苹果根系分区灌水的生理机制及应用研究

论文摘要

我国农业生产同时存在水资源严重不足和灌溉浪费水严重的双重矛盾。根系分区灌水是一种地面灌溉新技术,每次仅部分根系灌水,根系始终处于干湿交替状态,这样干旱根系会产生土壤干旱信号物质,使气孔导度在叶片水分状况未发生明显变化时下降,降低蒸腾使植株从奢侈用水变为节约用水。本研究以根系分成相等4部分的皇家嘎拉苹果2～3年生盆栽植株为试材,研究了1/4、2/4、3/4根系体积交替和固定位灌水植株的水分状况、根系与枝叶生长、叶片生理功能、内源激素、植株抗旱性以及节水效率等变化规律;同时在盛果期红富士苹果上进行了树盘分区局部灌水的初步应用研究。主要结果如下:1.苹果1/4、2/4、3/4根系体积灌水处理较全根系灌水处理分别减少灌水量75%、50%、25%,其中2/4、3/4根系分区交替灌水处理,在整个生育期均能满足植株的水分需求,叶水势和叶片相对含水量同全根系灌水处理差异不显著,1/4根系分区交替灌水在夏秋高温季节不能满足植株对水分的需求,内膛小叶黄化;1/4、2/4、3/4根系体积从萌芽后开始持续固定位灌水时,植株水分状况正常。2.苹果1/4、2/4根系体积灌水,新梢生长速率较全根系灌水植株分别降低37.3%、28.6%,叶片的生长速率降低了63.3%、48.9%,处理3周后80%以上的新梢停长,最终影响了植株枝类组成,使长度小于30cm的枝条比例增大,长度大于60cm的枝条比例降低,来年开花株率、花序数量、坐果率均较全根系灌水增加,3/4根系体积灌水控梢成花效应不显著。3.苹果2/4、3/4根系交替灌水使根系分布更加均匀,提高了根系活力,表现出补偿生长,各类粗度的根系生物量均增加,植株根冠比增大;苹果根系分区固定位灌水时,湿区根系活力提高,干区根系随着干旱程度加重根系活力逐步降低,湿区根系补偿生长,干区直径小于2mm根系逐渐死亡,根系类型以直径大于2mm的木质化根系为主。4.苹果1/4、2/4根系体积交替灌水,在处理2天后叶片气孔阻力显著大于全根系灌水植株,而且根系干旱的体积愈大,气孔阻力也愈大,较全根系灌水植株最大可增加1.14倍、0.77倍,同时叶片净光合速率降低23.3%、11.2%,叶片蒸腾速率下降了41.8%、31.3%,蒸腾速率下降的幅度比净光合速率大,因此提高了水分利用效率,并且这种较高的水分利用效率伴随着根系的干湿交替灌水可以持续。5.苹果1/4、2/4根系体积交替灌水,叶片中玉米素、赤霉素、吲哚乙酸含量较全

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 研究目的与意义
• 1.2 根系分区灌水技术的提出及地面局部灌溉技术应用现状
• 1.2.1 根系分区灌水技术的提出
• 1.2.2 地面局部灌溉技术研究现状
• 1.3 气孔运动与根源信号控制理论
• 1.3.1 植物水分散失的气孔调节
• 1.3.2 根源信号物质对气孔开度的控制
• 1.4 根系分区灌水的节水机理
• 1.4.1 气孔运动与植物蒸腾和光合作用的关系
• 1.4.2 根系分区灌水提高了田间水分有效利用率
• 1.4.3 根系分区灌水提高了土壤储水与作物根系吸水间的转化效率
• 1.4.4 根系分区灌水使光合产物在不同器官之间得以最优分配
• 1.4.5 根系分区灌水提高了植株的水分生产效率
• 1.5 根系分区灌水在果树上的研究现状
• 1.5.1 根系分区灌水对果树生长的影响
• 1.5.2 根系分区灌水对果树水分状况指标的影响
• 1.5.3 根系分区灌水对果树产量及果实质量的影响
• 1.6 根系分区灌水在果树上应用的可行性分析
• 1.6.1 根系分区灌水制度是一种技术简单、低投资的节水灌溉技术
• 1.6.2 果树多年生，单位面积栽植株数少有利于根系分区灌水制度的实施
• 1.6.3 根系分区灌水利于调节果树营养与生殖生长矛盾
• 1.7 主要研究内容
• 第二章 苹果根系分区灌水对植株水分状况的影响
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验设计
• 2.1.3 测试指标与方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 土壤水势与土壤含水量的关系
• 2.2.2 根系分区交替灌水土壤水势的变化
• 2.2.3 苹果根系分区灌水对植株水分状况的影响
• 2.2.4 不同生育期根系分区灌水对苹果叶水势的影响
• 2.2.5 不同生育期根系分区灌水苹果叶片含水量变化
• 2.3 讨论
• 第三章 根系分区灌水对苹果生长、枝类组成以及成花的影响
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 试验设计
• 3.1.3 测试指标与方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 分根交替灌水对苹果地上部生长的影响
• 3.2.2 分根交替灌水对苹果枝类组成和来年成花的影响
• 3.2.3 分根交替灌水对苹果根系生长的影响
• 3.2.4 分根交替灌水对苹果生物产量的影响
• 3.3 讨论
• 第四章 根系分区灌水苹果生理功能变化研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 试验设计
• 4.1.3 研究方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 分根交替灌水对苹果叶绿素含量的影响
• 4.2.2 分根交替灌水对苹果叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、水分利用效率（WUE）的影响
• 4.2.3 分根交替灌水苹果叶片Pn、Tr、WUE 的动态变化
• 4.2.4 分根交替灌水苹果叶片Pn、Tr、Gs 的日变化规律
• 4.2.5 分根交替灌水对苹果内源激素的影响
• 4.3 讨论
• 第五章 苹果分根固定位灌水的生理效应研究
• 5.1 材料与方法
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 分根固定位灌水土壤水势的变化
• 5.2.2 分根固定位灌水苹果叶水势变化
• 5.2.3 分根固定位灌水叶片气孔阻力变化
• 5.2.4 分根固定位灌水对苹果叶片Pn、Tr、Gs 的影响
• 5.2.5 分根固定位灌水对苹果新梢生长的影响
• 5.2.6 分根固定位灌水苹果新梢枝类组成的变化
• 5.2.7 分根固定位灌水对苹果来年成花的影响
• 5.2.8 分根固定位灌水对苹果根系生长的影响
• 5.2.9 分根固定位灌水对苹果生物量的影响
• 5.3 讨论
• 第六章 苹果根系分区灌水与植株抗旱性的关系
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 试验材料与设计
• 6.1.2 研究内容与方法
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 苹果根系分区灌水对叶片保水力的影响
• 6.2.2 苹果根系分区灌水对细胞膜透性的影响
• 6.2.3 苹果根系分区灌水对叶片MDA 含量的影响
• 6.2.4 苹果根系分区灌水叶片Pro 含量变化
• 6.2.5 苹果根系分区灌水叶片可溶性糖含量变化
• 6.2.6 苹果根系分区灌水对SOD 活性影响
• 6.2.7 苹果根系分区灌水对POD 活性影响
• 6.2.8 苹果根系分区灌水对CAT 活性影响
• 6.3 讨论
• 第七章 根系分区灌水在盛果期红富士苹果上的应用
• 7.1 材料与方法
• 7.1.1 试验材料
• 7.1.2 试验处理
• 7.1.3 测定方法
• 7.2 结果与分析
• 7.2.1 根系分区灌水对红富士苹果果实生长的影响
• 7.2.2 根系分区灌水对红富士苹果新梢和叶片生长的影响
• 7.2.3 根系分区灌水对红富士苹果叶片Pn、Tr、Gs、WUE 的影响
• 7.2.4 根系分区灌水对红富士苹果果实品质的影响
• 7.2.5 根系分区灌水对红富士苹果单株产量和水分利用效率的影响
• 7.3 讨论
• 第八章 结论
• 参考文献
• 附图
• 缩略词
• 致谢
• 作者简介