增氧栽培对桃根系构型及植株生长发育影响的研究

发布时间：2017-06-01 14:08

  本文关键词：增氧栽培对桃根系构型及植株生长发育影响的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：桃树为浅根性果树,根系呼吸强度高,对氧气的需求量大,土壤氧气含量对桃树根系的生长至关重要。本研究探讨了根区通气对桃幼树侧根发生和生长,根系氮素代谢以及植株生长发育的影响;研究了袋控缓释过氧化尿素对桃幼树淹水胁迫的缓解效果;并分析了使用控根器与集中施用土壤改良剂等技术措施的增氧效果,及其对桃树根系构型、15N吸收利用及树体生长发育的影响;初步研究了透气性对桃实生苗根系基因表达的影响。主要研究结果如下:1桃树整个生长季,根区土壤氧气含量呈先降低后升高的趋势,8月份土壤氧气含量降到最低;根区通气改善了根区土壤通气状况,根区通气处理土壤氧气含量始终高于对照,其中,根区通气(3天/次)显著提高桃树生长中后期土壤氧气含量。根区通气处理桃幼树根系总长度、总表面积、一级侧根数、二级侧根数、根尖数、总体积、分枝数、交叉数较对照均有不同程度增加;一级侧根长度和根系平均直径减小;一级侧根与垂直向下方向的夹角整体上减小,小夹角数量增多,根系趋向于垂直分布;直径小于2 mm的根系干重显著高于对照的,直径大于5 mm的根系干重减少。根区通气处理(3天/次)根系活力、根系硝酸还原酶(NR)、谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)活性分别比对照提高了19.04%、29.80%、6.56%和19.91%。2根区通气处理土壤碱解氮和速效磷含量提高,土壤有机质和速效钾含量降低;根区土壤蔗糖酶活性、脲酶活性、磷酸酶活性和过氧化氢酶活性均有不同程度提高。根区通气处理显著提高了桃幼树生长中后期叶片叶绿素含量(SPAD值)和保护酶(SOD、POD和CAT)活性。根区通气处理叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度提高,胞间CO2浓度降低;并促进了桃幼树新梢生长,叶面积和比叶重显著高于对照。根区通气(3天/次)处理促进植株对养分的吸收,根、新梢和叶片中全氮、全磷和全钾含量显著提高。根区通气处理桃幼树植株干物质积累量、干茎均高于对照。3过氧化尿素对桃幼树淹水胁迫伤害的缓解效果研究表明:施用过氧化尿素可提高土表水体溶氧量,处理后7天内,袋控过氧化尿素处理水体溶氧量始终维持较高水平。淹水胁迫下,施用过氧化尿素处理桃幼树叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)下降幅度显著低于对照。处理5天后,施用过氧化尿素处理桃幼树叶片光合性能指标(PIABS),最大光化学效率(Fv/Fm),单位面积有活性反应中心的数量(RC/Cso)均高于对照,单位面积的热耗散(DIo/Cso)低于对照,差异显著;施用过氧化尿素处理(T1和t2)桃幼树叶片的chla、chlb和chl(a+b)分别比对照提高了10.72%、10.86%、10.87和5.71%、4.78%、5.57%,差异显著;并大大提高淹水胁迫下桃幼树叶片抗氧化酶(sod、pod和cat)活性,减缓叶片mda含量的增加幅度。淹水胁迫下施用过氧化尿素处理桃幼树根系活力、根系脯氨酸(pro)含量高于对照,根系相对膜透性(rmp)和乙醇脱氢酶(adh)活性低于对照,差异显著。4根区土壤集中施用土壤改良剂(施用聚丙烯酰胺或免深耕)的研究表明:集中施用土壤改良剂后,桃幼树整个生长季根区土壤氧气含量始终显著高于对照;显著提高了桃幼树生长中后期根系活力,叶绿素含量,叶面积和净光合速率,促进了桃幼树新梢和干径生长,并且桃幼树生长后期叶片保护酶(sod、pod、cat)活性显著高于对照。集中施用土壤改良剂显著提高了桃幼树根系总长度,根系总表面积,根系总体积,根尖数,但显著降低了根系平均直径。集中施用土壤改良剂可显著提高桃幼树植株干物质积累量,器官全氮量和氮肥利用率;与对照相比,集中施用土壤改良剂处理氮素利用率分别提高了24.22%和10.40%。相关性分析表明,叶片净光合速率与土壤氧气含量,根系总长度和根系表面积呈显著正相关。与对照相比,成龄树集中施用聚丙烯酰胺后桃果实可溶性固形物提高了10.06%。5树冠下局部根区土壤改良效果评价结果表明:使用蛭石或有机肥局部土壤改良显著降低了改良区域0-40cm土层的土壤容重,提高了土壤氧气含量。局部土壤改良可诱导根系的发生和促进根系分枝,显著提高了根系总体积,总长度和总表面积。蛭石改良处理根系较为细长,毛细根较多,寿命较短;有机肥改良处理,新根较多,且较为粗壮,寿命相对较长。局部土壤改良显著提高了桃树吸收根和延长根的数量以及吸收根/延长根的比值。局部土壤改良显著提高了桃树根系活力,叶片比叶重以及净光合速率,提高了果实可溶性固形物含量。局部土壤改良降低了秋梢长度,提高了秋梢枝茎,树势生长较为健壮,可有效防止秋梢旺长。6控根器对桃树根系构型的影响研究表明:距控根器水平距离为5cm,垂直距离35cm处土壤氧气含量始终维持在较高水平,且非常接近大气中氧气含量。控根器处理桃树根系密度显著提高,在控根器周围可见大量白色新根,且较为粗壮。控根器处理桃侧根及根系生长点的数量明显增多,出现大量网状根。控根器处理显著提高了根系总长度,总表面积和根尖数。控根器处理提高了桃树细根(2mm)和中粗根(2-5mm)在20-40cm土层所占的比例,提高了桃树叶片的叶绿素含量及净光合速率。7透气性对桃实生苗根系生长及基因表达影响的研究表明:在养分水分充足供应条件下,与对照相比,沙培处理桃实生苗一级根数量,一级根长度分别降低了34.85%和41.76%;一级根粗度和二级根数量分别较对照提高了26.83%和41.14%,差异显著。通过高通量数字基因表达谱(DGE)进行基因表达分析,与对照相比,沙培处理桃实生苗根系有414个基因表达被上调,有700个基因表达被下调。表达水平发生显著改变的基因主要参与了代谢途径、次生代谢物的生物合成途径、植物与病原菌互作途径和植物激素信号转导途径。其中,生长素信号转导途径中编码生长素外输载体家族的基因ppa022797m,ppa024134m和ppa016264m表达上调。
【关键词】：桃树 增氧栽培 根系构型 氮素代谢 植株生长
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S662.1
【目录】：

• 中文摘要11-14
• Abstract14-18
• 1 前言18-32
• 1.1 根系研究的意义18
• 1.2 影响根系发生和生长的因素18-23
• 1.2.1 影响根系发生和生长的内因18-19
• 1.2.2 影响根系发生和生长的外因19-23
• 1.2.2.1 土壤透气性19-20
• 1.2.2.2 土壤温度20-21
• 1.2.1.3 土壤水分21
• 1.2.2.4 土壤养分21-22
• 1.2.2.5 土壤pH值22-23
• 1.2.2.6 其它因素23
• 1.3 根区土壤氧环境对植物生长发育的影响23-27
• 1.3.1 根区土壤氧环境对植物根系生长的影响23-25
• 1.3.2 根区土壤氧环境对土壤理化形状的影响25
• 1.3.3 根区土壤氧环境对植株生长的影响25-27
• 1.4 淹水胁迫对植物生长发育的影响27-28
• 1.5 根系生长发育规律及其调控28-30
• 1.5.1 果树根系环境适应性28
• 1.5.2 根系寿命及其影响因素28-29
• 1.5.3 果树根区土壤环境调控29-30
• 1.6 本研究目的与意义30-32
• 2 材料与方法32-46
• 2.1 试验材料与设计32-40
• 2.1.1 根区通气对桃幼树根系构型及植株生长发育的影响32-33
• 2.1.2 过氧化尿素对桃幼树淹水胁迫伤害的缓解效果研究33-35
• 2.1.2.1 室外淹水试验33-34
• 2.1.2.2 室内过氧化尿素氧气释放特性试验34-35
• 2.1.3 桃树冠下局部根区土壤改良效果评价35-37
• 2.1.3.1 桃树冠下局部根区土壤改良对桃根系构型及树体生长影响35-36
• 2.1.3.2 桃树冠下局部根区土壤改良对根区土壤氧气含量的影响36-37
• 2.1.4 控根器对桃树根系构型和树体生长发育的影响37
• 2.1.5 集中施用土壤改良剂对桃根区土壤氧气含量、氮素吸收利用及树体生长的影响37-39
• 2.1.6 透气性对桃实生苗根系生长及基因表达的影响39-40
• 2.2测定方法40-44
• 2.2.1 土壤氧气含量的测定40
• 2.2.2 根系活力的测定40
• 2.2.3 根系氮代谢相关酶活性的测定40
• 2.2.4 根系构型相关指标的测定40
• 2.2.5 土壤养分含量的测定40-41
• 2.2.6 植株全氮、全磷、全钾含量的测定41-42
• 2.2.7 土壤酶活性的测定42
• 2.2.8 叶片叶绿素含量的测定42
• 2.2.9 叶片光合参数的测定42
• 2.2.10 枝条贮藏营养的测定42
• 2.2.11 叶片保护酶活性和丙二醛含量的测定42-43
• 2.2.12 叶绿素荧光参数的测定43
• 2.2.13 土表水体溶氧量的测定43
• 2.2.14 根系脯氨酸含量和根系相对膜透性的测定43
• 2.2.15 根系乙醇脱氢酶活性43
• 2.2.16 基因表达组分析43-44
• 2.2.17 植株生长指标的测定44
• 2.3 数据分析44-46
• 3 结果与分析46-84
• 3.1 根区通气对桃幼树根区土壤理化性状及桃幼树生长的影响46-55
• 3.1.1 根区通气对土壤氧气含量的影响46
• 3.1.2 根区通气对土壤养分含量的影响46-47
• 3.1.3 根区通气对土壤酶活性的影响47-48
• 3.1.4 根区通气对桃幼树根系干物质积累量的影响48-49
• 3.1.5 根区通气对桃幼树根系长度和数量的影响49
• 3.1.6 根区通气对桃幼树根系生物量的影响49
• 3.1.7 根区通气对桃幼树根系组成的影响49-50
• 3.1.8 根区通气对根系分枝角度的影响50-51
• 3.1.9 根区通气对桃幼树根系活力和氮代谢的影响51
• 3.1.10 根区通气对桃幼树质量和光合参数的影响51-52
• 3.1.11 根区通气对桃幼树叶片保护酶（SOD、POD和CAT）的影响52-53
• 3.1.12 根区通气对桃幼树营养状况及枝条贮藏营养的影响53-54
• 3.1.13 根区通气对桃幼树新梢生长和干物质积累量的影响54-55
• 3.2 过氧化尿素对桃幼树淹水胁迫伤害的缓解效果55-60
• 3.2.1 施用过氧化尿素对水体溶氧量的影响55
• 3.2.2 过氧化尿素对淹水胁迫下桃幼树叶片气体交换参数的影响55-56
• 3.2.3 过氧化尿素对淹水胁迫下桃幼树叶片荧光参数的影响56-57
• 3.2.4 过氧化尿素对淹水胁迫下桃幼树叶片叶绿素含量的影响57-58
• 3.2.5 过氧化尿素对淹水胁迫下桃幼树叶片抗氧化酶活性和MDA含量的影响58-59
• 3.2.6 过氧化尿素对淹水胁迫下桃幼树根系生理特性的影响59-60
• 3.3 树冠下局部根区土壤改良效果评价60-69
• 3.3.1 局部土壤改良对土壤容重和氧气含量的影响60-61
• 3.3.2 局部土壤改良对桃树根系构型的影响61-62
• 3.3.3 局部土壤改良对桃树根系生长的影响62-65
• 3.3.4 局部土壤改良根系活力的影响65
• 3.3.5 局部土壤改良对根系密度及根系寿命的影响65-66
• 3.3.6 局部土壤改良对桃树叶片叶绿素含量和光合参数的影响66-67
• 3.3.7 局部土壤改良对桃树叶面积和比叶重的影响67
• 3.3.8 局部土壤改良对桃树叶片衰老的影响67-68
• 3.3.9 局部土壤改良对桃树秋梢生长的影响68
• 3.3.10 局部土壤改良对桃果实品质的影响68-69
• 3.4 控根器对桃树根系构型和树体生长发育的影响69-75
• 3.4.1 控根器对土壤氧气含量的影响69
• 3.4.2 控根器对桃树根系构型的影响69-71
• 3.4.3 控根器对桃树不同直径根系生长的影响71-72
• 3.4.4 控根器对桃树新根生长的影响72-73
• 3.4.5 控根器对桃树根系分布特性的影响73-74
• 3.4.6 控根器对桃树叶片叶绿素含量和光合性能的影响74
• 3.4.7 控根器对桃树生长的影响74-75
• 3.5 集中施用土壤改良剂对桃根区土壤氧气含量、氮素吸收利用及树体生长的影响75-80
• 3.5.1 集中施用土壤改良剂对土壤氧气含量的影响75
• 3.5.2 集中施用土壤改良剂对桃幼树新梢生长和干径的影响75-76
• 3.5.3 集中施用土壤改良剂对桃幼树生长后期叶片衰老的影响76-77
• 3.5.4 集中施用土壤改良剂对桃幼树叶片叶绿素，叶面积和光合速率的影响77
• 3.5.5 集中施用土壤改良剂对桃幼树根系活力的影响77-78
• 3.5.6 集中施用土壤改良剂对桃幼树根系构型的影响78
• 3.5.7 集中施用土壤改良剂对桃幼树氮素吸收利用的影响78-79
• 3.5.8 桃幼树净光合速率与根系构型指标和土壤氧气含量相关性分析79-80
• 3.5.9 集中施用聚丙烯酰胺对桃果实品质的影响80
• 3.6 透气性对桃实生苗根系生长及基因表达的影响80-84
• 3.6.1 透气性对桃实生苗根系生长的影响80
• 3.6.2 透气性对基因表达的影响80-84
• 3.6.2.1 标签概况80-81
• 3.6.2.2 差异表达基因的确认与功能分析81-84
• 4 讨论84-95
• 4.1 增氧栽培对桃树根区土壤理化性状的影响84-86
• 4.1.1 增氧栽培对根区土壤氧气含量的影响84-85
• 4.1.2 增氧栽培对土壤酶活和土壤养分含量的影响85-86
• 4.2 增氧栽培对桃树根系基因表达及根系构型的影响86-89
• 4.2.1 增氧栽培对桃树根系基因表达的影响86-87
• 4.2.2 增氧栽培对桃树根系构型的影响87-89
• 4.3 增氧栽培对桃树氮素代谢及植株生长的影响89-95
• 4.3.1 增氧栽培对桃树氮素代谢的影响89-90
• 4.3.2 增氧栽培对桃树叶片功能的影响90-91
• 4.3.3 增氧栽培对桃树营养状况和生长发育的影响91-92
• 4.3.4 过氧化尿素对桃幼树淹水胁迫伤害的缓解效果研究92-95
• 5 结论95-96
• 6 创新点96-97
• 参考 文献97-113
• 附录113-118
• 致谢118-120
• 攻读博士学位期间形成论文情况120

【参考文献】

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3 蔡燕飞,廖宗文,章家恩,孔维栋,何成新;生态有机肥对番茄青枯病及土壤微生物多样性的影响[J];应用生态学报;2003年03期

  本文关键词：增氧栽培对桃根系构型及植株生长发育影响的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：412759