水分脅迫和斷根對(duì)冬小麥根源信號(hào)、競(jìng)爭(zhēng)能力及產(chǎn)量的影響.pdf

1、本文通過斷根模擬小根系，以長(zhǎng)武-135為試驗(yàn)材料，利用盆栽試驗(yàn)，研究了花期不同根系大小的冬小麥在逐漸干旱條件下根源信號(hào)的特點(diǎn)，以及以產(chǎn)量為主要目標(biāo)、以根系特征為中心的冬小麥對(duì)干旱的適應(yīng)機(jī)制，同時(shí)也探討了斷根對(duì)冬小麥競(jìng)爭(zhēng)能力和光合特性的影響及與產(chǎn)量形成之間的關(guān)系。 本研究主要結(jié)果如下： 1.2004-2005年利用人工生長(zhǎng)箱對(duì)盆栽冬小麥(長(zhǎng)武135)在拔節(jié)期斷根，然后在花期進(jìn)行土壤逐漸干旱處理，以充分供水為對(duì)照，通過斷根減

2、少小麥根系，對(duì)不同根系大小的根信號(hào)特征進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)土壤水分虧缺引起明顯的非水力根信號(hào)(nHRS)和水信號(hào)(HRS)現(xiàn)象。nHRS和HRS相繼出現(xiàn)時(shí)的土壤相對(duì)含水量(RWC)臨界值隨不同根系大小出現(xiàn)有規(guī)律的變化趨勢(shì)，其變化區(qū)間為60％-48％FWC(田間持水量，F(xiàn)ieldwatercapacity)之間。代表小根系的斷根處理nHRS和HRS出現(xiàn)的土壤RWC閾值范圍為58.7％-48.1％FWC，閾值范圍較寬。代表大根系的未斷根處理的閾

3、值范圍較窄，為55％-48.9％FWC。結(jié)果顯示，斷根處理(小根系)小麥具有“高上限，低下限”。 2.通過斷根模擬小根系的盆栽試驗(yàn)，比較了不同根系大小的冬小麥對(duì)非水力氣孔敏感性的差異性。從土壤含水量75％FWC的充分供水下降到40％FWC的極度干旱脅迫的過程中，植物經(jīng)歷了從75％FWC到根信號(hào)出現(xiàn)(過程1)、從根信號(hào)出現(xiàn)到水信號(hào)出現(xiàn)(過程2)以及從水信號(hào)出現(xiàn)之后(過程3)三個(gè)過程。結(jié)果表明，當(dāng)非水力根信號(hào)出現(xiàn)后，未斷根處理小麥(

4、大根系)較斷根處理小麥(小根系)氣孔導(dǎo)度有一個(gè)更快的下降過程，表現(xiàn)為其所在的直線的斜率角度較大，當(dāng)水信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，其氣孔導(dǎo)度基本相同，無顯著性差異，但隨著土壤水分狀況的進(jìn)一步降低，斷根處理小麥的氣孔導(dǎo)度開始迅速下降，表現(xiàn)出過程3所在的直線斜率角度更大。因此通過斷根模擬小根系，斷根處理和未斷根處理的根信號(hào)特征可以近似的看作雙“Z”型曲線。 3.通過盆栽干死試驗(yàn)比較了上述處理的冬小麥的耐旱能力和產(chǎn)量形成的關(guān)系。在充分供水條件后各處理同

5、時(shí)停止供水，土壤水分逐漸下降，盆內(nèi)植物自然干死。未斷根處理小麥存活天數(shù)最短，為5-6天；斷根處理小麥的存活時(shí)間較長(zhǎng)，為7-9天。通過對(duì)株高、葉面積和地上部生物量的比較，中度干旱脅迫條件下，未斷根處理小麥?zhǔn)艿降母珊祩^斷根處理重，表明小麥斷根處理提高了耐旱能力。 4.采用簡(jiǎn)化的deWit替代系列法研究了盆栽冬小麥在拔節(jié)初期斷根對(duì)冬小麥根冠關(guān)系、競(jìng)爭(zhēng)能力及其與產(chǎn)量性狀的關(guān)系。無論干旱或濕潤，單栽條件下斷根降低了小麥的根冠比，在混栽

6、條件下，斷根小麥的相對(duì)穗重和相對(duì)地上部生物量均顯著低于未斷根小麥，說明斷根降低了小麥的競(jìng)爭(zhēng)能力。根冠比越大競(jìng)爭(zhēng)能力越強(qiáng)，即作物的競(jìng)爭(zhēng)能力與根冠比存在正相關(guān)關(guān)系。單栽濕潤條件，斷根降低了小麥的穗重和籽粒產(chǎn)量，而在中等干旱條件下，斷根小麥穗重和籽粒產(chǎn)量高于未斷根小麥。說明在水資源充分的條件下，較高的作物個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)能力則具有較高的生產(chǎn)能力，而在水資源有限的情況下，降低作物個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)能力反而提高了群體籽粒產(chǎn)量。 5.用熒光淬滅分析技術(shù)研究了

7、冬小麥斷根后的熒光特性和在不同水分條件下斷根對(duì)產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，在不同生育期小麥斷根與未斷根處理相比其最大光量子產(chǎn)量(Fv/F0)和PSⅡ潛在活性(Fv/Fm)無顯著差異。通過對(duì)不同生育期熒光特性研究表明，斷根初期小麥電子傳遞速率和有效光量子產(chǎn)量降低，而PSⅡ光合電子傳遞活性增加，孕穗期，隨著更多的能量向地上部的運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)根系補(bǔ)償作用使ETR、φPSⅡ和qP增加，而且，斷根并未顯著降低光系統(tǒng)Ⅱ光化學(xué)效率。混播處理φPSⅡ和ETR值高