灌溉方式對(duì)紅富士蘋(píng)果根系水分生理特性影響的研究.pdf

1、蘋(píng)果是世界上栽培面積最廣的四大水果之一,我國(guó)蘋(píng)果的栽培面積和產(chǎn)量均居世界第一,但蘋(píng)果生產(chǎn)區(qū)主要分布在我國(guó)的干旱半干旱地區(qū),干旱缺水是影響蘋(píng)果高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重要因素。根系是植物吸收水分、養(yǎng)分的主要器官,當(dāng)受到土壤水分脅迫時(shí),根系首先感受到并發(fā)生生理生化反應(yīng),以及傳遞信號(hào)到地上部,使整個(gè)植株對(duì)水分脅迫做出反應(yīng),以適應(yīng)環(huán)境的變化。根系的生長(zhǎng)、代謝和活力變化直接影響地上部的生長(zhǎng)發(fā)育。為此,于2007-2010年以8a生長(zhǎng)富2號(hào)蘋(píng)果為試材,通過(guò)3／4

2、、1／2、1／4交替灌溉、1／2固定灌溉、常規(guī)畦灌和全根系干旱6個(gè)處理,對(duì)不同灌溉方式下紅富士蘋(píng)果的根系水分生理特性等進(jìn)行了研究。主要研究結(jié)果如下:
　　 1.不同灌溉方式中,常規(guī)畦灌的土壤體積含水量在各時(shí)期最高,全年平均為23.20％,與1／2固定灌溉的灌溉區(qū)無(wú)顯著差異,顯著高于其他處理；3／4、1／2、1／4根系體積交替灌溉全年平均值分別為19.66％、19.80％、19.98％,三者之間差異不顯著,且顯著低于常規(guī)畦灌和1／

3、2根系體積固定灌溉的灌溉區(qū)；1／2根系體積固定灌溉的未灌溉區(qū)和全根系干旱處理的年平均土壤體積含水量分別為15.58％和15.83％,極顯著低于其他處理。
　　 2.紅富士蘋(píng)果7月份和8月份的日平均液流速率分別為6.82 cm·h-1、6.12 cm·h-1,顯著高于其它月份。常規(guī)畦灌的樹(shù)干單位面積液流通量最大,為7.907 kg·cm-2·d-1,與3／4交替灌溉無(wú)顯著差異；同時(shí),3／4交替灌溉的液流通量與1／2交替灌溉和1／2

4、固定灌溉差異不顯著；全根系干旱的液流通量最小,為4.857 kg·cm-2·d-1,與1／4交替灌溉無(wú)顯著差異。液流速率與根系土壤體積含水量呈正相關(guān)。
　　 3.不同灌溉方式中,在0～20cm、20cm～40cm、40cm～60cm、60cm～80cm土層中每網(wǎng)格內(nèi)(20cm×20cm)各類(lèi)型根系總量分別以1／2交替灌溉、3／4交替灌溉、3／4交替灌溉、全根系干旱最多。全根系干旱各類(lèi)型根系總量在0～20cm、20cm～40cm、

5、40cm～60cm的均最少,分別為47.3條、94.2條、67.8條,3／4交替灌溉在60cm～80cm土層最少,為25.5條。各處理在4個(gè)土層中每網(wǎng)格內(nèi)(20cm×20cm)根系均以直徑<2mm的最多,直徑>5mm的最少。不同灌溉方式中,在0～20cm土層,1／2交替灌溉的直徑<2mm的根系最多,為127.7條；1／2固定灌溉的灌溉區(qū)直徑2mm～5mm的根系最多,為19.3條,1／4交替灌溉的直徑>5mm根系最多,為0.8條。在20c

6、m～40cm土層中,3／4交替灌溉的直徑<2mm的根系最多,為123.1條；3／4交替灌溉的直徑2mm～5mm的根系最多,為20.2條:常規(guī)畦灌直徑>5mm根系最多,為12.5條。在40cm-60cm土層中,1／2交替灌溉的直徑<2mm的根系最多,為76.8條；3／4交替灌溉的直徑2mm～5mm的根系最多,為10.4條；常規(guī)畦灌直徑>5mm根系最多；為8.7條。在60～80cm土層中,1／2固定灌溉的未灌溉區(qū)的直徑<2mm的根系最多,為

7、40.6條；全根系干旱的直徑2mm～5mm的根系最多,為6.8條；1／2固定灌溉的未灌溉區(qū)>5mm根系最多,為4.6條。不同灌溉方式中,3／4交替灌溉的各類(lèi)型根系干重總量最大,為57.3 mg·cm-3,為常規(guī)畦灌的1.34倍,全根系干旱的根系干重總量最小,為24.8 mg·cm-3。1／2交替灌溉的直徑<2mm根系最多,為16.1mg·cm-3；1／4交替灌溉的直徑2mm～5mm根系最多,為14.3 mg·cm-3；3／4交替灌溉的直

8、徑>5mm根系最多,為28.1 mg·cm-3。不同灌溉方式中,常規(guī)畦灌的根毛長(zhǎng)度最小,為0.118 mm,與1／2固定灌溉的灌溉區(qū)無(wú)顯著差異；3／4、1／2、1／4交替灌溉各灌溉部位平均根毛長(zhǎng)度分別為0.233 mm、0.244 mm、0.290 mm,顯著高于1／2固定灌溉、常規(guī)畦灌和全根系干旱,其中1／4交替灌溉的根毛長(zhǎng)度最大,為常規(guī)畦灌的2.50倍。1／2固定灌溉的未灌溉區(qū)和全根系干旱的根毛密度分別為159.2條／mm3、164

9、.3條／mm3,兩者極顯著低于其他灌溉部位；3／4、1／2、1／4交替灌溉各灌溉部位平均根毛密度分別為269.2條／mm3、287.5條／mm3、249.1條／mm3,極顯著高于其他處理,其中1／2交替灌溉的未灌溉區(qū)根毛密度最大,為常規(guī)畦灌的1.58倍。適度干旱可促進(jìn)根系發(fā)育。
　　 4.不同灌溉方式中,常規(guī)畦灌和1／2固定灌溉的灌溉區(qū)均有完整細(xì)胞結(jié)構(gòu),細(xì)胞核完整,核膜清晰,核質(zhì)濃厚、均勻,而1／2固定灌溉的未灌溉區(qū)與全根系干旱

10、的細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化,細(xì)胞整體結(jié)構(gòu)不完整,細(xì)胞質(zhì)濃度降低,細(xì)胞內(nèi)含物嚴(yán)重降解,質(zhì)壁分離明顯,細(xì)胞質(zhì)膜局部發(fā)生內(nèi)陷。在3／4、1／2、1／4交替灌溉中除了1／4交替灌溉的未灌溉區(qū)細(xì)胞核結(jié)構(gòu)不完整,核膜開(kāi)始解離外,其他部位的根系細(xì)胞均具有較高的完整性。
　　 5.不同灌溉方式中,3／4交替灌溉在各時(shí)期的平均根系活力最高,為236.39μg·g-1·h-1,與1／2交替灌溉和常規(guī)畦灌無(wú)顯著差異。不同灌溉方式中全根系干旱的根系A(chǔ)BA和

11、IAA含量在各時(shí)期均顯著高于其他處理,兩者的年均值分別為5.977μg·g-1、1.073μg·g-1；3／4、1／2、1／4交替灌溉和1／2固定灌溉的根系A(chǔ)BA和IAA含量在各時(shí)期的平均值分別為1.97μg·g-1、2.45μg·g-1、2.36μg·g-1、3.41μg·g-1和0.51μg·g-1、0.58μg·g-1、0.69μg·g-1、0.72μg·g-1,其中,3／4交替灌溉的根系A(chǔ)BA和IAA含量顯著低于其他根系分區(qū)處理

12、；根系A(chǔ)BA和IAA含量與土壤相對(duì)含水量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。不同灌溉方式中常規(guī)畦灌的根系GA3和ZT含量在各時(shí)期均最高,其年均值分別為38.90μg·g-1、0.831μg·g-1；3／4、1／2、1／4交替灌溉和1／2固定灌溉的根系GA3和ZT含量在各時(shí)期的平均值分別為34.2μg·g-1、32.5μg·g-1、31.7μg·g-1、28.1μg·g-1和0.64μg·g-1、0.61μg·g-1、0.60μg·g-1、0.52μg·g-1

13、,其中,3／4交替灌溉的根系GA3和ZT含量顯著高于其他根系分區(qū)處理,1／2和1／4交替灌溉無(wú)顯著差異；1／2固定灌溉的未灌溉區(qū)和全根系干旱的根系GA3和ZT含量隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低；根系GA3和ZT含量與土壤相對(duì)含水量呈正相關(guān)關(guān)系。不同灌溉方式中全根系干旱的根系脯氨酸和可溶性糖含量在各時(shí)期均最高,年均值分別為45.00μg·g-1、879.1μg·g-1,1／2固定灌溉的未灌溉區(qū)和全根系干旱的脯氨酸和可溶性糖含量隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)逐

14、漸增加,均在果實(shí)成熟期均達(dá)到最高。不同灌溉方式中常規(guī)畦灌的根系SOD、POD、CAT活性在各時(shí)期均較低,其年均值分別為21.99 OD·g-1、45.25 OD·g-1、8.48 mg·g-1,3／4、1／2、1／4交替灌溉的根系SOD、POD、CAT活性均隨灌溉體積的減少逐漸增強(qiáng)；1／2固定灌溉的未灌溉區(qū)和全根系干旱的SOD、POD、CAT活性顯著高于其他灌溉部位,并且隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)活性逐漸增強(qiáng),SOD活性在果實(shí)膨大期達(dá)到最大值,分

15、別為95.75OD·g-1、108.29 OD·g-1,POD、CAT活性在果實(shí)成熟期達(dá)到最大值,分別為130.13OD·g-1、134.62 OD·g-1和30.72 mg·g-1、29.37 mg·g-1。不同灌溉方式中全根系干旱的根系MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率在各時(shí)期均最高,年均值分別為8.9 nmol·g-1、39.9％,其與1／2固定灌溉的未灌溉區(qū)隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)而升高；3／4、1／2、1／4交替灌溉和1／2固定灌溉的根系MDA含

16、量和相對(duì)電導(dǎo)率在各時(shí)期的平均值分別為5.22 nmol·g-1、5.27nmol·g-1、6.51nmol·g-1、6.39nmol·g-1和18.43％、20.69％、19.39％、23.15％,其中1／2與3／4交替灌溉的根系MDA含量無(wú)顯著差異,1／4、1／2、3／4交替灌溉的相對(duì)電導(dǎo)率之間無(wú)顯著差異。不同灌溉方式中常規(guī)畦灌的根系可溶性蛋白質(zhì)含量在除果實(shí)膨大期外的其他時(shí)期均最低,其在果實(shí)膨大期達(dá)到最大值,為1.437 mg·g-1

17、；3／4、1／2、1／4交替灌溉和1／2固定灌溉的根系可溶性蛋白質(zhì)含量在各時(shí)期的平均值分別為1.74mg·g-1、1.69 mg·g-1、1.82 mg·g-1、1.79 mg·g-1,3／4和1／2交替灌溉差異不顯著。在蘋(píng)果的根系組織中,分生區(qū)和伸長(zhǎng)區(qū)的細(xì)胞中ABA含量最高,干旱脅迫可以導(dǎo)致根細(xì)胞中ABA含量明顯上升,其中分生區(qū)和伸長(zhǎng)區(qū)細(xì)胞最為敏感,而且細(xì)胞中的ABA由細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中逐漸轉(zhuǎn)移到細(xì)胞壁、質(zhì)膜和核膜上；另外,導(dǎo)管細(xì)胞的細(xì)

18、胞質(zhì)中也有大量的ABA存在。
　　 6.不同灌溉方式中,3／4交替灌溉的新梢長(zhǎng)度與常規(guī)畦灌在整個(gè)生長(zhǎng)期均無(wú)顯著差異,兩者在6月底以后顯著高于其他處理；常規(guī)畦灌、3／4、1／2、1／4交替灌溉、1／2固定灌溉、全根系干旱6個(gè)處理的新梢長(zhǎng)度到9月17日分別為:58.35 cm、56.53 cm、47.13 cm、39.15 cm、45.31 cm、35.60 cm,常規(guī)畦灌新梢長(zhǎng)度最大,與3／4交替灌溉無(wú)顯著差異,1／2交替灌溉與1

19、／2固定灌溉差異不顯著。到9月25日常規(guī)畦灌、3／4、1／2、1／4交替灌溉、1／2根系體積固定灌溉、全根系干旱6個(gè)處理的果實(shí)體積分別為:258.4cm3、244.2 cm3、240.4 cm3、209.5 cm3、215.8 cm3、169.6cm3,3／4交替灌溉和1／2交替灌溉差異不顯著,兩者的果實(shí)體積顯著高于1／4交替灌溉、1／2固定灌溉和全根系干旱。
　　 7.不同灌溉方式中,常規(guī)畦灌的果實(shí)單株產(chǎn)量最高,為80.12

20、kg／株,與3／4根系體積交替灌溉無(wú)顯著差異；1／2交替灌溉的單株產(chǎn)量比常規(guī)畦灌低7.10％,但與3／4交替灌溉無(wú)顯著差異；1／4交替灌溉的單株產(chǎn)量比常規(guī)畦灌低18.41％。1／4交替灌溉的可溶性糖含量最高,為13.84％,與1／2交替灌溉無(wú)顯著差異?？傻味ㄋ岷恳猿Ｒ?guī)畦灌最高,為0.3268％,極顯著高于1／2交替灌溉和1／2固定灌溉,其中,1／2交替灌溉的可滴定酸含量最低。1／2交替灌溉的糖酸比最高,為44.56,與1／4交替灌溉無(wú)