水分和光質(zhì)對玉米氣孔行為、植株生長及水分利用的影響.pdf

1、人工模擬環(huán)境下種植糧食作物的可行性研究是當前國際農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域的前沿，對未來發(fā)展垂直農(nóng)業(yè)替代有限的耕地資源生產(chǎn)糧食，保障全球人口激劇增長背景下的食物安全具有重要意義。為了探明光質(zhì)與水分耦合調(diào)控影響作物生長和水分利用的作用機制，本文以華北普遍種植的夏玉米為研究對象，采用旱棚滲濾池和生長箱盆栽試驗相結(jié)合的方法，利用LI-6400光合儀研究了干旱和充分供水條件下玉米葉片氣孔行為對光質(zhì)變化的瞬時響應(yīng)規(guī)律;在此基礎(chǔ)上設(shè)置不同紅藍光組合，分析了干旱和

2、充分供水條件下光質(zhì)對玉米生理生態(tài)特性、植株生長、耗水過程及水分利用效率的影響機制，以期為未來人工光環(huán)境下作物生長和水分消耗的最優(yōu)調(diào)控提供理論依據(jù)。本研究得到如下主要結(jié)果:
　　(1)通過旱棚滲濾池試驗，揭示了不同水分條件下玉米葉片氣孔導度(Gs)、光合速率(Pn)和蒸騰速率(Tr)對紅藍光比變化的瞬時響應(yīng)規(guī)律。在灌水(W)和不灌水(D)條件下，針對3個主要生育期（拔節(jié)期、抽雄期和灌漿期選擇典型日）夏玉米（鄭單958），測定時設(shè)定了

3、5種比例的紅藍光組合(即B/(R+B)分別為0、25％、50％、75％和100％）。與D處理相比，W處理的葉片平均Gs、Pn和Tr在抽雄期明顯較高，在拔節(jié)期和灌漿期差異不顯著;不論何種水分處理，葉片Gs、Pn和Tr均表現(xiàn)為單色紅光照射時最大，隨著藍光所占比例的增加，各指標均有不同程度的降低;在3個主要生育期內(nèi)，葉片光合速率(Pn)均與總輻射(Q)呈顯著負相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)。
　　(2)通過恒溫恒濕環(huán)境下生長箱玉米盆栽試驗，設(shè)

4、定兩種水分(W、D)、5種紅藍光組合（R、R/B=3、1、1/3和B），研究結(jié)果表明:無論何種水分處理，玉米在R/B=1處理Pn最大，株高為R最大，大致呈隨著R/B增加呈上升趨勢;干重表現(xiàn)為R/B=1最大，R/B=3次之，且復合光＞R＞B;生物量水分利用效率(WUEb)表現(xiàn)為R/B=3、1和R處理的顯著高于其他處理。對于W水分處理，Gs、Tr的大小趨勢表現(xiàn)為R/B=1/3＞B＞R; R/B=1處理的葉綠素含量、葉面積最大，R/B=3處理

5、的根冠比最大;在整個觀測期耗水量隨著藍光比例增加而增加。對于D水分處理，Gs、Tr、葉綠素含量、葉面積在R/B=1處理最大，R/B=3次之;根冠比表現(xiàn)為R/B=3最大，R/B=1次之，R/B=1、1/3處理的耗水量最大，但各指標均表現(xiàn)為復合光＞R＞B。由此，試驗二:高紅光比例(R/B=3、1)處理有利于玉米的生長、生物量的累積以及水分利用效率的提高。
　　(3)在上述試驗初步篩選出最佳紅藍光配比區(qū)間的基礎(chǔ)上，保持溫濕度和水分條件一

6、致，設(shè)定2個灌溉水平(W、D)和6種紅藍光組合（CK，R/B=1、4、8、12和16），研究揭示了弱藍光環(huán)境下R/B對玉米生理生態(tài)特性、植株生長、耗水過程及水分利用效率的影響規(guī)律。水分、R/B的獨立作用對玉米耗水量、生物量、WUEb影響極顯著(P＜0.01)，水分和R/B耦合作用對作物耗水量、生物量、WUEb影響顯著(P＜0.05)。無論何種水分處理，從節(jié)水、高產(chǎn)角度來看，R/B=16時為最佳組合。另外，WUEb與生物量呈正線性相關(guān)，與