水分脅迫和斷根對冬小麥根源信號、競爭能力及產(chǎn)量的影響.pdf

1、本文通過斷根模擬小根系，以長武-135為試驗材料，利用盆栽試驗，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的特點，以及以產(chǎn)量為主要目標、以根系特征為中心的冬小麥對干旱的適應(yīng)機制，同時也探討了斷根對冬小麥競爭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年利用人工生長箱對盆栽冬小麥(長武135)在拔節(jié)期斷根，然后在花期進行土壤逐漸干旱處理，以充分供水為對照，通過斷根減

2、少小麥根系，對不同根系大小的根信號特征進行了比較，發(fā)現(xiàn)土壤水分虧缺引起明顯的非水力根信號(nHRS)和水信號(HRS)現(xiàn)象。nHRS和HRS相繼出現(xiàn)時的土壤相對含水量(RWC)臨界值隨不同根系大小出現(xiàn)有規(guī)律的變化趨勢，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，比較了不同根系大小的冬小麥對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到根信號出現(xiàn)(過程1)、從根信號出現(xiàn)到水信號出現(xiàn)(過程2)以及從水信號出現(xiàn)之后(過程3)三個過程。結(jié)果表明，當非水力根信號出現(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，當水信號出現(xiàn)時，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特征可以近似的看作雙“Z”型曲線。 3.通過盆栽干死試驗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間較長，為7-9天。通過對株高、葉面積和地上部生物量的比較，中度干旱脅迫條件下，未斷根處理小麥受到的干旱傷害較斷根處理重，表明小麥斷根處理提高了耐旱能力。 4.采用簡化的deWit替代系列法研究了盆栽冬小麥在拔節(jié)初期斷根對冬小麥根冠關(guān)系、競爭能力及其與產(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，斷根小麥的相對穗重和相對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爭能力。根冠比越大競爭能力越強，即作物的競爭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，較高的作物個體競爭能力則具有較高的生產(chǎn)能力，而在水資源有限的情況下，降低作物個體競爭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轉(zhuǎn)，此時根系補償作用使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?；觳ヌ幚恙誔SⅡ和ETR值高