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干旱胁迫和不同土壤钾水平下烟草植株钾的分布及其抗旱性研究

魏永胜  
【摘要】: K+是作物体内最主要的渗透调节物质,含量高、分布广、移动性强、再利用率高,在作物——水分关系中有着重要的作用。许多研究表明,合理施用钾肥可改善作物体内钾素营养状况,提高水分利用率(WUE),增强抗旱性。目前人们普遍认为钾主要通过渗透调节作用增强作物的抗旱性,但对干旱条件下钾如何影响水分在作物体内进行重新分配,以及钾在作物体内进行重新分配的原因研究不多。本文以喜钾作物烟草(Nicotiana Tabacun)品种NC89为供试材料,通过盆栽试验(土娄土),对干旱胁迫下K+在烟草植株各部位的分布、K+在叶肉细胞的液泡、线粒体、叶绿体中之间的分配及钾对烟草的膜透性、叶绿素含量、叶片保水力、脯氨酸含量、光合速率、蒸腾速率、胞间CO2浓度等生理指标进行测定,从钾在在烟草植株各部位的分布及在叶肉细胞内不同区域的分布对水分再分配及烟草抗旱性进行了研究。 试验设低、中、高三个钾处理,氮、磷、钾施入量分别为N:P2O5:K2O=0.2:0.2:0(g·Kg-1干土) N:P2O5:K2O=0.2:0.2:0.4、N:P2O5:K2O=0.2:0.2: 0.8,在钾处理的基础上设正常供水和干旱2个处理,正常供水(W1)含水量为最大田间持水量的75±5%,干旱处理(W2)为最大田间持水量40±%。在烟苗长至8叶1心时进行水分处理,并采取称重法进行水分控制,使土壤含量始终保持在一个基本不变的水平上(恒定水分处理)。同时进行持续干旱处理,对正常供水处理的植株停止供水,使土壤含水量自然下降,定期测定土壤含量并测定相关生理指标。 试验研究结果表明: (1)对于植株而言,无论是适宜水分状态还是干旱胁迫,烟草叶片均是k+含量最高的器官,而叶脉是k+含量最高的部位,可达到叶肉组织、根及茎的3~5倍,在抗旱中起到了“k+库”和“水库”的作用,并在一定程度上决定了叶肉细胞渗透调节能力的大小。 对叶肉细胞而言,细胞中以液泡含钾量所占比例最高,干旱胁迫处理均低于正常供水。恒定水分的干旱胁迫条件下,叶绿体所分配的钾高于线粒体,而水分逐渐降低条件下,叶绿体含钾量所占比例要低于线粒体。 (2)干旱胁迫初期,烟草植株各部位k+含量的明显变化是上部器官对下部器WP=4官争夺的结果,而长期处于恒定水分的干旱胁迫条件下,叶片k+含量明显增加,更主要的原因可能是加强了根对k+的吸收,而且转运能力加强,从而造成在根部滞留的k+量减少。 (3)干旱胁迫下,不施钾处理光合速率的降低是非气孔因素造成的,而高钾(F3)与中等钾水平(F2)相比光合速率的降低可能更多的原因来自于气孔因素。同时高钾可以增强气孔的调节能力,但气孔开度变化过大(或反应过于敏感)对产量是无益的。烟叶产量与蒸腾是分不开的,增施钾肥对水分利用率的提高有一定帮助。并且无论是正常供还是干旱胁迫处理烟草叶片的k+含均与脯氨酸含量呈负相关,并可增加膜透性。 (4)无论是干旱胁迫还是正常供水,烟草根系的生长均可以提高土壤磷、Fe、Mn、B的有效性能,增施钾肥均可以提高烟草对土壤B的利用率,但不同钾水平对烟草根系吸收其它元素的影响较水分的影响小。 (5)干旱胁迫下,氮、磷、钾施入量为N:P2O5:k2O=0.2:0.2:0.4(g·kg-1干土)烟草植株有较强的抗旱性并获得较高的产量,而正常供水条件下,氮、磷、钾施入量为N:P2O5:k2O=0.2:0.2:0.8 (g·kg-1干土)时产量最高,并且当土壤水分较低且恒定时可提高烟草叶片的含钾量。


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