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水稻分蘖后期水分亏缺补偿节水技术的生理生态机制研究

周磊  
【摘要】:作物在遭受水分胁迫后复水,其生长会得到一定程度补偿,如果水分处理适当,会弥补胁迫期间所受的生长损失,甚至出现超补偿效果。作物这种缺水补偿节水机制对农业生产具有重要的理论意义和应用价值。本论文通过在水稻分蘖后期设置一系列不同的水分干旱梯度和密度梯度,处理结束后在同一时间复水,研究干旱期间及复水后的生理生态变化响应,探究其内在的补偿节水机理。 本研究的水分处理分为干旱5天、10天和充分供水三个水平,密度分别为15株/m2、45株/m2和90株/m2。实验期间分别测定水稻的分蘖数、株高、生物量、籽粒重等形态学指标,光合作用、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素含量等生理指标,RuBP羧化酶和PEP羧化酶活性等分子指标,研究水稻分蘖后期的水分亏缺补偿节水的变化规律。结果显示: (1)在水稻分蘖后期进行水分调控,可以减少水稻的无效分蘖和生长冗余,有利于提高水稻的产量和水分利用效率。在水分亏缺和复水期间我们定期测定了水稻的分蘖数目,并在收获后测定其地上生物量、产量和收获指数等指标。在水稻收获时,经过水分干旱处理的地上生物量要低于对照,产量高于对照或有少量降低,收获指数则均高于对照。 (2)水稻分蘖后期进行适当的水分胁迫,在生理生态方面存在着明显的补偿效应,且受阈值限制。在控水期间,水稻的光合作用、蒸腾速率和气孔导度在超出其承受的阈值后均显著降低,水稻分蘖数减少,地上生物量生长被抑制,地下生物量和根冠比增大。在复水之后,水稻的光合作用、蒸腾速率和气孔导度升高,地上生物量得到补偿生长,地下生物量和根冠比降低。 (3)水分胁迫可能诱导产生水稻的C4光合途径。在水分胁迫期间,RuBP羧化酶和PEP羧化酶的活性得到提高,在复水之后,Rubp羧化酶、PEP羧化酶活性在一定时间内仍高于对照,这对同化物质的合成和积累补偿起着重要作用。 通过水稻分蘖后期的水分和密度处理,我们认为中等密度45株/m2干旱10天左右的水分亏缺补偿节水效果最好。实验期间对水稻的光合作用相关参数、光合酶活性等生理分子变化机制的研究为水稻水分亏缺补偿节水提供了理论支持。


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