【摘要】：大豆[Glycine max(L).Merrill.]是生產植物蛋白的主要作物之一,具有重要的固氮作用,有益于農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展;然而在黃土高原地區(qū),大豆籽粒產量經(jīng)常受到水分和低磷脅迫的雙重影響。深入研究低水磷條件下大豆籽粒產量差異品種的生理生態(tài)學適應機制,是培育高產大豆品種的有效途徑。本研究通過盆栽試驗,研究不同年代大豆品種籽粒產量差異及其水磷虧缺適應機制,為進一步挖掘大豆產量潛力提供科學依據(jù)。試驗一以黃土高原不同年代種植的八個大豆品種為供試材料,即四個地方品種(黃色大豆、隴西小黃皮、白露豆和小黑豆,簡稱為HD、LX、BLD和XHD)和四個育成品種(晉豆21、晉豆19、冀豆12和中黃30,簡稱為J21、J19、J12和ZH),在1.33 m深的PVC圓柱管(單根總重40.35千克,數(shù)量:128根)條件下研究大豆根系特征、水分利用及其籽粒產量形成之間的關系。播種后40天人為設定三個水分處理方式:1)充水供水(WW),即土壤含水量維持在85-100%的田間持水量(Field capacity,FC);2)循環(huán)干旱處理(RWS),即澆水至100%FC后停止供水當土壤含水量下降至30%FC時立即澆水至100%FC;以及3)末期干旱處理(TWS),即澆水至100%FC后停止供水直到成熟收獲。根系水力導度代表了根系吸收水分的速率,為了進一步了解根系與水分吸收速率之間的關系,我們在WW和RWS條件下測定了大豆在花期和滿粒期的根系水力導度。試驗二旨在闡明不同年代大豆品種在響應低水磷脅迫環(huán)境時生理生態(tài)學適應機制的差異,以根系形態(tài)結構為切入點,研究水磷虧缺條件下根系形態(tài)結構差異與產量形成之間的關系。從試驗1研究中選取四個籽粒產量和根系大小差異的大豆品種為供試材料,即黃色大豆(HD)、白露豆(BLD)、晉豆21(J21)和中黃30(ZH);前兩個為地方品種,后兩個為育成品種。在105 cm深的PVC圓柱管(單根總重28.5千克,數(shù)量:144根)條件下,布局三因素隨機區(qū)組試驗設計,包括四個品種、三個磷肥梯度(0、60和120 mg P kg-1干土重)和兩個土壤水分梯度[分別為充分供水(WW,85-100%FC)和循環(huán)干旱處理(RWS,30-100%FC)]。主要研究結果如下:試驗1:1.在三個水分條件下,育成品種的籽粒產量和籽粒產量水分利用效率高于地方品種,在WW和RWS條件下,育成品種的水分消耗小于地方品種。2.增加花后水分消耗能夠顯著增加花和豆莢的數(shù)量。在TWS條件下,減少花前水分消耗能夠增加花后的水分消耗。充分供水條件下水分消耗少的育成品種在干旱條件下能夠收獲較高的籽粒產量。因此,減少水分的消耗能夠增加育成品種在干旱條件下的籽粒產量。3.減少水分的散失和(或)水分的吸收速率能夠減少水分的消耗。干旱處理條件下,育成品種能夠在較高的土壤含水量時部分關閉氣孔并降低葉片的蒸騰從而減少水分的散失。降低根系的水力導度能夠降低育成品種對水分的消耗,根系水力導度的降低與根長密度的減少有關。試驗二:4.播種后65天(花期,DAS),水分脅迫和磷虧缺顯著降低了大豆地上部分和根系干重但顯著增加了根冠比,顯著降低了地上部分和根系中的含磷量、整株的磷積累量和氮的積累量,以及單位根長磷和氮的吸收量。5.水分脅迫和磷虧缺顯著降低了大豆花和標記豆莢的數(shù)量,籽粒產量、籽粒數(shù)量和日耗水量,但增加了籽粒產量水分利用效率。磷的添加能夠增加大豆在干旱條件下的籽粒產量,籽粒產量的增加與籽粒數(shù)量的增加和(或)籽粒大小(百粒重)的增加有關。6.水分脅迫和磷虧缺顯著降低了總根長,根長密度,增加了根系在0-40 cm土層的分布比率但對不定根和側根的影響較小。中黃30不定根和側根密度則顯著高于其他三個品種。三個磷肥處理在RWS條件下和P0處理在WW條件下,中黃30在0-40 cm土層中的根系分布比率最大。增加根系在上層土壤(0-40 cm)中的分布比率,增加不定根和側根密度有利于促進單位根長磷和氮的吸收。7.通過相關分析,我們發(fā)現(xiàn)根長密度與日耗水量顯著正相關,不定根密度、側根密度與日耗水量顯著負相關。在RWS條件下,籽粒產量與根長密度顯著負相關,與不定根密度、側根密度呈顯著正相關。綜上研究指出,育成品種在減少水分消耗的同時增加了干旱條件下的籽粒產量和水分利用效率。水分消耗的減少與育成品種能夠較早的降低氣孔導度,降低植物蒸騰和較小的根系水力導度有關。增加根系在表層的分布比率,增加不定根和側根的密度能夠增加單位根長磷和氮吸收,增加了干旱和低磷條件下的大豆產量。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S565.1

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