马铃薯产量形成的源库关系及水氮对其的调控

发布时间：2017-12-14 11:17

  本文关键词：马铃薯产量形成的源库关系及水氮对其的调控

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【摘要】：作物的源库关系决定着作物的产量,以小麦、水稻为代表的谷类作物的源库关系前人已做了大量的研究,但对于块根块茎类作物如马铃薯(Solanum tuberosum L.)等,其源库关系却并不清楚。作为世界上一种重要的粮食作物,马铃薯是一种典型的块茎类作物,其收获器官块茎属于变态茎的一种,它是营养器官而非像谷类作物的收获器官种子一样是生殖器官。所以深入了解马铃薯的源库关系不仅有助于提高马铃薯的生产潜力,而且有助于了解块茎类作物的源库关系。水和氮是影响作物产量且可人为调控的两大环境要素,关于水、氮对谷类作物源库关系的调控机制的研究也已有很多,但在马铃薯上的研究却较少。因此,本研究以马铃薯品种“大西洋”为材料,通过盆栽试验研究了水、氮两因素对马铃薯的产量、源库关系、碳氮代谢关系及水氮利用效率的影响,从而探究马铃薯产量形成的源库关系及水、氮对其的调控机制。主要结果如下:1.马铃薯产量形成的源库关系通过设计不同的水、氮水平我们研究了块茎膨大期马铃薯块茎产量、整株生物量、收获指数、源容、库容和水氮利用效率的变化。结果发现,试验结束时所有水氮水平下植株的源容都相对较小,而此时块茎却仍有较大的潜在库容。说明马铃薯生育期内植株源所提供的同化物并不能满足库的需求,所以推测与谷类作物不同,在块茎膨大期马铃薯的产量更多的是受源的限制。不同的水、氮水平通过影响植株的源容来影响产量。正常水分(90%的田间持水量)和适量氮(0.2 g N/kg土)条件下马铃薯的产量增加主要是因为这些条件下植株的源容增加所导致。除此之外,正常水分和适量氮条件下马铃薯的产量和整株生物量最高,但此条件下的收获指数却不是最高。这也说明适宜的生长条件主要是通过提高整株干物质的积累量而非提高干物质向块茎分配的比例(收获指数)来增加块茎产量和提高植株的水氮利用效率。因此,植株的源容是限制马铃薯产量的主要因素。提高植株的净光合速率、总叶面积和叶片寿命来增加源容对于马铃薯生产潜力的提高非常重要。2.马铃薯的碳氮代谢协调程度与源库关系作物体内的碳氮代谢协调程度决定着作物产量的高低。通过设计不同的水、氮水平我们研究了块茎膨大期马铃薯植株中的碳氮代谢协调程度也即碳氮比的变化。结果表明,马铃薯叶中的碳氮比与叶绿素含量呈显著的负相关。水分胁迫使马铃薯植株叶中的碳氮比升高,而适量氮水平则有助于叶中的碳氮比较长时间的维持在一个较低的水平。为了进一步探讨碳氮代谢协调程度对植株源库关系的影响,我们又设计了同一施氮量下不同的施氮时期试验来研究碳氮比的变化。结果发现,移苗时施加少量的氮肥(50 mg N/kg土)而在块茎形成时追加大量的氮肥(200 mg N/kg土)不仅能够降低马铃薯块茎膨大期之前叶中的碳氮比,也能降低块茎膨大期叶中的碳氮比,从而使整个生育期马铃薯叶中的碳氮代谢都处于协调状态,延长了叶片的寿命,提高了叶片的同化效率,进而使植株的源容长时间的保持在一个较高的水平,利于整株干物质的积累,最终增加产量。因此不同的水氮水平,不同的施氮方式可能是通过影响马铃薯叶中的碳氮代谢协调程度来影响植株的源容,从而影响产量。合理的水、氮管理有助于协调马铃薯的碳氮代谢,使植株保持较高的源容,从而增加块茎产量以及水、氮利用效率。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S532

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