小麦木质部导管气栓塞发生特性及节水抗旱生理基础研究

论文摘要

采用超声波（AE）技术,分别在大田自然条件和室内盆栽条件下对冬小麦主要生育期叶片木质部空穴化和气栓塞发生过程进行了研究,对不同土壤水分状况对叶片气栓塞发生的影响,以及大田控水条件下不同基因型小麦叶片气栓塞发生的差异进行了系统研究。为进一步了解气栓塞发生和小麦节水抗旱生理基础的关系,对叶片气栓塞发生和气孔气体交换能力的关系、及其他相关植株水分生理特性进行了研究。主要研究结果如下:1.小麦叶片水势和木质部AE信号日变化模型小麦叶水势（Ψl）昼夜变化一般类似“U”型,可分为4个主要阶段,分别为“快速下降期”,“低谷平稳期”,“快速回升期”和“缓慢回升期”。大田小麦叶片木质部AE信号按昼夜节律发生,其24 h变化模型和Ψl的变化过程密切相关。早晨6:00-8:00随Ψl的下降AE信号开始发生,8:00-13:00Ψl处于下降期时常出现AE频率高峰,中午前后Ψl处于“低谷平稳期”时AE速率一般较低,傍晚前后Ψl快速回升期的过程中也往往出现AE频率峰值。一般夜间9:00-3:00叶片水分状况得到较好恢复后,AE信号停止。不同日间AE信号模型有较大变异,但生育期平均呈现较稳定的模型,处理间及年度间差异较小。AE信号平均日发生模型中,17:00-22:00时段AE发生数量最多,每小时发生量占24 h AEs发生总量的7.0% ,其次为10:00-17:00,占4.2%,5:00-10:00及22:00-3:00相近,占3.0-3.5%,3:00-5:00仅占1.4%。叶水势下降期AE信号占24 h AEs总量的比率不同测定日间变异较大,2004年平均为55%,2005年平均为36%。室内盆栽小麦足水条件下叶片基本不发射AE信号,土壤干旱时AE信号的日发生模型和田间相近。小麦叶片木质部发射的AE信号的多数波形特征参数分布范围极广,一般呈指数分布。控水条件下AE信号强度有高于足水的明显趋势,复水后信号强度显著下降。2.小麦叶片木质部气栓塞脆弱曲线木质部气栓塞脆弱曲线表示随木质部水流张力增加导管气栓塞发生增加的数量关系,是表示导管对气栓塞防御能力的重要参数。本研究用AE技术在田间活体小麦叶片上建立了木质部气栓塞脆弱曲线,确定随Ψl的降低AE信号累积量按Logistic曲线方程增长。不同生育期内小麦叶片木质部气栓塞脆弱性受土壤水分含量等条件的影响而变化,足水条件下变化较小,控水条件下变化较大。土壤水分胁迫增加木质部脆弱性,显著降低木质部导管的安全性。小麦叶片木质部脆弱性不仅受叶片结构的影响,

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言和综述
• 1 研究意义
• 2 国内外研究现状
• 2.1 SPAC 的概念
• 2.1.1 土-根界面系统
• 2.1.2 叶－气界面系统
• 2.1.3 维管束输水系统
• 2.2 植物木质部“空穴化”与“气栓塞”
• 2.2.1 植物吸水的“内聚力理论”
• 2.2.2 植物木质部空穴化与气栓塞
• 2.2.3 木质部空穴化和气栓塞的研究方法
• 2.3 木本植物木质部气栓塞脆弱性研究进展
• 2.3.1 木质部气栓塞脆弱曲线
• 2.3.2 木质部气栓塞脆弱性和木质部结构的关系
• 2.3.3 植株不同部位气栓塞脆弱性的差异
• 2.3.4 木质部栓塞脆弱性对植物生态型分布的影响
• 2.3.5 植物木质部“空穴化疲劳”现象
• 2.3.6 气栓塞的修复
• 2.3.7 木质部气栓塞与植物抗旱性
• 2.3.8 木质部气栓塞与叶片气体交换的关系
• 2.4 作物木质部气栓塞脆弱性研究现状
• 2.5 作物木质部气栓塞与作物节水高产机制的关系
• 3 研究目的
• 第二章不同土壤水分条件下小麦叶片木质部气栓塞发生特性
• 1 材料与方法
• 1.1 田间试验
• 1.1.1 试验设计
• 1.1.2 测定项目与方法
• 1.2 室内试验
• 1.2.1 试验设计
• 1.2.2 测定项目与方法
• 1.3 数据的统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 田间试验
• 2.1.1 叶水势日变化
• 2.1.2 AE 信号日变化模型
• 2.1.3 气栓塞和叶水势的定量关系－“气栓塞脆弱曲线”
• 2.1.4 主要生育期24 h AEs 发生量变化及和土壤水分状况的关系
• 2.1.5 午后最低叶水势、黎明前叶水势变化及和24 h AEs 发生量的关系
• 2.1.6 24 h AEs、午后叶水势和气象参数的关系
• 2.1.7 AE 信号波形特征参数
• 2.H₂O）交换参数'>2.1.8 叶片气体（CO₂.H₂O）交换参数
• 2.1.9 叶片木质部气栓塞和叶水势及叶片气体交换参数的关系
• 2.1.10 叶片及茎节间维管束解剖结构
• 2.1.11 产量及产量结构
• 2.2 室内试验
• 2.2.1 AE 信号发生及植株蒸腾速率变化过程
• 2.2.2 AE 信号波形特征参数变化
• 第三章 不同小麦品种叶片木质部气栓塞发生差异
• 1 材料与方法
• 1.1 试验设计
• 1.2 测定项目与方法
• 1.2.1 不同品种叶片超声波信号的连续检测
• 1.2.2 叶水势、叶片相对含水量日变化
• 1.2.3 午后叶水势、午后叶片相对含水量和黎明前叶水势
• 1.2.4 叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度日变化
• 1.2.5 离体叶片失水速率
• 1.2.6 叶片渗透调节能力
• 1.2.7 叶片相对含水量
• 1.2.8 土壤相对含水量
• 1.2.9 气象参数监测
• 1.2.10 籽粒灌浆过程
• 1.2.11 生物产量、籽粒产量及产量构成因素
• 2 结果与分析
• 2.1 不同小麦品种叶水势日变化模型
• 2.2 不同小麦品种叶片相对含水量日变化模型
• 2.3 不同小麦品种 AE 信号日变化模型
• 2.4 叶水势、叶片相对含水量及AE 信号日变化模型和气象因子日变化模型关系
• 2.5 不同小麦品种叶水势和叶片相对含水量
• 2.6 不同小麦品种24 h AEs 发生量
• 2.7 24 h AEs、午后叶水势、午后叶片相对含水量和气象因子相关关系
• 2.8 不同品种小麦叶片气栓塞和叶水势定量关系-“气栓塞脆弱曲线－Ⅰ”..
• 2.8.1 “气栓塞脆弱曲线－Ⅰ”的建立
• 2.8.2 叶水势下降过程中建立的“气栓塞脆弱曲线－Ⅰ”
• 2.8.3 叶水势回升过程中建立的“气栓塞脆弱曲线－Ⅰ”
• 2.9 不同品种小麦叶片气栓塞和叶片RWC 定量关系-“气栓塞脆弱曲线－Ⅱ”
• 2.9.1 “气栓塞脆弱曲线－Ⅱ”的建立
• 2.9.2 RWC 下降过程中建立的“气栓塞脆弱曲线－Ⅱ”
• 2.9.3 RWC 回升过程中建立的“气栓塞脆弱曲线－Ⅱ”
• 2.10 AE 信号波形参数分析
• 2.11 蒸腾速率、气孔导度、净光合速率、蒸腾效率及胞间C02浓度
• 2.12 离体叶片失水速率
• 2.13 叶片渗透调节能力
• 2.14 籽粒灌浆速率
• 2.15 土壤含水量
• 2.16 产量、产量构成因素、植株性状、穗部性状及抗旱指数
• 第四章 讨论与结论
• 1 讨论
• 1.1 小麦叶片水势和木质部AE 信号日变化模型
• 1.2 小麦叶片木质部气栓塞脆弱曲线
• 1.2.1 叶水势下降期小麦叶片木质部气栓塞脆弱曲线
• 1.2.2 叶水势回升期小麦叶片木质部气栓塞脆弱曲线
• 1.3 小麦叶片木质部气栓塞发生和土壤水分含量的关系
• 1.4 不同小麦品种叶片气栓塞、叶水势和叶片相对含水量的差异
• 1.5 小麦叶片气栓塞和午后叶水势、叶片相对含水量及气象因素的关系
• 1.6 小麦叶片AE 信号波形特征参数
• 1.7 小麦叶片气栓塞发生与叶片气体交换特性的关系
• 1.8 小麦叶片气栓塞发生特性与节水抗旱生理基础的关系
• 2 结论
• 2.1 小麦叶片木质部AE 信号日变化模型
• 2.2 小麦叶片木质部气栓塞脆弱曲线
• 2.3 灌水对叶片气栓塞发生的影响
• 2.4 气栓塞发生和气象条件的关系
• 2.5 不同小麦品种叶片气栓塞、叶水势和叶片相对含水量的差异
• 2.6 小麦叶片气栓塞发生与叶片气体交换特性的关系
• 2.7 小麦叶片气栓塞发生特性与节水抗旱生理基础的关系
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介:
• 在读期间发表论文情况: