干旱胁迫对黄瓜植株生长的影响机理及光谱估算模型的研究

发布时间：2020-04-19 12:42

【摘要】：干旱胁迫是影响作物生长的重要环境因子。为了研究干旱胁迫对黄瓜叶片光合、植株生长的影响机制,采用光谱参数估算黄瓜叶片总叶绿素含量,本研究通过人工控制试验,设置4个土壤水分处理:正常灌溉CK(土壤相对湿度为70%～80%)、轻度胁迫T1(土壤相对湿度为60%～70%)、中度胁迫T2(土壤相对湿度为50%～60%)、重度胁迫T3(土壤相对湿度为35%～45%),进行全生育期干旱胁迫处理。在苗期、伸蔓期、开花期、初瓜期和成熟期分别测定黄瓜植株的光响应曲线、叶绿素含量、生长指标及冠层光谱的变化,从中选取出与土壤含水量最显著相关的生长生理参数—总叶绿素含量,建立基于光谱参数的总叶绿素含量估算模型。主要研究结果如下:(1)以苗期、成熟期为例,采用直角双曲线、非直角双曲线、指数和叶子飘模型模拟黄瓜植株叶片光响应过程,结果表明叶子飘模型模拟效果最佳。采用叶子飘模型模拟全生育期黄瓜植株叶片的光响应过程,结果表明干旱胁迫降低叶片净光合速率、光饱和点、最大净光合速率,升高黄瓜植株叶片光补偿点。叶片初始量子效率随胁迫加重呈先升高后降低的趋势。随胁迫加剧,叶片气孔导度、蒸腾速率逐渐下降。轻中度胁迫处理叶片胞间CO2浓度(Ci)、气孔限制值(Ls)较CK分别呈降低、升高趋势。重度胁迫处理叶片Ci、L8在苗期—初瓜期同轻中度胁迫处理叶片趋势一致,在成熟期导致叶片Ci升高、Ls降低。胁迫越重,叶绿素含量越低。(2)干旱胁迫下黄瓜植株茎节间长度、叶面积指数分别下降14.05-47.89%、41.66%-80.88%,干旱胁迫显著降低茎、叶片、果实干物质积累量,延迟坐瓜时间。干旱胁迫降低黄瓜植株根长、根尖数、根系表面积和根系平均直径。干旱胁迫诱导黄瓜植株毛细根、粗根的发生,抑制细根、中根的发生。除T1处理黄瓜植株在伸蔓期、开花期通过增加根系干物质积累量来适应干旱胁迫外,其它处理黄瓜植株根系干物质积累量在各生育时期均显著低于CK。干旱胁迫增加黄瓜植株根冠比。(3)干旱胁迫降低黄瓜植株冠层近红外波段光谱反射率、红边反射率变化速率。干旱胁迫下黄瓜植株冠层光谱红边位置发生蓝移现象,黄瓜植株冠层光谱红边面积、红边幅值较CK降低。土壤含水量与总叶绿素含量间呈最显著正相关关系,总叶绿素含量可以作为反映干旱胁迫程度的标志,从而建立基于光谱参数的总叶绿素含量估算模型。考虑参数相关性(|r|0.8)和模型决定系数(R20.8),从中挑选出4个较优模型进行检验,模型检验结果表明总叶绿素含量的估算以基于一阶微分光谱的多元逐步回归模型精度最高,以基于DR779/DR542的比值指数模型精度最低。
【图文】：

光响应曲线,叶片,净光合速率,实测值

以及黄瓜生育期间的水分管理具有重要意义。逡逑３．１干旱胁迫对黄瓜植株叶片净光合速率的影响逡逑由图３－１所示，干旱胁迫下黄瓜植株叶片净光合速率（Ｐｎ）逐渐下降。干旱胁迫逡逑下户？对光强的响应趋势与正常灌溉条件下（ＣＫ）表现一致，即当光合有效辐射逡逑＜２０0ｎｍｏｌＴｎ—２，ｓ＿１邋时，Ａ邋随的增加呈线性增加，当／Ｍ／ｉＳａＯＯｎｍｏｌＴｎ＋ｓ—１邋时，尸ｎ逡逑随扮的增加，上升幅度减小，并逐步趋于平稳。但是，从曲线的变化幅度看，胁迫逡逑处理黄瓜植株叶片的光响应曲线与ＣＫ有显著差异。具体表现为，在ＰＡＲ较低区域，逡逑ＣＫ处理叶片＾增加速度最快、幅度最大，光饱和点最高；Ｔ１处理叶片光响逡逑应曲线在苗期与ＣＫ无明显差异，在其它生育时期叶片接近ＣＫ但曲线总体低于逡逑ＣＫ；邋Ｔ２、Ｔ３处理黄瓜植株叶片ＬＳＰ相对较低，光响应曲线均明显低于ＣＫ。成熟期，逡逑当时

曲线,黄瓜,根长,根尖

４．２干旱胁迫对黄瓜植株地下部分生长的影响逡逑４．２．１干旱胁迫对黄瓜植株根系特征参数的影响逡逑如图４－４所示，与ＣＫ处理黄瓜相比，干旱胁迫降低黄瓜植株根长、根尖数、根逡逑系平均直径、根系表面积。随生育期推进，黄瓜植株根长、根尖数、根系表面积呈逐逡逑渐上升趋势；根系平均直径呈上下波动趋势。从平均值来看，Ｔｌ、Ｔ２和Ｔ３处理黄瓜逡逑根长较ＣＫ分别降低１９．４６％、３７．１２％和５０．８２％；根尖数分别下降２０．０９％、３４．４７％和逡逑４８．５４％；根系平均直径分别下降７．８１％、６．６９°／。和１１．０９％；根系表面积分别下降２０．３４％、逡逑７３．６８％和邋４８．１２％。逡逑黄瓜植株根长随生育期推进近似呈“Ｓ型”曲线增长。苗期一开花期，ＣＫ处理黄逡逑瓜植株根长缓慢上升，初瓜期上升至８０９．３６邋ｃｍ，至成熟期维持该水平。整体来看，除逡逑苗期一开花期的Ｔ１处理黄瓜植株根长与ＣＫ无显著差异外，其它各处理黄瓜植株根长逡逑与ＣＫ相比均有显著性差异。开花期后，黄瓜根系迅速伸长，，初瓜期，Ｔｌ、Ｔ２和Ｔ３逡逑处理黄瓜植株根长较ＣＫ分别下降３０．６４％、４６．７２％和５５．７４％；成熟期分别下降２７．７７％、逡逑４５．９８％和邋５６．１１０／0。逡逑黄瓜植株根尖数随胁迫时间延长呈“指数函数”形式增加，伸蔓期，Ｔ１处理黄瓜逡逑植株根尖数为６８．６７
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S642.2

【参考文献】