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土壤水分亏缺条件下根源信号ABA参与作物气孔调控的数值模拟

阳园燕  
【摘要】:干旱胁迫是植物逆境最普遍的形式,植物的进化发展形成了多种适应干旱胁迫的机理。以根源信号ABA(脱落酸)参与作物气孔行为调控为代表的根冠通讯学说得到了大量证据的支持和论述。 目前,国内外学者建立的根源信号调控作物气孔行为的气孔导度模型采用Penman-Monteith方程计算作物蒸腾,并在考虑ABA的产生时假定根区土壤水势及根水势是均一的。针对利用Penman—Monteith方程计算作物蒸腾的精度不够高且参数不易获得的局限,以及土壤水势和根水势因土壤水分状况不同而随土壤深度变化的大田实际情况,本文引入根系吸水模型计算作物蒸腾,与原气孔导度模型嵌套,同时在ABA的产生项中考虑根系吸水函数和根系分布密度函数,改进ABA参与作物气孔行为调控的气孔导度模型。 所选取的改进后Feddes根系吸水模型验证结果表明,该模型较好的反映了土壤不同层次水分变化及根系吸水强度的变化。由于充分考虑了根区土壤水势和根长密度在土壤剖面的分布对于根系吸水强度的影响,对不同土壤水分状况和根系密度分布情况下的土壤水分变化模拟较好。与实测值的总体偏差分别为7.23%和6.15%,可作为根系吸水模型结果输入ABA参与气孔行为调控的气孔导度模型中,取代原模型中Penman—Monteith方程。 改进后的气孔导度模型对2002年7月27日的气孔导度日变化模拟结果与当同实测值比较,取得了较好的模拟效果。与假定土壤和根水势均一(假定1)、假定根系在土壤中上下两层根干重分别为30%和70%(假定2)两种情况的模拟结果对比表明,根系吸水模型中充分考虑不同层次土壤水分状况,根系的根水势,以及根长密度在土壤不同层次的分布,能够更为精确的描述当土壤出现水分亏缺时根系合成ABA的量,各层根系蒸腾流中ABA浓度,木质部ABA浓度,以及最终ABA参与气孔行为的调控作用。 根系吸水模型与ABA参与气孔行为调控的气孔导度模型的嵌套的初步探讨,在原有模型基础上做了一定改进,为优化作物根冠通讯学说,使土壤水分变化、植物对水分亏缺(包括大气水分亏缺和土壤水分亏缺)的生理响应、植物水分利用等成为一个有机整体,完善植物对土壤干旱和大气干旱的响应机制奠定理论基础。


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