不同耐旱性棉花品种根系生物学特性对干旱的响应

发布时间：2020-06-26 04:00

【摘要】：【目的】干旱缺水是新疆棉花生产的主要限制因素之一。根系是植株吸水的主要器官,明确根系生物学特性与水分利用效率的关系,利用棉花自身具有的较强抗旱能力,挖掘其生物节水潜力,在高产稳产前提下实现高效用水是新疆棉花可持续发展的关键。【方法】本试验以不同耐旱性棉花品种(敏旱型‘新陆早17号’(L17)和耐旱型‘新陆早22号’(L22)为试材,在管栽条件下设3个水分处理,分别为常规灌溉(CK,灌溉量为4500 m~3·hm~(-2))、轻度干旱胁迫(W1,灌水量为CK的60%)和中度干旱胁迫(W2,灌水量为CK的20%)。通过系统测定棉花关键期根系形态(根长、根直径、根质量、根体积)、生理(MDA、抗氧化酶活性、根系活力)和结构(导管直径、数量)等指标,研究了2个耐旱性不同棉花品种根系生物学特性及生物量累积与分配对干旱胁迫的响应,探讨了根系生物学特性与水分利用效率的关系。【主要研究结果】1.不同耐旱性棉花品种根系形态与分布对干旱的响应不同。与CK相比,干旱胁迫下0~20 cm土层中RWD、RVD、RLD均下降,其中L22降幅比L17低10.29%;在80~120 cm土层,L22随干旱胁迫程度的增强而增加,L17则相反。与CK相比,干旱胁迫下L22根系平均直径显著增加19.99%,L17在盛铃期增加5.86%、吐絮期则在W2条件下降低4.32%。品种间,L22根系在40~80 cm土层的根长密度分布比例为43.95%,比L17高18.08%,但L17在80~120 cm土层的分布比例显著高于L22。2.不同耐旱性棉花品种根系生理活性对干旱的响应不同。干旱胁迫下RV下降,MDA含量增加,CAT和POD在W1条件下增加、W2条件下因品种而异。品种间,L22 SP和RV在0~40 cm和80~120 cm土层分别比L17高17.67%和23.78%。干旱胁迫下L17的MDA增量比L22高1.33%,SOD活性在盛花期较L17低4.59%、盛铃至吐絮期较L17高60.39%;L22的CAT在W1和W2条件下增幅分别比L17高9.05%、20.30%;与W1处理相比,W2条件下L17的POD下降19.14%,而L22增加2.57%。两品种在W1条件下RV的降幅无显著差异,W2条件下L22的RV降幅比L17低26.17%。3.两品种木栓层数、根茎导管数量和导管直径均在干旱胁迫条件下降低,但W1与W2处理间无显著差异。品种间,L22木栓层数、根茎导管数量和导管直径分别较L17提高33.33%、23.68%、7.81%;L17皮层厚度显著高于L22,达12.62%。4.干旱胁迫使两品种的地上部生物量显著降低,L17、L22在W1和W2条件下较CK分别减少34.76%和31.03%、25.51%和52.12%。品种间,L22地上部总生物量比L17高31.94%。干物质向不同器官的分配比例因品种以及生育时期而异,盛花和盛铃期,L17干物质向生殖器官的分配比例显著高于L22;吐絮期,干旱胁迫下L22干物质向生殖器官的分配比例比L17高4.94%。5.不同处理耗水量和水分利用效率因品种有所不同。同一水分条件下,L22的总耗水量比L17低6.30%。干旱胁迫下两品种总耗水量降低,水分利用效率(WUE)提高,其中L22耗水量降幅在W1和W2条件下分别比L17高24.36%、30.64%;L22在W1条件下WUE的增幅比L17低3.83%,在W2条件下比L17高19.01%。【结论】干旱导致棉花0~20 cm土层根质量密度以及0~80 cm土层根体积密度降低,根系CAT、POD、SOD活性及MDA含量增加,根茎导管数量和直径降低,根冠比增加,最终导致地上部生物量显著降低。与耐旱性弱品种新陆早17号相比,耐旱性强品种新陆早22号在0~120 cm土层内较均匀的根系分布,0~40 cm和80~120 cm土层内保持较高的根系活性,以及较高的根茎导管直径和数量,尤其是干旱条件下根系变粗、密度增大,并保持较高的RV、CAT、POD、SOD活性,从而保证了生育期间较低的土壤耗水和较高的水分利用效率,促进地上部生长,是其具有较耐旱性和较高产量的生理机制。
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S562
【图文】：

图 3-7 不同耐旱性棉花品种根茎解剖结构Fig. 3-7Anatomical structure of roots and stems of different drought-tolerant cotton varieties图 3-8 不同耐旱性棉花品种根茎解剖结构Fig. 3-8Anatomical structure of roots and stems of different drought-tolerant cotton varieties

图 3-7 不同耐旱性棉花品种根茎解剖结构Fig. 3-7Anatomical structure of roots and stems of different drought-tolerant cotton varieties

【参考文献】

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本文编号：2729792