密度制约的菊芋生长及产量特性研究

发布时间：2020-10-22 23:57

　　 菊芋因其生物量大、抗逆性强,在食品加工、饲草、生物质能源和生态修复等领域具有重要的作用,其虽为野生植物,但是在长期的农业驯化过程中,已经具备了农作物的很多生长特征,是一种重要的生态经济型植物。单一种植的产量-密度关系普遍遵循“最终产量恒定法则”(constant final yield),研究密度对菊芋器官产量的影响对菊芋高效开发利用的大量原料供给和高产种植具有重要的指导意义。生物量-密度关系的研究作为个体和种群的衔接,多集中于植物的地上部分,对器官水平的生物量-密度关系还没有足够的认识。植物器官生物量的分配反映了植物在生长过程中繁殖、防御、生存等功能的优先级,种群密度作为植物重要的选择压力之一,改变了植物个体所获得资源的数量,密度制约的植物生物量分配模式是否符合最优化分配理论的预测目前还无定论。本文以菊芋(Helianthus Tuberosus L.)为研究材料,明确其竞争-密度效应、生物量分配权衡和产量-密度关系,主要研究结果如下:(1)随着种群密度的增加,菊芋的株高、基径、叶面积、叶片数、节数逐渐较小,节长和比叶面积逐渐增大。低密度处理(D1)较高密度处理(D8)株高增加了73.4%;基径增加了171.1%;叶面积增加了580.7%;叶片数增加了249.9%;节数增加了137.1%;节长减小了85.8%。(2)随着种群密度的增加,菊芋的各个器官都呈减小的趋势,低密度处理(D1)的茎、叶、根、块茎生物量分别是高密度处理(D8)的13.5倍、21.5倍、10.4倍、15.6倍,器官生物量和密度之间呈幂函数关系,器官受到的密度调控强度依次为:叶块茎茎根。(3)低密度处理(D1)下的茎、叶、根、块茎生物量分配比例分别为46.9%、24.1%、7.4%、21.7%,高密度处理(D8)下的茎、叶、根、块茎生物量分配比例分别为50.6%、17.2%、10.4%、21.8%,随着种群密度的增加,菊芋的茎、根生物量分配增加,叶、块茎生物量分配减少,茎生物量的增加是以块茎生物量的减少为代价,茎生物量分配和叶生物量分配之间不存在权衡关系。种内竞争存在时,菊芋器官光合产物的分配不是完全符合最优化分配理论的预测。(4)相比于地下产量,最终产量恒定法则更适用于菊芋的地上产量。器官的最终产量恒定法则只有在特定的收获时期才会出现。49株·m~(-2)的栽培密度可以得到最大的地上部分和块茎产量,在菊芋出苗后140天收获得到最大地上产量(24.7 t DM·ha~(-1)),出苗后175天收获得到最大的块茎产量(30.1 t DM·ha~(-1))。本研究丰富了密度制约理论,评价了密度制约下菊芋的生物量分配模式是否符合最优化分配理论,进一步完善了产量-密度关系在地下器官中的研究,并确定了获得最大理论产量时的种植密度,为菊芋高效开发利用的大量原料供给提供理论支撑和科学依据。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S632.9
【部分图文】：

但是二者随密度变化的趋势却是截然相反的，随着密度的增加，菊芋个体的节数逐渐减少，而节长逐渐增加（图2-1）节数和节长之间呈极显著的负相关关系（表 2-3：r=﹣0.935，P＜0.01）,表明节数和节长在不同密度处理下相互权衡（trade-off）。

图 2-2 不同种群密度（D1：4，D2：8，D3：16，D4：25，D5：49，D6：64，D7：81，D8：100 株 m-2）对菊芋各器官生物量的影响。其中误差棒表示标准误，不同小写字母表示各器官在不同密度处理下的差异显著性（P＜0.05）。Figure2-2 Effcet of population density（D1：4，D2：8，D3：16，D4：25，D5：49，D6：64，D7：81，D8：100 株 m-2）on mean biomass of organs （stem，leaf，root，tuber）forJerusalemArtichoke.Error bars show stand error and the different lowercase letters indicatesignificant difference of density treatments for organs(P<0.05).

兰州大学硕士研究生学位论文 密度制约的菊芋生长及产量特性研究菊芋各个器官中，除茎生物量与个体总生物量之间呈等速生长外，其余各器官与总生物量之间都呈异速生长。器官的异速指数b的大小顺序依次为叶（1.150）>块茎（1.069）>茎（0.984）>根（0.881），表明随着个体大小的增加，叶获得了最多的光合产物，块茎次之，茎和根最小。
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本文编号：2852256