)量水平下產(chǎn)量及其構成因子的變化92
• 2.7 根系形態(tài)生理特征與地上部生物學產(chǎn)量及經(jīng)濟產(chǎn)量的相關性92-94
• 3 討論94-95
• 3.1 不同產(chǎn)量水平下棉花根系形態(tài)與生理特性的變化94
• 3.2 不同產(chǎn)量水平下棉花地上部形態(tài)與生理特性的變化94-95
• 3.3 棉花根系形態(tài)生理特征與地上部性狀及產(chǎn)量的關系95
• 4 小結95-96
• 第五章 主要結論、創(chuàng)新點與展望96-100
• 5.1 主要結論96-97
• 5.2 創(chuàng)新點97-98
• 5.3 研究展望98-100
• 參考文獻100-106
• 致謝106-107
• 作者簡介107-108
• 導師評閱表108

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：715544