土壤水分含量和抗蒸腾剂对玉米气孔发育及生理过程的影响

论文摘要

水资源短缺成为限制农业发展的主要原因,而植物根系吸收水分的95%以上都通过叶子表面的气孔蒸腾散失出去。因此,通过气孔调节降低蒸腾耗水量是提高作物水分利用效率、节约灌溉用水的一个重要途径。本试验以盆栽玉米为材料,采用三种土壤含水量(土壤最大持水量的70%、60%、50%)及一种商用抗蒸腾剂进行处理,然后比较了新生叶的气孔密度、气孔器的长度和宽度、气孔开张度,以观察干旱胁迫对玉米气孔形成和发育的影响;并测定了土壤水分供应减少和抗蒸腾剂处理对玉米光合指标、生理指标、植株蒸腾耗水量和干物质积累的影响。得出以下主要结论:1、在叶片发育初期,气孔密度随叶面积的增加而增大,至最大值后趋于稳定不再增长。气孔总数随着叶面积的增大持续增加。苗期气孔器的长和宽变化幅度较小,但整个生育期气孔器长度随着植株的生长缓慢变长,宽度的变化不明显。2、随着土壤水分含量的减少,单位面积新叶上气孔密度增加,气孔器长度、宽度、开张度减小。且随胁迫时间的延长,气孔密度明显增大,气孔器宽度比长度降低更显著,说明气孔开张度变小的主要原因是气孔器宽度的减小。3、在土壤水分含量逐渐减少的情况下,蒸腾速率都会先于光合速率下降,最显著的表现是轻度水分胁迫下,气孔开张度显著降低,伴随着蒸腾速率大幅下降,而此时光合速率下降不明显,这时会出现水分消耗减少的情况。4、土壤水分含量降低导致膜透性、MDA含量、可溶性糖含量增加,叶绿素含量和离体叶片保水力下降。株高随土壤水分含量减少而降低,这种差异在抽雄期最大。5、正常水分供应条件下,不同发育时期玉米蒸腾耗水量为:灌浆期>抽雄期>拔节期>苗期;日平均耗水量为:抽雄期>灌浆期>拔节期>苗期。抽雄期是玉米一生中需水量最大的时期,因此,农业生产要首先确保抽雄至吐丝期的供水,并根据玉米不同生育期的水分需求进行定量灌溉。玉米一生耗水量随土壤水分含量的减小而降低:对照为20.00千克,轻度土壤干旱处理下为16.74千克,中度为12.62千克;中度土壤干旱胁迫下,玉米蒸腾耗水量、水分利用效率和产量显著下降;而轻度干旱处理对气孔、气孔导度、形态指标和产量的影响不显著,但可以显著减少蒸腾耗水量,提高水分利用效率。因此,农业生产中,可适当降低土壤含水量,在不影响作物生长的情况下达到节水的目的。6、喷施抗蒸腾剂可以明显的减缓水分胁迫对气孔的影响,使蒸腾耗水量减少,且随抗蒸剂使用次数的增加效果越来越明显;抗蒸剂可以通过增加叶绿素含量或延缓干旱胁迫下叶绿素的降解速度来提高光合速率,增加产量;在抽雄期和灌浆期抗蒸腾剂的使用效果显著,灌浆期正常水分处理下这种效果最显著,但使用时间及用量还需进一步的研究。本试验提供了节水农业研究的意义:可依据作物不同生长时期的水分需要量进行定量灌溉,并通过适当降低灌水量来提高农业用水效率;通过叶面喷施抗蒸腾剂减少水分蒸腾,但用量和浓度还需进一步研究;可在玉米生长初期通过干旱处理调节气孔发育过程,使植株保持较高光合速率的同时又能有效地减少水分蒸发耗散,提高作物水分利用效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 研究现状及进展
• 1.2.1 植物叶片气孔特征
• 1.2.2 气孔分布对环境胁迫的响应
• 1.2.3 不同土壤水分含量对植物生理特性的影响
• 1.2.4 抗蒸腾剂对植物生理过程的影响
• 第二章 试验方案
• 2.1 研究内容及技术路线
• 2.1.1 本试验的研究内容
• 2.1.2 技术路线
• 2.2 试验材料的培育及试验设计
• 2.2.1 植株培育
• 2.2.2 试验设计
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 气孔发育特征的显微观察
• 2.3.2 光合生理参数的测定
• 2.3.3 抗性指标的测定
• 2.3.4 植株蒸腾耗水量的测定
• 2.3.5 植株株高和干物质积累的测定
• 2.3.6 水分利用效率计算
• 2.4 数据统计与分析
• 2.5 试验仪器和试剂
• 2.5.1 主要的仪器设备
• 2.5.2 主要的试剂
• 第三章 试验结果与分析
• 3.1 玉米苗期叶片气孔发育规律
• 3.1.1 玉米叶面积与气孔密度之间的关系
• 3.1.2 玉米叶面积与气孔总数之间的关系
• 3.1.3 玉米叶面积与气孔器长和宽之间的关系
• 3.2 不同土壤水分含量和抗蒸腾剂对不同生长时期玉米叶片气孔的影响
• 3.2.1 土壤水分含量和抗蒸腾剂对气孔密度的影响
• 3.2.2 土壤水分含量和抗蒸腾剂对气孔器长和宽的影响
• 3.2.3 土壤水分含量和抗蒸腾剂对气孔开张度的影响
• 3.3 土壤水分含量和抗蒸腾剂对不同生长时期玉米叶片光合特性的影响
• 3.3.1 土壤水分含量和抗蒸腾剂对光合速率的影响
• 3.3.2 土壤水分含量和抗蒸腾剂对蒸腾速率的影响
• 3.3.3 土壤水分含量和抗蒸腾剂对气孔导度的影响
• 3.4 不同土壤水分含量和抗蒸腾剂对玉米抗性指标的影响
• 3.4.1 土壤水分含量和抗蒸腾剂对叶片膜系统的影响
• 3.4.2 土壤水分含量和抗蒸腾剂对叶片可溶性糖和叶绿素含量的影响
• 3.4.3 土壤水分含量和抗蒸腾剂对离体叶片保水力的影响
• 3.5 不同土壤水分含量和抗蒸腾剂对玉米蒸腾耗水量的影响
• 3.5.1 土壤水分含量和抗蒸腾剂对不同生长时期玉米蒸腾耗水量的影响
• 3.5.2 水分及抗蒸腾剂对玉米各生长阶段日平均耗水量的影响
• 3.6 不同土壤水分含量和抗蒸腾剂处理对玉米生长的影响
• 3.6.1 土壤水分含量和抗蒸腾剂对玉米株高的影响
• 3.6.2 土壤水分含量和抗蒸腾剂对成熟期玉米干物质积累的影响
• 3.7 有关玉米蒸腾需水量的相关性分析
• 3.7.1 玉米蒸腾耗水量和气孔性状的相关性
• 3.7.2 玉米蒸腾总耗水量与籽粒产量之间的相关性
• 第四章 讨论与结论
• 4.1 讨论
• 4.1.1 玉米气孔的发育及土壤水分含量对气孔的影响
• 4.1.2 土壤水分含量对玉米光合特性及生理生化指标的影响
• 4.1.3 土壤水分含量对玉米耗水量及干物质的影响
• 4.1.4 抗蒸腾剂对不同水分处理下玉米各生理和形态指标的影响
• 4.2 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介