干旱胁迫及氮素对高粱根系形态、生理特性及产量形成的影响

发布时间：2019-07-28 13:27

【摘要】：本研究于2015～2016年在沈阳农业大学农学院试验基地进行,在干旱条件下,选用抗旱能力存在差异的高粱品种为试验材料,分别利用盆栽和土柱栽培的种植方式,通过干旱-复水、氮素处理和不同层次断根方式分别对高粱根系形态、生理特性与产量形成过程进行了系统性的研究,揭示干旱条件下高粱根系的变化及对地上部分的作用,丰富高粱抗旱机制的内容,为高粱的抗旱性栽培措施优化和育种方向选择提供理论依据和技术支撑。本研究的结果如下:1.干旱胁迫对2个抗旱性不同的高粱品种的根系形态及根系活力产生了差异性的影响。干旱条件下,吉杂305在苗期和灌浆期根系长度、根系表面积、根系体积的增幅明显高于吉杂127,表现出较好的根系下扎能力;复水后吉杂305能够迅速恢复,表现出一定的补偿效应。同时,干旱降低了2个高粱品种的根系活力,吉杂127的降幅较大,复水后恢复速度较慢。干旱胁迫影响了 2个高粱品种的光合作用,气孔限制使Pn、Gs、Ci和Tr出现了不同程度的下降,吉杂305降幅较低;干旱造成PS Ⅱ反应中心活性的降低,导致Fo增加的同时Fv/Fm、qL及ETR均有降低,复水后,吉杂305的恢复程度较好,表现较好的干旱适应能力。干旱胁迫降低了 2个高粱品种各器官的干物质积累量,吉杂127受影响严重,根部干重降低明显,根冠比低于吉杂305;在复水后,地上部分的生长有所恢复,2个高粱品种的根冠比有所减小。干旱降低了2个高粱品种的籽粒产量和生物产量,导致收获指数降低,吉杂127各产量指标的降幅均高于吉杂305,受干旱影响较大,抗旱指数较低。2.不同氮素水平下,干旱对2个高粱品种的抗氧化酶系统产生了差异性影响。施氮素处理的SOD、POD及CAT活性明显高于不施氮处理,抗旱性强的品种B35抗氧化酶活性较高于三尺三;复水过后,抗氧化酶的活性随着干旱胁迫的解除而恢复,同时,氮素还显著降低了高粱品种叶片与根系的MDA含量。干旱降低了2个高粱品种各氮素水平上PEP和RUBP羧化酶的活性,复水后2种羧化酶活性有所恢复。正常水分条件下,施氮素处理PEP羧化酶活性明显高于不施氮处理,而RUBP羧化酶对氮素不敏感。气孔限制因素影响了高粱品种的光合能力,施氮条件下高粱品种的Pn、Gs、Ci和Tr高于不施氮水平,同时也提高了 PSⅡ反应中心活性,氮素对于抗旱品种B35的光合特性表现出明显的促进作用。氮素水平明显提升了高粱品种各器官对N、K元素的积累,对P元素的作用不明显。氮素对于高粱品种的干物质积累和产量形成均有明显促进作用,使得各器官的干重、籽粒和生物产量均有所增加。3.在持续干旱过程中,高粱品种根系的伤流强度也持续降低,不同土层根系处理根系伤流强度的大小依次为CK(无断根处理)R60(土层60cm深度处断根)R30(土层30cm深度处断根),吉杂305根系伤流强度高于吉杂127。干旱使得CK根系伤流液中可溶性糖和氨基酸的含量高于R30和R60处理,而可溶性蛋白在持续干旱过程中积累量逐渐降低。干旱下不同土层根系伤流液中ABA的含量呈现不同的状态,CK随着干旱的持续表现为先上升后下降的趋势,而R30和R60处理随着干旱的持续而表现为不同程度的降低,吉杂305根系伤流液中ABA含量低于吉杂127。干旱条件下,不同土层根系对地上部分的干物质积累产生了显著的影响,R30处理高粱品种的茎、穗部的干物质积累受到了明显的限制,随着干旱的持续而逐渐降低。R30处理下2个高粱品种的籽粒产量和生物产量最低,R60对于CK的降幅较为明显,断根使高粱品种的产量形成受到很大程度的影响。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S514
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本文编号：2520094