滴灌小麦根系生理特性及其空间分布变化研究

滴灌小麦根系生理特性及其空间分布变化研究
努尔比亚窑卡地尔
(喀什疏勒县英尔力克乡农技站　新疆　喀什　844000)【摘要】通过管栽滴灌根区水分控制试验,研究不同水分对春小麦根系生理特性、垂直分布变化及其产量构成等的影响。

结果表明,孕穗一灌浆初期是滴灌春小麦根系生长的关键时期,此期根系的总根重(RDW)和总根长(ILL)、根系总吸收面积(TRAA)、活跃吸收面积(ARAA)和根系活力(RA)达最大值,土壤水分过低根系过氧化物酶(POD)活性降低,脯氨酸(Pr0)含量虽有所增加。

适宜水分(70-75%0f)处理能有效促进根系生长及生理功能提高,产量最高。

【关键词】春小麦;根区水分;根系分布;产量;滴灌
前言
小麦根系是支撑地上部生长、吸收水分和营养成分的重要功能性器官,其数量、分布、构型等特征与植株的生长发育、生理功能以及产量形成密切相关,土壤中的有效含水量和通气性的时空变化则会影响作物根系的生长特性,而作为作物的主要吸水、吸肥器官的根系具有趋水性和趋肥性,因此,根系在土壤中的分布除了受遗传因素决定外,必然还受到土壤水分状况的影响,进而影响根系对水分和养分的利用。

1.材料与方法
1.1　试验条件
试验于2012年在实验室中进行。

采用管栽试验,管径11cm,高80cm。

为保证出苗和幼苗正常生长,培养土(沙壤
土,容重为1.32g/cm3,田间持水量23.8%)过筛后按土:有机肥:蛭石=100:5:0.5进行配比,装管(6.75kg/管)后进行播种,每管播种5株,3月12日播种,播后统一滴水以保证出苗。

1.2　试验材料与设计
选用新春19(石河子大学提供)为供试材料。

全期设4个全期恒定水分处理:A重度干旱:50-55%0f(0f为田间持水量),B中度干旱:60-65%0f,C适宜水分:70-75%0f,D 湿润处理:80-85%0f;5个处理,重复10次共计50个管区。

采用输液管模拟滴灌,控制流量2-2.1/h,采用称重法控制土壤水分。

1.3　测定方法
出苗后每隔4天定点观察春小麦生育进程,记录株高、叶片数;各生育时期每处理选取1管植株,割取地上部分,按系数法测定绿叶面积(叶面积=叶长×叶宽×0.7),然后分器官称鲜重后放入105℃烘箱中杀青15min,80℃烘48h至恒重称干重。

最后将各层根系放入干燥箱,在105℃下烘干至恒重后称重。

成熟时割取管栽植株,脱粒考种计产,然后称取烘干重。

1.4　数据处理与统计分析
收获指数(HI)按籽粒干重占地上部总干重的比例计算。

试验结果采用DPS7.5统计分析软件对数据进行差异显著性检验,采用Origin Pro7.5软件进行方程拟合,用Microsoft Ex⁃cel2003软件作图。

2.结果与分析
2.1　水分胁迫对春小麦根系生长特性的影响
根系干重(RDW)是小麦根系生长量的特征指标之一,各处理RDW在拔节期较小,扬花期达最大,灌浆期后又下降。

说明滴灌条件下,保持较高的土壤水分含量对根系生长有显著的促进作用,且说明滴灌小麦根系功能期以孕穗一灌浆期为最大。

2.2　水分胁迫对小麦根系活力的影响
春小麦根系活力(RA)在开花期最强,蜡熟期最低,这种变化与根系吸收面积动态变化一致。

主要原因是过量土壤水分造成土壤空气含量下降,影响根系呼吸。

但土壤过度干旱(50-55%)根系的TTC还原强度显著变弱,与适宜水分处理差异达显著水平(p<0.05)。

这可能是过度的水分胁迫使小麦根系新陈代谢活动减弱,从而导致根系的活力下降。

2.3　水分胁迫对小麦根系过氧化物酶(POD)活性和脯
氨酸(Pro)含量的影响
通过对不同水分处理根系POD活性和脯氨酸含量的测定结果分析表明,滴灌春小麦根系POD活性和Pro含量在开花前保持平稳增加,开花后开始上升,到灌浆期最大,蜡熟期以后迅速下降,Pro含量在开花期有所下降,这是因为小麦开花需要消耗大量能量,对外界条件反应最敏感,要求充分水分以保证物资运输和生理活性。

不同处理间随水土壤水分减少,POD有降低趋势而Pro增加有增加趋势。

3播种质量
由于前茬大部分是棉花,在播种前应清理残膜和棉杆,做到下籽均匀,深浅一致,播行端直,覆土良好,镇压严实,衔接准确。

4水肥管理
播后及时铺设滴灌设施并灌水,每667m2滴量60m3。

11底滴冬灌水,每666.7m2滴量80m3,随水滴尿素5~8kg,确保封冻前群体总茎数60~80万。

5.结论与讨论
(1)总根重(RDW)和总根长(RL)、根系总吸收面积(TRAA)和活跃吸收面积(ARAA)随生育进程呈峰线变化,在扬花期达最大。

处理间以适宜水分处理最高,且在生长中后期高峰值持续时间长,表明滴灌麦田根系功能高峰期为孕穗一灌浆初期,较常规灌溉春小麦略有提前。

水分过低或过高均影响RDW和RL生长,尤其是严重干旱处理,造成根系生长特征值下降过快。

(2)根系活力(RA)随生育进程变化与ARAA变化一致,适当控水虽能激发根系生理活性功能,但其RA仍以适宜水分处理为最高,水分过多抑制RA,对根系生长不利。

(3)过氧化物酶(POD)是植株体内的保护酶之一,与植株衰老有关;根系脯氨酸(Pro)的产生是作物受到干旱胁迫而产生的一种生理应激反应。

春小麦根系POD活性和Pro含量在开花前保持平稳增加,开花后开始上升,到灌浆期最大,蜡熟期以后迅速下降,土壤水分降低,POD活性有降低趋势而Pro增加有增加趋势,适宜的土壤处理的根系POD活性和Pro含量较高,利于根系生理活性的提高与功能保持。

滴灌式教育类似于农业中的滴灌式灌溉。

以色列是世界上水资源最为缺乏的国家之一,也是水资源利用效率最高的国家之一。

也许正是由于水资源的极度缺乏,才激励以色列人在“水贵如油”的条件下,创造了依靠科学技术实现节水滴灌、取得农业高产高效的世界奇迹。

我国古典文献《管子?权修》中认为:“一年之计,莫如树谷;十年之计,莫如树木;终身之计,莫如树人。

”②以色列的滴灌式灌溉农业取得了巨大成功,但它毕竟属于“一年之计”,相对于“终身之计”的“树人”而言,当然要简单的多,也更容易取得成效。

我们所说的滴灌式教育,就是要解决“树人”的问题,所以任务更加艰巨,需要付出更大的努力。

只要我们坚持不懈、持之以恒,创造性地开展好这一具有创新性的工作,就必定能够取得预期的成效。

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