水氮供应与株间竞争对番茄幼苗生长、生理特性及激素调控的影响

发布时间：2020-10-11 18:13

【摘要】：适宜的水、肥供应和种植密度作为能够明显提高作物产量的栽培措施,受到越来越多学者和生产者的关注。本研究以盆栽番茄幼苗为对象,设置不同的水氮供应及株间竞争条件,于步入式人工气候室内开展试验研究。试验设置氮素供应状况、水分供应状况和株间竞争状况三个因素。氮素供应状况因素,设置了营养液氮素质量浓度较高(15 mmol·L~(-1))和较氮(1mmol·L~(-1))2个水平;水分供应状况因素,设置了盆栽基质含水量较高(灌水下限为饱和含水量的70~75%)和较低(灌水下限为饱和含水量60~65%)2个水平;株间竞争状况因素,则设置了每盆种植4株(P4)根系不隔离、每盆种4株隔离根系竞争(F4)、单株种植(P1)3个水平。通过系统的数据监测与分析,研究了生物胁迫和非生物胁迫对番茄幼苗地下根系生长、地上部形态发育、叶片气孔导度及光合速率、幼苗应对胁迫时内源激素的含量变化,以及对土壤养分和地上部干物质积累特性的影响,得到的主要研究结论如下:1.所有水氮供应条件下,株间竞争的存在都会对植株生长产生抑制作用;水、氮胁迫条件下,这种抑制作用会随株间竞争强度的增加而增强,而且影响光合产物的分配,使得较多的光合产物分配给地下根系,在一定程度上促进根系生长,增大根冠比。隔离根系竞争的处理,其根系生长状况要明显优于根系不隔离的处理。2.株间竞争存在时,增加水分和氮素用量能够促进番茄幼苗的生长发育,使光合叶面积增加,最终有利于生物量的增加,其中氮素的调控作用更为显著。株间竞争的存在会使群体氮素吸收量增加,土壤氮残留量降低,从而明显提高群体氮素利用率。同时,根系隔离后形成的不完全竞争能够提高叶片瞬时水分利用效率。3.减少水分和氮素用量,会引起番茄叶片气孔导度和蒸腾速率的降低;同时株间竞争的存在,会对叶片的光合速率产生明显的影响。在本试验条件下,隔离植株根系有利于提高叶片气孔与外界的物质交换能力,从而巩固竞争幼苗的优势地位。4.株间竞争存在时,群体的叶面积会增大,从而在一定程度上促进了气态感知信使乙烯的释放。根系隔离试验的结果表明冠层上部乙烯的感知能力不受地下根系的干扰,竞争处理的植株个体的乙烯释放量要显著高于单株种植植株的释放量。5.脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)由植株地下根系向地上茎叶传输过程中产生量的积累,使得激素信号对气孔导度、光合速率的调控作用增强。灰色关联分析表明,叶片光合速率与ABA浓度的关联度较高,并且与地上部ABA浓度的关联度要高于与根系ABA浓度的关联度,说明植株的气孔行为受胁迫信号ABA的调控作用十分明显,而受地上部SA及根系JA的影响相对较弱。6.水分和氮素胁迫不利于植株根系和地上部JA的积累,而属于生物胁迫的株间竞争则会使地上部JA维持在较高水平,但根系隔离处理植株的地上部JA水平最低。三因素都能显著影响SA的合成与传递,但未能表现出一致性的变化规律。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S641.2
【图文】：

状况,营养液,二次水,水分养分

2015）完全 Hoagland 营养液中氮浓度为 15 mmol·L-1，为充分比较氮浓度效应，因此设置低度参照为 1 mmol·L-1）；株间竞争状况因素，则设置了单株种植（P1）、每盆种植 4 株（P4）不隔离竞争、每盆种 4 株隔离根系竞争（F4）3 个水平（即将 4 株平均分配到桶内，采用与度相同的木板隔断与其他植株间地下部分的水分养分交流）。预试验前期每桶种植 2 株时竞果不佳，因此故种植 4 株加大每桶植株间的竞争强度，同时也增加了该试验与生产差异性，间完全竞争 4 株处理参照 Arkhipova（2015）和 Vysotskaya （2017）试验设计确定。试验采全随机区组设计，总共设置 2×2×3＝12 个处理（表 1），重复 10 次。供试番茄品种为“荷兰 108”。种子清洗后，置于装有基质（水藓泥炭，品氏基质，丹麦）苗盆中且保持湿润，黑暗条件 25~28℃下培育 4 天后置于步入室人工气候室（由卤素灯和钠供光强 400 μmol.m-2.s-1，每天光照 6:00-20:00，共 14 小时，温度控制在 25~30°C，相对湿度 4右）培育，待苗长至两叶一心时挑选长势基本一致的幼苗分单株、竞争 4 株和隔离根系 4 株到桶（规格为高 15 cm，外径 16 cm）内，培养基质为洗净晾干的河沙（3.5 kg）。移栽时每浇 600 mL 不同 N 素浓度的 1/2 Hoagland 营养液（N1 中 N 浓度为 1 mmol·L-1，N15 中 N 浓 15 mmol·L-1，N1 中用 Cl-平衡 NO3-差异，用 KOH 溶液将pH 调至 6.0±0.2），共培育 16 表面覆盖铝箔以防止土壤蒸发（图 1)，每天 8:00 和 18:00 采用盆栽称重法计算灌水量，每次灌水时，每个处理先浇 20 mL 的 1/2 Hoagland 营养液（对于不同 N 素处理，营养液中 N 含同），然后用二次水浇至桶重上限，下午直接用二次水浇至上限。

样品前处理,乙烯