根区低温对黄瓜嫁接苗生长及根际土壤环境影响的研究

发布时间：2020-08-28 20:04

　　北方高寒地区设施黄瓜越冬生产的瓶颈之一就是低地温。较低的根区温度直接影响着根系的生理功能,以及地上部植株正常的生理活动。然而,针对设施内地温的重要性并没有引起人们足够的重视,有关根区低温对土壤环境、碳氮代谢等系统性研究尚不完善。此外,对黄瓜栽培中常用的两种砧木嫁接苗也缺少有关根区低温胁迫方面的研究。因此,本文以黑籽南瓜嫁接苗、白籽南瓜嫁接苗和‘津优35号’自根苗为试材,设定不同的根区温度(适温(18-20℃)、亚适温(13-15℃)、低温(8-10℃)),系统的探究了根区低温对黄瓜幼苗土壤环境、生长发育、抗氧化系统和渗透调节物质含量、碳代谢和氮代谢的影响,以及不同砧木嫁接苗对根区低温胁迫的响应机理,旨在为设施黄瓜栽培过程中,提高地温和砧木选择提供技术指导与支持。研究结果如下:(1)亚适温和低温逆境下,土壤中有机质含量和EC值降低,而全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量和PH值升高,同时还抑制了土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,土壤中细菌、真菌和放线菌数量也随着根区温度的降低而减少。相同温度处理下,“黑籽”土壤的有机质含量、EC值均高于“白籽”和“自根”,全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量均低于“白籽”和“自根”,同时“黑籽”土壤酶活性和土壤微生物数量也高于“白籽”和“自根”。以上研究表明,根区低温改变了黄瓜幼苗的土壤环境,其中“黑籽”土壤环境变化小,土壤酶活性高,土壤微生物数量多。(2)亚适温和低温逆境下,黄瓜幼苗根系的生长和吸收功能都受到严重抑制,具体表现为抑制了根系长度、根系表面积、根体积、根尖数和根分叉数。此外,利用同位素示踪技术研究发现,较低的根区温度还抑制了黄瓜幼苗对氮素的吸收利用率,黄瓜的茎和叶片对~(15)N的吸收征调能力降低,根系对~(15)N的吸收征调能力升高。尤其当根区低温为8℃~10℃时,~(15)N利用率依次表现为“黑籽”“白籽”“自根”,“黑籽”根系形态指标均高于“白籽”和“自根”,“自根”的最低。(3)亚适温和低温逆境下,黄瓜根系内SOD、POD活性降低,活性氧积累,膜质过氧化作用加剧,丙二醛含量升高,质膜完整结构遭破坏,电解质渗透率增加,同时,还显著增加了可溶性蛋白和脯氨酸等渗透调节物质的含量,有利于提高植株抗冷性。“黑籽”根系中的SOD和POD活性以及可溶性蛋白和脯氨酸含量均高于“白籽”和“自根”,MDA含量和电解质渗透率低于“白籽”和“自根”,因此“黑籽”抗低温胁迫能力强于“白籽”和“自根”。(4)亚适温和低温逆境下,黄瓜地上部的生长和生物量的积累以及黄瓜叶片的光合能力均受到不同程度的抑制,具体表现根区低温抑制了植株的株高、茎粗和叶面积,地上部干重、全株干重,而促使地下部干重和根冠比升高。同时根区低温使得黄瓜叶片SPAD值降低,净光和速率、蒸腾速率、胞间co_2浓度、气孔导度均随根区温度的降低而降低。“黑籽”SPAD值和各光合参数高于“白籽”和“自根”,同时“黑籽”的生物量的积累以及地上部各形态指标也高于“白籽”和“自根”,“自根”的SPAD值、光合参数、地上部形态指标以及干物重含量最低,根冠比最高。(5)亚适温和低温逆境下,测定黄瓜幼苗叶片中碳代谢关键酶活性及其产物含量。结果表明;随着根区温度降低,黄瓜叶片光合作用所需的Rubisco酶、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)活性降低,淀粉、蔗糖及果糖的含量减少;“黑籽”叶片中Rubisco酶、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)活性以及淀粉、蔗糖和果糖含量高于“白籽”和“自根”,由此可见,根区低温抑制了黄瓜幼苗碳代谢所需酶的活性,造成有机物合成减少。其中“黑籽”抗逆性较强、碳代谢所需酶活性较高,因此叶片中碳代谢产物含量高。(6)亚适温和低温逆境下,测定黄瓜幼苗叶片和根系中氮代谢关键酶活性和主要含氮物质含量。结果表明,根区低温抑制了黄瓜幼苗叶片和根系中铵态氮和硝态氮含量,以及氮素同化过程中的关键酶硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)活性。“黑籽”叶片和根系中氮素同化过程中关键酶活性以及铵态氮和硝态氮含量均高于“白籽”和“自根”。证明根区低温抑制了黄瓜幼苗氮的同化及转化氮的吸收,为碳代谢提供酶和蛋白质等减少,进而影响了黄瓜的生长,其中“黑籽”氮代谢水平最高,这有利于株体的形态建成以及其他代谢活动的进行。
【学位单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S642.2
【部分图文】：

立体图,控制装置,立体图,地温

1-扁箱体 2- 定植孔 3-地热线 4-冷凝管 5-温控器 1 探头 6-温控器 1水泵 8-冰柜 9-温控器 2 探头 10-温控器 2 11-时控器 12-总电源图 1 地温控制装置立体图Fig.1 Soil temperature control device stereogram目与方法于处理20天后进行，采用抖根法随机收集不同处理黄瓜根20目筛。将筛好的土样，一部分进行土壤理化性质的测定，土壤酶的测定，另一部分装入聚乙烯袋置于-80℃冰箱中保性的分析。土壤养分测定方法理化性状参照文献相关方法测定[98]。土壤酶活性测定方法

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