【摘要】：自1985年Blackman和Davies在作物分根試驗研究中首次提出植物根冠通訊理論以來,大量的試驗證實了非水力根源信號現(xiàn)象及其對作物節(jié)水高產(chǎn)的調(diào)控作用,但截至目前該理論目前僅建立在盆栽試驗條件下的觀測基礎(chǔ)上,缺乏在大田生產(chǎn)條件下的實證研究�？刂菩愿捣謪^(qū)交替灌溉(alternate partial root-zone irrigation,APRI)技術(shù)上在過去幾十年里展現(xiàn)出巨大的增產(chǎn)節(jié)水潛力,但其生理生態(tài)機(jī)理并不清楚,我們推測該機(jī)理與植物根冠通訊過程有密切關(guān)聯(lián)。為驗證該推測,本論文試驗開展了盆栽條件下的根系分區(qū)供水試驗和大田生產(chǎn)條件下的根系分區(qū)灌溉試驗。試驗于20]3-2014年在蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室榆中試驗站進(jìn)行,以春小麥現(xiàn)代品種隴春8275為材料,采取四個不同供水方式,包括虧缺灌溉(Deficit Irrigation,DI).固定隔溝灌溉(Fixed Furrow Irrigation, FFI).交替隔溝灌溉(Alternate Furrow Irrigation,AFI)和充分供水對照處理CK)進(jìn)行兩年大田試驗和一年盆栽試驗,對春小麥生長過程中的土壤水分狀況、生理生態(tài)指標(biāo)、根源信號調(diào)控作用、植株生長發(fā)育、生物量分配、產(chǎn)量形成和水分利用效率進(jìn)行系統(tǒng)分析和總結(jié)。其目的主要在于闡明非水力根源信號在APRI技術(shù)中的調(diào)控作用及在APRI技術(shù)下春小麥產(chǎn)量形成機(jī)理,以期為干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)APRI技術(shù)應(yīng)用提供理論潛力。得出如下主要結(jié)果：1.盆栽供水試驗條件下,DI、FFI和AFI處理的氣孔導(dǎo)度顯著性低于對照CK(DI為0.125molC02/m2s,FFI為0.161 mol C02/m2s,AFI為0.156 mol C02/m2s,CK為0.183 mol CO2/m2s),同時顯著性提高了葉片ABA含量(DI為118.920ng/g, FFI為73.942ng/g,AFI為78.512ng/g,CK為52.313ng/g).雖然DI處理葉片相對含水量和葉水勢顯著性低于對照CK(D1分別為76.287%和-2.969Mpa,CK分別為85.124%和-2.532Mpa),但FFI和AFI處理的葉片相對含水量和葉水勢僅略低于CK處理并無顯著性差異(FFI分別為82.745%和-2.752Mpa,AFI分別為83.348%和-2.638Mpa)。這表明,盆栽根系分區(qū)供水FFI和AFI處理能夠誘導(dǎo)非水力根源信號的產(chǎn)生和持續(xù)作用。2.盆栽根系分區(qū)供水FFI和AFI處理能在光合作用略低(分別比對照CK降低4.85%和4.15%)的條件下顯著性提高葉片光合水分利用效率(分別提高20.55%和24.79%)。3.盆栽分區(qū)供水試驗條件下,根系分區(qū)灌溉AFI和FFI處理的產(chǎn)量較DI處理得到顯著性提高(34.68%和33.75%)。其生物量水分利用效率(WUEB)分別較DI和CK處理提高10.03%和18.50%,6.76%和14.97%,產(chǎn)量水分利用效率(WUEY)分別較DI和CK提高21.32%和24.45%,19.52%和22.60%。4.兩年大田試驗研究結(jié)果顯示,在灌溉周期內(nèi)隨天數(shù)的增加,AFI和FFI處理在葉水勢和葉片相對含水量下降較為緩慢的基礎(chǔ)上,其葉片氣孔導(dǎo)度發(fā)生顯著性下降,同時葉片和莖的ABA含量均呈顯著性上升趨勢(2013和2014年揚花期葉片和莖ABA含量分別大約由50ng/g上升到150ng/g和10.2ng/g上升至21.2ng/g；2013和2014灌漿期葉片和莖ABA含量分別大約由150ng/g上升至195ng/g和12.5ng/g上升到28.5ng/g)。驗證了大田試驗條件下根系分區(qū)灌溉FF[和AFI處理條件下非水力根源信號對春小麥生產(chǎn)的調(diào)控作用。5同時,相較于充分供水處理CK,AFI處理在2013年和2014年的蒸騰速率、光合速率和胞間二氧化碳濃度分別降低36.87%、11.28%和27.04%；21.46%、9.68%和32.56%,而瞬時水分利用效率分別提高22.71%和17.15%,表現(xiàn)出AFI處理的巨大生理節(jié)水能力。6.兩年大田試驗表明,2013年AFI處理在產(chǎn)量較CK處理降低21.02%但相較于DI處理提高了23.56%：同時其WUEB和WUEY較DI和CK處理分別增加68.00%、17.72%和56.40%、23.25%。2014年AFI處理在產(chǎn)量較CK降低23.41%但相較于DI處理提高了34.84%：同時其WUEB和WUEy較DI和CK處理分別增加44.05%、43.88%和40.47%、42.74%。7.盆栽試驗和大田試驗結(jié)果均表明,AFI處理能夠提高春小麥有效分蘗數(shù)(2013年大田試驗提高16.95%,2014年大田試驗提高29.70%；盆栽試驗提高26.2%)和單位面積有效光合葉面積(2013年大田試驗提高32.25%,2014年大田試驗提高29.98%；盆栽試驗提高34.0%)。同時,相較于高水CK處理,AFI處理能夠顯著提高抗氧化酶含量(SOD提高5.21%；CAT提高92.11%；POD提高40.85%),降低了干旱脅迫對春小麥的損害,提高春小麥的干旱適應(yīng)性。總之,根系分區(qū)灌溉AFI處理在充分誘導(dǎo)非水力根源信號的產(chǎn)生及其持續(xù)性調(diào)控作用的基礎(chǔ)上,優(yōu)化氣孔開度和調(diào)節(jié)葉片水分狀況,在穩(wěn)定葉片光合速率的同時顯著性提高葉片水分利用效率,而后通過提高春小麥有效分蘗數(shù)和有效光合葉面積來提高春小麥群體光合能力,進(jìn)而提高了春小麥的群體生物量和產(chǎn)量。綜上所述,APRI技術(shù)具有顯著的增產(chǎn)節(jié)水效應(yīng),其生理生態(tài)機(jī)理與植物根冠通訊過程密切關(guān)聯(lián),研究結(jié)果驗證了我們的推測,既為APRI技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化和集成提供了理論依據(jù),同時拓寬了根冠通訊理論在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐上的應(yīng)用潛力。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S274;S512.12
【圖文】：

蘭州大學(xué)碩±學(xué)位論文邐根系分區(qū)灌概對春小麥根源信號的誘導(dǎo)及對產(chǎn)量形成的調(diào)控研巧逡逑氣孔開度的反應(yīng)不同。葉片蒸騰速率隨著氣孔導(dǎo)度的下降呈直線型下降趨勢；而逡逑葉片光合速率隨氣孔導(dǎo)度下降呈曲線下降。結(jié)果表明：在適當(dāng)?shù)姆秶鶴g，當(dāng)氣孔逡逑導(dǎo)度變小時，葉片蒸騰速率會顯著性下降，而葉片蒸騰速率則保持不變或略有下逡逑降，其瞬時水分利用效率會顯著性提高。因此，在非水力根源信號的調(diào)控下，逡逑ＡＰＲＩ邋Ｗ不犧牲光合產(chǎn)物積累為基礎(chǔ)，適當(dāng)降低葉片氣孔導(dǎo)度，實現(xiàn)水分利用效逡逑率的最大化目的是可行的。逡逑＇

由圖２－１可Ｗ看出，虧缺灌源ＤＩ能夠顯著X椉右鍍粒攏梁�。而相较于辶x希茫�，邋ＡＦＴ和ＦＦ＜啨理义儸蠂D院亢鴕端埔步檔偷幌災(zāi)ｅ義襄危卞邇桑赍五五五巍保ⅲ�，｜＂｜．－邋辶x希族危鈴危懼危洛義

本文編號：2794112