基于水分控制的切花百合生长预测模型

光合作用与干物质生产是观赏植物外观品质形成的基础。水分是影响植物光合作用与干物质生产的重要因子。为定量研究水分对切花百合光合作用与干物质生产的影响,以切花百合品种‘索邦’(Lilium‘Sorbonne’)为试验材料,于2009年3月至2010年1月在南京的连栋温室内开展了不同定植期和不同水分处理的栽培试验,以基于光温的温室花卉生长动态预测模型为基础,定量分析了不同定植期和不同水分处理条件下切花百合叶面积指数、光合速率和干物质生产的动态影响,并确定了切花百合正常生长的临界基质水势,建立了基质水势对切花百合光合速率和干物质生产影响的动态预测模型。结果表明,本文所建模型对切花百合叶片最大总光合速率和植株总干质量的预测效果较好,模型对叶面积指数、叶片最大总光合速率和植株干物质量的预测值与实测值之间的决定系数(r2)分别为0.97,0.96,0.94,相对根均方差(rRMSE)分别为7.12%、4.37%、11.14%。该模型能较好地预测水分对切花百合叶片最大总光合速率和植株总干质量的动态影响,可为进一步优化切花百合生产的水分管理提供决策支持。     

氮素对长江中下游温室切花百合外观品质影响的模拟研究

氮素是影响花卉生长与外观品质的重要营养元素。定量研究氮素对温室切花百合外观品质的影响,可为切花百合氮素管理提供决策支持。以百合‘索邦’和‘西伯利亚’为材料,根据不同定植期、生长中后期不同速效氮素水平处理试验,以冠层累积吸收辐热积(PTI)为发育尺度,以现蕾期叶片累积氮含量为植株氮素特征指标,定量分析氮素对切花百合外观品质指标(叶面积指数、株高、出叶数、第1花蕾长度与第1花蕾直径)和出花率的动态影响。在此基础上,建立氮素对切花百合外观品质影响的模拟模型,并用独立的试验数据对模型进行检验。结果表明,模型对叶面积指数、株高、出叶数、第1花蕾长度、第1花蕾直径、一级花、二级花、三级花和四级花的预测效果较好,预测值与实测值之间基于1∶1线的决定系数(r2)分别为0.92、0.85、0.86、0.91、0.88、0.88、0.88、0.91和0.91,相对回归估计标准误(rRMSE)分别为0.09、0.10、0.14、0.13、0.12、0.18、0.15、0.18和0.21。研究建立的模型为长江中下游地区温室切花百合生产中氮素的优化管理提供了模型工具,也为露地栽培切花百合生产中氮素的优化管理提供了参考。     

红光与远红光比值对温室切花菊形态指标、叶面积及干物质分配的影响

以切花菊品种‘神马’(Chrysanthemum morifolium Ramat ‘Jinba’)为试材,于2010-2011年设计不同红光(R: (660 ±10) nm)与远红光(FR: (730±10)nm)比值(R/FR分别为0.5、2.5、4.5、6.5)的LED灯照射处理,研究不同R/FR值对温室切花菊形态指标、叶面积形成及干物质分配的影响。结果显示R/FR=2.5处理的植株叶片数、株高、茎粗、花径、叶面积及总干重均为各个处理中最高,R/FR=0.5处理的节间最长。所有R/FR处理的单株地上干物质重量与光质处理天数呈指数-线性模型。随处理天数的增加不同R/FR值处理菊花植株地上部分及地下部分干物质分配指数差异均不显著,叶片和花的干物质分配指数随处理天数的增加分别呈降低和升高的趋势,茎干物质分配指数则呈现先升高后降低的趋势,R/FR=2.5处理下,菊花叶片干物质分配指数和花干物质分配指数最高,而茎干物质分配指数却为最低;R/FR=6.5处理茎干物质分配指数最高,叶片干物质分配指数最低;0.5处理花朵干物质分配指数最低,说明远红光比例增加能够促进干物质向茎中分配,R/FR=2.5处理利于干物质向花朵中分配。     

基于光温的温室多杆切花菊干物质生产与分配的预测模型

根据菊花生长对光温的反应,设计不同品种、不同单株主杆数、不同定植密度和不同定植日期的试验,构建了以生理辐热积(Physiological product of thermal effectiveness and PAR,PTEP)为尺度的温室多杆切花菊的干物质生产与分配预测模型,并用与建模相独立的试验数据对模型进行了检验.结果表明:随单位面积杆数增加,切花菊的单位面积地上干物质产量增加,单枝切花鲜重减少.所建模型对温室多杆切花菊的单株叶干重、茎干重、花干重和地上部分鲜重的预测值与实际观测值基于1:1线的决定系数(R2)分别为:0.96、 0.95、0.82和0.97,回归估计标准误(RMSE)分别为:0.863、1.005、0.201和10.190g ·株-1.模型模拟精度较高,可为温室切花菊栽培密度和保留杆数的优化调控提供理论依据.     

细叶百合的生物量和营养分配

 以栽培的2年生细叶百合（Lilium pumilum）为材料,于2000年的生长季从蕾期至种子成熟期进行6次取样,对其各器官生物量和氮、磷元素的配置进行了动态研究。结果表明,细叶百合虽然以种子繁殖为主,但在整个生长季用于生殖器官的生物量投资的比例并不很大,大量干物质分配到地下器官鳞茎中（平均为60.17%）;茎、叶的生物量分配比例仅次于鳞茎;雄蕊生物量分配比例明显高于雌蕊。在叶萌动及展叶初期植株全氮百分含量最高;从春季萌动至秋季果实成熟,叶中的氮呈逐渐递减的趋势;茎和生殖器官的全氮含量在蕾期最大;生殖器官与叶、鳞茎的全氮含量相关显著。磷在生殖器官的含量较高,这与磷在植物有性生殖过程中的重要作用相一致;生殖器官与茎的全磷含量相关显著。地下器官全氮、全磷随季节变化有增多的趋势;地上各器官全氮、全磷相关显著,随季节变化有明显减少的趋势。     

氮素对日光温室独本菊品种‘神马’干物质分配影响的模拟

 为定量研究氮素对日光温室独本菊(Dendranthema morifolium)干物质分配的影响, 该研究以独本菊品种‘神马’为试验材料, 于2005年10月～2006年7月在北京日光温室内进行了不同定植期和不同氮素水平的栽培试验, 以生理辐热积为发育尺度, 定量分析了氮素对独本菊品种‘神马’干物质分配指数动态的影响, 建立了氮素对日光温室独本菊品种‘神马’干物质分配影响的模拟模型, 并用与建立模型相独立的数据对模型进行了检验。结果表明, 独本菊品种‘神马’叶片累积氮含量最大值出现在现蕾期, 现蕾期叶片累积氮含量适宜值为1.62 g•m^–2。模型对日光温室独本菊品种‘神马’各器官干重预测结果较好, 茎、叶和花干重的预测值与实测值之间基于1:1线的决定系数分别为0.94、0.97和0.94, 相对预测误差分别为10.3%、5.76%和4.02%。该研究建立的模型可以根据温室内的气温、太阳辐射、日长和现蕾期叶片累积氮含量预测日光温室独本菊品种‘神马’各个器官干重随生育时期的动态变化, 从而为日光温室独本菊品种‘神马’生产中氮素的优化管理提供决策支持。     

短期干旱对水稻叶水势、光合作用及干物质分配的影响

采用盆栽水分试验,研究了不同生育期短期干旱处理对水稻叶水势、光合作用和干物质分配的影响．结果表明,干旱胁迫后,水稻叶水势低于对照,午后叶水势回升缓慢。凌晨叶水势随土壤含水量的降低而降低,表现为阈值反应。叶片净光合速率与凌晨叶水势密切相关,低于凌晨叶水势临界值,水稻叶片净光合速率急剧下降在水稻抽穗期和灌浆期叶片净光合速率显著下降的凌晨叶水势临界值为-1.04和-1．13MPa,对应的土壤含水量阈值分别为饱和含水量的61.0％和50．9％,土壤水势分别为-0．133和-0．240MPa干旱胁迫下单叶净光合速率的日变化规律表现为：胁迫较轻时,单叶净光合速率在正午附近出现低谷;胁迫严重时,净光合速率全天低于对照,且不及对照的一半。短期干旱后,水稻叶、根、穗的分配指数均降低,茎鞘的分配指数升高。本研究可为水稻节水灌溉管理和水分限制下水稻的生长模拟提供生理基础和理论依据。     

华北夏玉米干物质分配系数对干旱胁迫的响应

干物质分配系数反映作物各器官干物质的分配与积累,研究干物质分配系数对干旱胁迫的响应,是研究干旱胁迫对作物生长发育影响的基础.本文基于华北夏玉米主产省山东、河北和山西3个试验点2013—2015年田间水分控制试验资料,建立了夏玉米苗期、抽雄期、灌浆期3个主要发育阶段叶、茎、穗的干物质分配系数与土壤相对湿度的定量关系模型,分析了叶、茎、穗干物质分配系数对不同程度干旱胁迫的响应.结果表明: 3个阶段叶、茎、穗的干物质分配系数与土壤相对湿度均呈显著的一元二次关系.干旱胁迫下,叶片向外转运的干物质相对减少,叶干物质分配比例增加,并且在轻、中度干旱胁迫时的灌浆期(叶干物质分配系数增加0.04~0.09)以及重度干旱胁迫时的抽雄期(叶干物质分配系数增加0.17)响应最敏感.穗干物质分配系数对干旱胁迫表现为负响应,干旱胁迫越严重,分配系数越小,轻-重度干旱胁迫使穗干物质分配系数减小0.08~0.34.茎干物质分配系数对干旱胁迫的响应总体表现为灌浆期(正响应)＞抽雄期(负响应)＞苗期(负响应).     

干旱及复水对芭蕉芋干物质及氮磷钾积累与分配特征的影响

以抗旱性弱的‘兴芋-1’和抗旱性强的‘兴芋-2’芭蕉芋品种为材料,通过盆栽试验,研究了干旱及复水对芭蕉芋干物质以及N、P、K积累与分配的影响,以明确干旱条件下芭蕉芋干物质的构成特点及N、P、K吸收分配特性,为芭蕉芋节水高效栽培提供理论依据。结果表明:(1)干旱胁迫显著抑制了芭蕉芋的生长,降低了根茎、茎和叶中干物质积累及其在根茎中的分配,而促进了根中干物质积累与分配。(2)干旱胁迫显著降低了芭蕉芋对N、P、K的吸收和积累,且N、K的降幅大于P,同时也改变了N、P、K在各器官中的分配比例。(3)干旱胁迫条件下,N优先向芭蕉芋叶中分配,而P和K优先向根和叶中分配,同时这些变化存在品种差异,抗旱性强的‘兴芋-2’受影响程度小于抗旱性弱的‘兴芋-1’,但‘兴芋-2’根茎中K的分配率降幅大于‘兴芋-1’。(4)复水后芭蕉芋茎、叶恢复效果优于根茎,P吸收积累的恢复效果优于N和K,但短期复水的补偿效应仍不足以弥补干旱胁迫的伤害。研究发现,干旱胁迫增加了芭蕉芋根、叶中矿质元素的分配比例,增强其渗透调节能力,提高其耐旱性;干旱条件下抗旱性强的芭蕉芋品种‘兴芋-2’的K利用率低于抗旱性弱的品种‘兴芋-1’。     

东方百合LoABI1基因的克隆及表达分析

该研究以东方百合‘索邦’为材料,采用RT-PCR扩增方法克隆ABI1基因,对其进行了生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR检测其组织表达特性和低温处理过程及定植后的表达特征,以明确ABI1基因的功能特性,为解析百合ABA信号转导途径及其调控低温解除休眠过程的机理奠定基础。结果表明：(1)成功克隆得到东方百合LoABI1基因,其编码序列长度为1 341 bp,共编码446个氨基酸;LoABI1氨基酸序列中含有1个蛋白磷酸酶2C(PP2C)保守结构域。(2)系统进化分析显示,LoABI1蛋白与水稻PP2C家族成员OsPP2C06的同源进化关系最近,且与拟南芥AtABI1聚为一支,同属于PP2C基因家族中的A亚群。(3)亚细胞定位发现,LoABI1蛋白定位于烟草表皮细胞的细胞核和细胞质。(4)qRT-PCR荧光定量分析显示,LoABI1基因在百合茎生根、嫩茎、叶片及各花部组织中均有表达,且在幼嫩组织中表达量较高;LoAB1I基因在冷藏期间的表达量呈先升高后降低的趋势,并于冷藏期第5周达到峰值,但在定植期间持续下降且保持较低水平。(5)经4℃低温处理60 d的百合鳞茎在定植后14～28 d能...     

Growth,abscisic acid content,and carbon isotope composition in wheat cultivars grown under different soil moisture

Changes in dry matter accumulation and allocation, abscisic acid content and carbon isotope composition of three wheat cultivars from dry, middle and wet climate regions were recorded at full maturity after exposure to different watering regimes (100, 50 and 25 % field capacity). Compared with the wet climate cultivar, the dry climate cultivar showed lower stem height, total leaf area, total dry biomass and total grain dry mass, and higher root/shoot ratio, abscisic acid content and carbon isotope composition under all watering regimes. Both water-limited treatments significantly reduced leaf growth and increased dry matter allocation into the roots leading to a significant raise of root/shoot ratio in all cultivars tested. In addition, drought affected morphological and physiological properties more in the dry climate cultivar than in the wet climate cultivar.     

不同光照条件下三七幼苗形态及生长指标的变化

用遮阳网设置不同透光率(自然全光照的1%、3%、8%、12%和22%)处理,对不同光照条件下三七〔Panax notoginseng(Burk.)F.H.Chen〕幼苗形态指标(株高、冠幅、块根长、主根长、块根直径、茎基径、单株须根数和单株须根长)、干物质积累(不同器官干质量)和分配以及叶片性状(单株叶面积、比叶面积和叶绿素相对含量SPAD值)的变化进行了研究。结果表明:在透光率不同的条件下三七幼苗的形态指标、不同器官干质量及分配以及叶片性状均有明显变化。其中,块根直径、单株须根长、单株须根数、不同器官(块根、须根、根、叶片和茎)干质量和植株总干质量均随透光率增大逐渐提高;株高在透光率22%条件下最高;冠幅和单株叶面积在透光率3%条件下最大;主根长、茎基径、根冠比、根质比及SPAD值均在透光率8%条件下最高;茎质比和叶质比在透光率3%和1%条件下较大;比叶面积随透光率增大逐渐降低。综合分析结果揭示:三七是一种典型的喜阴植物,种植过程中适当遮阳有利于其生长和干物质积累,其中透光率8%对三七幼苗生长较为适宜。     

不同生长阶段苘麻生物量分配对种群密度和土壤水分的响应

通过研究不同生长阶段下植物生物量分配对土壤水分和种群密度的响应,揭示植物同时应对生物与非生物环境因子的策略。本研究在田间条件下对1年生草本植物苘麻（Abutilon theophrasti）进行加水和对照2种水分处理,每种处理下进行低、中、高3种种植密度处理,分别在生长20、50 d时测量植物根、茎、叶片、叶柄和繁殖（花和果实）生物量,探讨在不同生长阶段苘麻生物量分配如何响应于密度和水分。结果表明：植物生长20 d时,在加水处理中,与低密度相比,中密度提高了根生物量比率19.4%和根冠比21.5%,降低了叶生物量比率34.4%;未加水处理（对照）中生物量分配对密度的响应不显著;50 d时,对照处理下,高密度相对于低密度降低了总生物量63.5%,2种水分处理下高密度都降低了根冠比和根生物量比率,提高了茎生物量比率,不影响总生物量和其他器官生物量分配。结果说明施加水分前期更容易促进根生物量分配对密度的积极响应（增大）,后期减缓高密度对总生物量的不利影响（降低）。生物量分配对密度的响应取决于种内相互作用的强度,早期适中水平的相互作用更容易产生地下促进作用,促进根部的积极响应。中密度下适中的种内相互作用也可以促进根生物量分配和总生物量对水分增加的积极响应。生长阶段可以通过影响植物个体大小而改变植物相互作用强度,进而改变生物量分配对密度和水分可用性的响应。     

膜下滴灌水氮调控对南疆棉花产量及水氮利用率的影响

为探明水氮调控对膜下滴灌棉花的生长特性、产量构成因素以及水氮利用效率的影响,设置了3个灌溉水量和5个氮素水平进行大田棉花膜下滴灌试验.结果表明: 随着灌溉水量的增加,棉花的株高、主茎叶数、果枝数和叶面积指数显著增加,棉花叶、茎干物质积累增加,但抑制了根系生长,与低(4950 mm·hm^-2)和高(6750 mm·hm^-2)灌水量处理相比,中灌水量(5850 mm·hm^-2)处理平均单株有效铃数和单铃质量分别增加0.96、0.4个和0.22、0.11 g.与其他施氮处理相比,施氮量为300 kg·hm^-2时棉花茎直径显著增加,促进了棉花蕾、铃和根系的发育,而且在灌水量为5850 mm·hm^-2条件下,棉花干物质由营养器官向生殖器官的分配比灌水量为4950和6750 mm·hm^-2处理分别增加5.1%和29.6%.灌溉水量对棉花产量有显著影响,对衣分率影响不显著,而施氮量对棉花产量和衣分率都有一定的影响,但灌溉水量过低会抑制氮肥增产效应的发挥.在本试验条件下,灌水量为5850 mm·hm^-2、施氮量为300 kg·hm^-2时,棉花生长健壮,株型结构优化,显著促进了干物质向生殖器官的运转,有效铃数、单铃质量和衣分增加,产量达到最高(6992 kg·hm^-2),水分利用效率和氮肥利用率分别达1.45 kg·m^-3和45.9%.     

Allometry of Salsola collina in response to soil nutrients,water supply and population density

The allometry of greenhouse‐grown Salsola collina Pall. in response to variation in soil nutrient content, water supply and population density has been compared. The results showed that the biomass allocation was size‐dependent. Root, stem, leaf and reproductive allocation showed a ‘true’ plasticity in response to soil nutrient variation. At low soil nutrient content, plants tended to allocate more biomass to the development of reproductive organs than to stem and leaf, but root allocation was consistent due to a tradeoff between the effects of plant size and soil nutrient content. The plasticity of stem allocation and reproductive effort was ‘true’, while the plasticity of root allocation was ‘apparent’, but there was no plasticity for leaf allocation in response to soil water variation. At lower soil water content, plants tended to allocate more biomass to the stem than to development of reproductive organs. With the exception of ‘apparent’ plasticity of root allocation, no plasticity was detected in biomass allocation when population density was varied.     

狭果鹤虱幼苗营养生长和生物量分配对凝结水梯度的响应

以新疆艾比湖湿地国家级自然保护区荒漠短命植物狭果鹤虱为研究对象,研究少凝结水、自然凝结水和倍增凝结水3个梯度下狭果鹤虱幼苗形态、生理响应对策及单株植物的干物质分配格局.结果表明: 随凝结水量增加,狭果鹤虱幼苗与叶片吸收水分有关的性状叶绿素相对含量、叶片水势、株高、冠幅、茎质量和叶质比均显著增高,而与根吸收和运输水分有关的性状主茎径、根长和根径无显著变化;株高和叶绿素相对含量对凝结水量的响应最迅速;不同凝结水梯度下,狭果鹤虱幼苗对茎的生物量投入比例无显著差异,但随幼苗生长,3个梯度植物的根质比均逐渐下降,少凝结水处理植株降幅相对较小.狭果鹤虱幼苗主要通过改变地上部分性状响应凝结水量的变化,叶片光合潜力和干物质比重随凝结水量增加而显著增加.     

钻形紫菀开花期种群构件的生物量分配

在野外用样方法,选取60株钻形紫菀(Aster subulatus Michx.)开花植株,进行根、茎、叶及花等构件的生物量及其物质分配关系的研究.结果表明:钻形紫菀开花期构件生物量为茎>花>根>叶,其变异系数分别为57.15%、64.66%、57.65%和55.2%,具有较大表型可塑性;在各构件物质分配变异系数中,花生物量分配的变异系数相对较大,说明其调节生殖分配的能力较强;植株高度与各构件生物量呈显著的正相关性,随着各构件生物量的增加均呈幂函数形式增加;花生物量分配与总生物量呈显著的正相关性,其余构件生物量分配均与总生物量及花生物量分配呈负相关性,物质分配由营养构件、支持构件、光合构件向生殖构件转移.反映出钻形紫菀具有自我调节生长力的分配策略,对异质环境具有较强适应能力.     

丛枝菌根真菌延长百合切花观赏期作用机制的初步研究

为初步探究丛枝菌根(arbuscularmycorrhizal,AM)真菌促进百合生长并延长瓶插过程中切花观赏期的作用机制,于温室盆栽条件下对百合Lilium brownii进行摩西斗管囊霉Funneliformis mosseae和变形球囊霉Glomusversiforme单一接种或者共同双接种处理。结果表明,共同接种F.mosseae和G.versiforme的百合地上部干重和地下部干重均显著高于不接种对照,分别增加了60%和58%。与不接种对照相比,接种F. mosseae和G. versiforme处理的百合根尖数、根系长度、分叉数、表面积和根系体积分别比对照增加123%、128%、182%、118%和232%。切花瓶插期间,接种AM真菌处理的百合切花水分平衡值和鲜重变化率显著高于对照处理;乙烯释放速率和呼吸速率显著低于对照,瓶插5d时达到乙烯峰值5.4μL/*g·h (FW)+,共同接种F. mosseae和G. versiforme处理的百合切花乙烯释放速率比对照降低30%;呼吸速率则在瓶插1d时达到峰值0.7μL/*g·h (FW)+,共同接种比对照降低37%;百合花瓣内超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量比对照分别提高19%、32%、52%和26%。百合花瓣内N、P、K、Mg、Ca、Fe和Zn含量均显著高于不接种对照处理,Mn和Cr含量则低于对照;共同接种处理的百合瓶插寿命增加了3d,最佳观赏时间比对照延长2d。结论认为共同接种F. mosseae和G. versiforme处理更加有效地改善切花花枝的水分平衡、营养状况与生理代谢,控制衰老激素的合成,从而延长百合切花的瓶插寿命和最佳观赏期。