新疆农业科学, 2022, 59(6): 1502-1512 DOI: 10.6048/j.issn.1001-4330.2022.06.022

草业·畜牧兽医

干旱胁迫下鸭茅苗期生长特性及耗水规律

李江艳,, 张鲜花,, 袁小强, 袁惠, 刘雯欣

新疆农业大学草业与环境科学学院/新疆草地资源与生态重点实验室,乌鲁木齐 830052

Study on the Growth Characteristics and Water Consumption Law of Dactylisglomerata Seedling under Drought Stress

LI Jiangyan,, ZHANG Xianhua,, YUAN Xiaoqiang, YUAN Hui, LIU Wenxin

Key Laboratory of West Arid Region Grassland Resources and Ecology/College of Pratacultural and Environmental Sciences,Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China

通讯作者: 张鲜花(1978-),女,新疆呼图壁人,副教授,博士,研究方向为草地资源与生态,(E-mail)xjauzxh@126.com

收稿日期: 2021-09-21  

基金资助: 新疆维吾尔自治区自然科学基金(2017D01A31)(31560658)(2017D04022)

Corresponding authors: ZHANG Xianhua (1978-), female, Hutubi, associate professor, Ph.D., research direction for Grassland Resources and Ecology, (E-mail)xjauzxh@126.com

Received: 2021-09-21  

Fund supported: Natural Science Foundation of Xinjiang Uygur Autonomous Region(2017D01A31)
National Natural Science Foundation of China(31560658)
Xinjiang Uygur Autonomous Region Key Laboratory Open Project(2017D04022)

作者简介 About authors

李江艳(1996-),女,河南驻马店人,硕士研究生,研究方向为草地资源与生态,(E-mail)lijiangyan96@163.com

摘要

【目的】 研究不同水分条件下鸭茅生长特性及耗水规律。【方法】 以7份来源不同的鸭茅为材料,观测其生长特性,用称重法研究其耗水变化。【结果】 (1)随干旱胁迫增大,各材料生长速度减缓,株高、分蘖数、地上及地上生物量逐渐降低;(2)7份鸭茅材料的耗水规律基本一致,随干旱胁迫增大,耗水量呈现逐渐降低趋势,但材料间耗水特性存在差异;(3)综合生长发育及耗水特性,新疆尼勒克县鸭茅表现最优,其次美国俄勒冈鸭茅,新疆乌鲁木齐市鸭茅表现最差。【结论】 不同种源鸭茅随干旱胁迫增强生长特性及耗水均呈现降低趋势,新疆野生鸭茅具有一定的抗旱性,优于两栽培品种。

关键词： 鸭茅; 干旱胁迫; 生长特性; 耗水特性; 水分利用率; 综合评价

Abstract

【Objective】 To explore the growth characteristics and water consumption of D.glomerata under drought stress.【Method】 Seven D.glomerata materials from different sources were used as the research objects to observe their growth characteristics.The weighing method was used to study the change in water consumption.【Result】 (1) As the drought stress increases, the growth rate of each material slowed down, and the plant height, tiller number, and above-ground and above-ground biomass gradually decreased; (2) The water consumption law of the seven D.glomerata materials was basically the same and increased with the drought stress; Water consumption showed a gradual decrease trend, but there were differences in water consumption characteristics among materials; (3) Comprehensive growth and development and water consumption characteristics showed that D.glomeratas in Nilek County, Xinjiang had the best performance, followed by Dactylus Oregon in the United States and D.glomerata in Urumqi, Xinjiang.【Conclusion】 The growth characteristics and water consumption of Dactylis from different provenances show a decreasing trend with the increase of drought stress.In general, Xinjiang wild Dactylis has a certain drought resistance and is better than the two cultivated varieties, so it has important cultivation value.

Keywords： Dactylisglomerata; drought stress; growth characteristics; water consumption characteristics; water use efficiency; comprehensive evaluation

PDF (4056KB) 元数据 多维度评价 相关文章 导出 EndNote| Ris| Bibtex  收藏本文

本文引用格式

李江艳, 张鲜花, 袁小强, 袁惠, 刘雯欣. 干旱胁迫下鸭茅苗期生长特性及耗水规律[J]. 新疆农业科学, 2022, 59(6): 1502-1512 DOI:10.6048/j.issn.1001-4330.2022.06.022

LI Jiangyan, ZHANG Xianhua, YUAN Xiaoqiang, YUAN Hui, LIU Wenxin. Study on the Growth Characteristics and Water Consumption Law of Dactylisglomerata Seedling under Drought Stress[J]. Xinjiang Agricultural Sciences, 2022, 59(6): 1502-1512 DOI:10.6048/j.issn.1001-4330.2022.06.022

0 引言

【研究意义】天然草地补播建植因苗期干旱缺水或缺少适宜当地草种而受到影响,干旱限制了草地补播、建植及生态环境的修复,选择优良草种、恢复天然草地植被及建植高产优质人工草地,已成为亟待解决的重大问题。新疆具有丰富的野生牧草种质资源,鸭茅(Dactylisglomerata)即是一种优良牧草,因再生性强,适口性好,高产优质、适应性好等特点[1-2],是建植人工割草地、刈牧兼用草地及改良天然草场的优等牧草[3]。新疆属典型的大陆性干旱气候,干旱少雨且草地退化严重,解决草地退化问题,需通过天然草地补播改良、退化草地恢复重建等一系列措施,可有效恢复和重建受损生态系统,提高草地覆盖度及生产力,实现草地的可持续发展。新疆属典型的大陆性干旱气候,干旱少雨且草地退化严重,筛选优良抗旱性的草种是生态恢复的必要措施之一。【前人研究进展】轻度干旱对鸭茅株高无显著影响,而中度和重度干旱下株高显著低于对照及轻度干旱处理,随干旱加剧,其根冠比也逐渐提高[4]。对采自全国各地不同生态环境下的16个代表种进行筛选结果显示,来自新疆的材料的耐热性和抗旱性普遍较好[5]。【本研究切入点】不同种源的鸭茅(Dactylisglomerata )应对不同干旱胁迫表现不一,鸭茅喜温和湿润气候,在新疆分布较为广泛,但新疆属于干旱半干旱区域,春季干旱少雨,大部分鸭茅在补播后苗期不能正常发育,制约了天然草地补播建植。针对鸭茅抗旱适应性研究,主要集中于萌发期PEG胁迫[6-7]、生理生化及分子机制[8⇓-10],苗期干旱适应性研究较少。【拟解决的关键问题】以新疆野生鸭茅和栽培鸭茅为材料,设定不同水分梯度,研究水分胁迫下鸭茅的生长特性及耗水特性,分析鸭茅苗期生长发育特性和抗旱适应性,为天然草地重建、补播及草种的选择提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

设置2017~2019年的大田试验,筛选出生长性能较好的5份野生驯化材料(采自于中国新疆阿尔泰山地、天山及准噶尔西部山地野生种质资源材料),2份表现较好的栽培品种:来自中国四川农业大学的栽培种(YM-6,宝兴鸭茅)及美国俄勒冈州栽培种(CYM-6,美国俄勒冈鸭茅)。表1

表1   材料编号及来源地

Table 1  Material number and origin

编号
Numbering		采集地点(来源)
Collection location (source)		地理位置
Location		海拔
Altitude(m)		备注
Remarks
YM-1中国新疆阿勒泰市E87°40'48.7″N48°08'39.3″1 651野生种
YM-2中国新疆奇台县E 89°45'19″N43°03'22″2 200野生种
YM-3中国新疆乌鲁木齐市E 87°03'32″N43°29'20″1 816野生种
YM-4中国新疆塔城市E83°00'35.0″N47°06'29.2″1 902野生种
YM-5中国新疆尼勒克县E 87°34'6.23″N43°48'36.2″1 935野生种

新窗口打开| 下载CSV


1.2 方法

1.2.1 育苗及移栽

2019年10月下旬挑选出7份鸭茅材料均匀饱满种子各300粒,均匀置于培养皿中,每个培养皿100粒种子,每个材料3个重复。放置光照培养箱内,按照10 h光照,14 h黑暗处理,定时补充水分,待幼苗长到5 cm高度,2019年11月上旬将各材料中长势一致的幼苗移栽至底部无孔,上口径11 cm,下口径7 cm,高18 cm的花盆中,每个花盆中装有过2 mm筛等量的沙子,每个盆中移栽1个单株,测定的饱和田间持水量为232.6 g。移栽后的幼苗置于新疆中泰创新技术研究院农业实验室(植物工厂)内进行后续试验,试验区温度为25±1(℃),湿度为46±1(%),每天保证10 h的光照时间。

1.2.2 干旱处理

移栽后,按照测定的土壤饱和持水量充分灌溉,待鸭茅单株能适应移栽环境并正常生长,于2019年11月下旬将植株统一修剪至7 cm高度。参照覃凤飞等[11]实验设计设置3个水分处理,适宜水分(L)、中度干旱(M)和重度干旱(H),分别为饱和田间持水量的85%、60%及35%。每个材料每个处理设置20个重复,共计420盆,同时设置对照(裸土),以除去盆中土壤表面的蒸发水分。处理期间,用称重法控制土壤含水量,每周补充灌溉至相应的土壤含水量,并指标测量,直至重度干旱下死亡率达到30%以上,于2020年1月上旬结束干旱处理。

1.2.3 测定指标
1.2.3.1 生长特性

干旱处理开始后每周测量植株高度,计算生长速度,处理结束后,测定绝对高度,统计分蘖数,将鸭茅植株齐地面刈割,并将根系部分冲洗干净,分别于烘箱85℃烘干后记录地上及地下生物量,并计算根冠比。

1.2.3.2 耗水特性

从干旱处理开始使用称重法确定土壤含水量,排除对照盆中土壤水分蒸发后,以盆重的减少量为幼苗的耗水量,并加水补充至设定土壤含水量。耗水量测定采用量程为0.1 kg的电子秤称重,周耗水量为每周耗水量总和,总耗水量为干旱处理内耗水量的总和。称量单株干物质量,计算耗水量,用公式水分利用率(WUE)= 干物质量/耗水量计算水分利用效率。

1.2.3.3 综合评价

采用公式对各指标进行函数值计算。

Uij=Xij-XjminXjmax-Xjmin·
Uij=Xjmax-XijXjmax-Xjmin·

式中:Uij为鸭茅材料第j个指标的隶属函数值,Xij为鸭茅材料第j个指标的测定值,Xjmin为各材料j性状最小值,Xjmax为各材料j性状最大值,当j性状与抗旱性呈正相关采用公式(1)计算函数值,反之用公式(2)。

将各指标在不同水分条件下的函数值求平均,对所有指标平均函数值进行累加并求平均值,均值越大,抗旱性越强,反之越弱。

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel软件进行数据汇总及制图,采用SPSS2 5.0 软件中单因素ANOVA检验法对各指标进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫下鸭茅生长速度变化

研究表明,处理前,7份材料均保持较高的生长速度,随着干旱时间的延长,鸭茅生长速度受水分条件的限制,生长逐渐减缓,均呈现先下降后升高再下降的趋势。生长速度总体呈现出L(适宜水分)>M(中度干旱)>H(重度干旱)。

水分胁迫前,各材料生长速度具有一定的差异,表现出生长速度的不一致性,其中YM-6及YM-7生长初期生长速度最大,分别达到1.876和1.321 cm/d;水分胁迫后,随水分胁迫增大,生长速度受到抑制,各材料间差异逐渐缩小,表现出一致的生长趋势,但YM-6和YM-7始终保持较高的生长速度,胁迫结束时生长速度分别达到0.253和0.351 cm/d,远高于其他材料,YM-6和YM-7生长速度高于其他材料。图1

图1

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图1   干旱胁迫下鸭茅生长速度变化

注:图中字母代表不同材料A.YM-1 B.YM-2 C.YM-3 D.YM-4 E.YM-5 F.YM-6 G.YM-7

Fig.1   Changes in the growth rate of Dactylisglomerata under drought stress

Note:The letters in the picture represent different materials A.YM-1 B.YM-2 C.YM-3 D.YM-4 E.YM-5 F.YM-6 G.YM-7


2.2 干旱胁迫下鸭茅植株高度变化

研究表明,7份鸭茅材料随水分胁迫程度增大,株高呈现逐渐降低的趋势,具有一定的规律性。株高均呈现出L(适宜水分)>M(中度干旱)>H(重度干旱)。

无论何种水分梯度下,株高均呈现出栽培品种高于野生驯化材料,YM-6和YM-7在重度干旱下株高分别达24.75和26.25 cm,显著高于其他几个材料。图2

图2

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图2   干旱胁迫鸭茅植株高度变化

注:大写字母表示同种材料在3个不同水分下的显著差异(P<0.05),小写字母表示同一水分条件下各材料间的显著差异(P<0.05),下同

Fig.2   Changes of Dactylisglomerata plant height under drought stress

Note: Capital letters indicate the significant difference of the same material under three different moisture conditions (P<0.05), lowercase letters indicate the significant difference between the materials under the same moisture condition (P<0.05), the same as below


2.3 干旱胁迫下鸭茅分蘖数变化

研究表明,7份材料随水分胁迫程度增大,分蘖数呈现先降低后升高的变化趋势,表现为L(适宜水分)>H(重度干旱)>M(中度干旱)。

不同水分胁迫下,均呈现出野生驯化材料高于栽培品种。栽培品种在中度干旱下平均仅有4个分蘖。野生材料随胁迫程度的增大,分蘖数呈先下降后升高的趋势,野生材料较栽培材料具有一定的耐旱性。图3

图3

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图3   干旱胁迫下鸭茅分蘖数变化

Fig.3   Changes in the number of tillers of Dactylisglomerata under drought stress


2.4 干旱胁迫下鸭茅生物量及根冠比变化

2.4.1 生物量变化

研究表明,随水分胁迫程度增大,地上及地下生物量呈逐渐降低趋势,均呈现出L(适宜水分)>M(中度干旱)>H(重度干旱)。

不同水分胁迫下,YM-1地上生物量最低,重度干旱下仅有0.11 g,其余野生驯化材料与栽培品种之间地上生物量差异不显著。各材料地上生物量差异基本呈现出L(适宜水分)条件下地上生物量下均显著(P<0.05)高于其他水分处理,在M(中度干旱)及H(重度干旱)条件下差异不显著。

不同水分胁迫下,野生驯化材料YM-5较其余材料均保持较高的地下生物量,在中度及重度干旱下分别达到0.75和0.72 g,但差异不显著。各材料在3种水分胁迫下差异均不显著,仅YM-6在L(适宜水分)条件下显著高于其余处理。图4

图4

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图4   干旱胁迫下鸭茅生物量变化

Fig.4   Changes of Dactylisglomerata biomass under drought stress


2.4.2 根冠比变化

研究表明,随水分胁迫程度增大,根冠比基本呈现升高的趋势,不同水分胁迫下,野生材料根冠比均大于栽培材料,YM-1在中度及重度干旱下分别达到4.16和5.09,差异显著(P<0.05)。

随水分胁迫程度增大,野生材料基本呈现出在H(重度干旱)条件下根冠比最大,均显著(P<0.05)高于L(适宜水分)条件,栽培材料随着水分胁迫的增大根冠比变化不显著。表2

表2   干旱胁迫下鸭茅根冠比

Table 2  Root-shoot ratio of Dactylisglomerataunder drought stress

材料
material		胁迫程度Stress level
LMH
YM-13.73±0.23Ba4.16±0.43ABa5.09±0.41Aa
YM-22.11±0.07Bbc3.10±0.24ABbc3.56±0.53Ab
YM-32.84±0.30Ab2.86±0.44Abc2.79±0.35Ab
YM-42.56±0.11Bbc3.32±0.12Aab3.33±0.24Ab
YM-52.77±0.45Ab3.28±0.34Aab3.16±0.31Ab
YM-62.34±0.20Abc2.23±0.16Ac2.39±0.39Ab
YM-71.87±0.12Ac2.41±0.36Abc2.57±0.14Ab

新窗口打开| 下载CSV


2.5 干旱胁迫下鸭茅耗水变化

研究表明,随水分胁迫程度增大,周耗水量逐渐降低,各材料耗水曲线峰值出现的时间大致相同,总体表现为L(适宜水分)>M(中度干旱)>H(重度干旱)。

栽培材料和野生材料在L(适宜水分)条件下,周耗水变化趋势相似,均为先升高后降低的趋势,均在第四周达到最大值,最高耗水为32.38 g,M(中度干旱)及H(重度干旱)条件下,生长代谢受水分胁迫影响,周耗水始终保持较低水平,且变化相对平缓,3种水分胁迫下,周耗水最终趋于一致。图5

图5

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图5   干旱胁迫下鸭茅周耗水变化

注:字母代表不同材料A.YM-1 B.YM-2 C.YM-3 D.YM-4 E.YM-5 F.YM-6 G.YM-7

Fig.5   Changes in water consumption of Dactylisglomerataatdrought stress

Note:The letters in the picture represent different materials A. YM-1 B. YM-2 C. YM-3 D. YM-4 E. YM-5 F. YM-6 G. YM-7


随水分胁迫程度增大,总耗水量逐渐降低,总体表现为L(适宜水分)>M(中度干旱)>H(重度干旱)。

各材料在水分充足时耗水多,而水分亏缺时耗水较少,不同水分胁迫下,各材料间总耗水差异不同,在L(适宜水分)下各材料间的总耗水差异不大,最高为146.7 g,最低为126.2 g,M(中度干旱)下YM-1总耗水最高,为102.4 g,而H(重度干旱)栽培材料总耗水最高,YM-6及YM-7总耗水分别达到63.9和73.8 g,多数野生材料保持较低总耗水。3种水分胁迫下,多数野生驯化材料总耗水差异显著P<0.05),而栽培材料均表现出在L(适宜水分)条件下总耗水显著(P<0.05)高于其他2处理。图6

图6

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图6   干旱胁迫下鸭茅总耗水变化

Fig.6   Changes in total water consumption of Dactylisglomerata under drought stress


2.6 干旱胁迫下鸭茅水分利用率变化

研究表明,7份材料在适宜水分下的生物量增量最大,而随水分胁迫加重,各材料干物质累积明显减少,但随水分条件的降低,不同材料水分利用率(WUE)呈现升高趋势,呈现出H(重度干旱)>M(中度干旱)>L(适宜水分)。

L(适宜水分)条件下,栽培品种保持较高水分利用率,YM-6及YM-7水分利用率分别达到2.66和2.99 g/kg,随着干旱加剧,野生驯化材料水分利用率逐渐升高,部分材料高于栽培品种,YM-3在重度干旱下水分利用率达5.2 g/kg。野生材料较栽培材料具有一定的耐旱性。表3

表3   干旱胁迫下鸭茅水分利用率

Table 3  WUE of Dactylisglomerataunder drought stress(g/kg)

材料
material		胁迫程度Stress level
LMH
YM-11.81±0.14Ac2.03±0.24Ab2.78±0.48Ab
YM-22.55±0.19Aabc3.01±0.32Aa3.55±0.51Ab
YM-32.09±0.12Bbc3.33±0.23Ba5.25±0.84Aa
YM-42.01±0.3Abc3.16±0.14Aa3.48±0.71Ab
YM-52.47±0.26Babc3.08±0.16ABa3.53±0.14Ab
YM-62.66±0.34Bab3.35±0.24ABa3.71±0.35Ab
YM-72.99±0.22Aa2.93±0.1Aa3.16±0.2Ab

新窗口打开| 下载CSV


2.7 不同鸭茅材料抗旱性综合评价

研究表明,不同材料抗旱性强弱依次为YM-5>YM-7>YM-6>YM-4>YM-2>YM-1>YM-3。表4

表4   不同鸭茅材料的抗旱隶属函数值

Table 4  Drought resistance membership function values of different Dactylisglomerata

测定指标
Measurement index		供试鸭茅材料
Test Dactylisglomerata material
YM-1YM-2YM-3YM-4YM-5YM-6YM-7
株高Plant height0.055 20.099 70.294 60.377 90.426 70.964 00.819 0
分蘖数Number of tillers0.916 70.850 00.933 30.916 70.583 30.000 00.383 3
地上生物量Aboveground biomass0.055 60.493 30.446 90.300 40.712 50.881 00.918 8
地下生物量Underground biomass0.674 10.278 40.186 80.238 30.866 70.111 10.122 9
根冠比Root-shoot ratio0.000 00.662 30.668 00.572 00.562 30.915 80.946 7
总耗水Total water consumption0.495 30.436 90.049 20.467 70.605 40.441 60.611 8
水分利用率Water use efficiency1.000 00.441 40.261 80.565 80.449 20.298 20.389 8
隶属平均值Membership average0.456 70.466 00.405 80.491 30.600 90.515 90.598 9
排序Sequence6574132

新窗口打开| 下载CSV


3 讨论

植物根系的生长发育状况直接影响到地上部的生长,根冠比能够反映出植物的生长环境条件对根系与地上部分生长的不同影响[12]。植物生长速率是植物活力及植物对环境胁迫反应的重要指标[13]。干旱胁迫对植物的生长具有抑制作用[14]。朱铁霞等[15]研究干旱对紫花苜蓿(Medicago sativa)幼苗生长的影响,发现随着胁迫时间延长,幼苗生长速度受到严重抑制。周海军等[16]发现同一品种钝叶草(Stenotaphrumhelferi)的匍匐茎生长速度随干旱胁迫程度加重而呈现出明显下降趋势。研究结果也体现了上述结论,随着干旱时间的延长,鸭茅生长速度受水分条件的限制,生长速度逐渐减缓,呈现出先下降后升高再下降的趋势。在不同水分梯度下,适宜水分下鸭茅生长速度高于中度干旱及重度干旱条件。其次植物生长对水分的缺乏有着极高的敏感度,土壤中水分不足,导致植物营养不足,生长发育迟缓,株高降低、分蘖增多、地上生物量降低、地下生物量增大等现象。其中分蘖是植物重要的生物学特性,植物对环境的适应及群体的自动调节,很大程度上是通过分蘖消长来实现的[17],研究中,随水分胁迫程度的增大,7份鸭茅分蘖数呈现先降低后升高的趋势。水分条件还影响生物量的分配,水分胁迫下,地上生物量呈逐渐下降趋势,生物量向根部的相对分配增加。在适度水分条件下,植物会将生物量优先向根和茎部分配,但随着干旱程度增加,植物将减少地上生物量分配,集中向地下生物量分配。杨丹等[18]发现随着干旱胁迫程度的加剧,供试黑麦(Secalecereale)材料的平均相对地上生物量、地下生物量及相对分蘖数(RT)总体呈下降趋势。又如在干旱胁迫过程中,3个紫花苜蓿品种的地上生物量下降,为了缓解水分亏缺,其根冠比均增大[19]。有研究表明,耐旱性较强的棉花通过保持更好的光合性能和较大的根冠比,保持生殖器官干物质的累积以适应干旱胁迫[20]。研究中,随水分胁迫程度的增大,7份鸭茅生长受到不同程度的抑制,地下及地上生物量总体上呈逐渐降低的趋势,且根冠比呈上升趋势。

植物的蒸腾耗水量在不同的水分条件下存在着很大差异,不同水分条件对植物的生长发育具有不同程度的影响[21]。植物耗水量主要取决于灌水量,耗水量随着灌水量的增加而增大,土壤水分含量与植物的耗水量呈正比关系[22⇓-24]。研究表明,鸭茅植株总耗水量随水分胁迫的增大呈现降低的趋势,在适宜水分条件下鸭茅周耗水呈现先增大后减少的变化,中度干旱和重度干旱条件下,鸭茅植株受水分限制,生长代谢受到影响,周耗水始终保持较低水平,呈现出适宜水分>中度干旱>重度干旱。在水分利用效率上发现,随着干旱程度增大,各材料的水分利用效率却呈现出逐渐增大的趋势,与大多数学者研究结果[22,25-26]相一致,即适当的水分胁迫,不但降低耗水量,反而在一定程度上提高水分利用效率,提高植物生物量。

研究中采用的供试材料为野生驯化材料和栽培材料,从植物生长发育速度、株高、分蘖、生物量及水分利用效率上来看,二者不尽相同。栽培材料和野生材料地上生物量差异不大,主要由于株高和分蘖两因素的消长实现,栽培材料生长速度及株高均高于野生材料,但野生材料具有较强的分蘖能力,地下生物量及根冠比远高于栽培材料,在某种程度上,野生材料适宜干旱环境的能力要高于栽培材料,且不同水分胁迫下栽培材料根冠比同样低于野生材料,尽管2种材料地上生物量没有明显差异,但野外材料应对干旱条件具有较强的适应性。综合生长特性及耗水特性,各材料各指标未呈现完全一致的变化。

4 结论

4.1 7份鸭茅材料的生长发育特性存在差异,综合生长速度、株高、分蘖数、地上及地上生物量均表现出适宜水分>中度干旱>重度干旱,且随水分胁迫程度增加,7份鸭茅材料植株生长发育均受到不同程度的抑制。

4.2 7份鸭茅材料的耗水规律基本一致,随水分胁迫的增大,各材料耗水量逐渐降低,水分利用率逐渐增大,材料间耗水特性存在差异,中国四川宝兴和新疆尼勒克县鸭茅属于高耗水高水分利用率材料,而中国新疆乌鲁木齐市鸭茅属于低耗水高水分利用率材料。

4.3 不同材料抗旱性强弱依次为中国新疆尼勒克县鸭茅>美国俄勒冈鸭茅>中国四川宝兴鸭茅>中国新疆塔城市鸭茅>中国新疆奇台县鸭茅>中国新疆阿勒泰市鸭茅>中国新疆乌鲁木齐市鸭茅。中国新疆尼勒克县鸭茅表现最优,其次为美国俄勒冈鸭茅,中国新疆乌鲁木齐市鸭茅表现较差。

参考文献

Gauthier P, Lumaret R.

Bédécarrats.A.Ecotype differentiation and coexistence of two parapatric tetraploid subspecies of Cocksfoot (Dactylisglomerata) in the Alps

[J]. New Phytologist, 1998, 139(4): 741-750.

DOI      URL     [本文引用: 1]

Peri P L, Moot D J, McNeil D L.

An integrated model for predicting maximum net photosynthetic rate of cocksfoot(Dactylisglomerata L.) leaves in silvopastoral systems

[J]. Agroforestry Systems, 2003, 58: 173-183.

DOI      URL     [本文引用: 1]

张洪江.

新源县山地草甸类草地保护区禾本科优良牧草资源

[J]. 草业与畜牧, 2014,(6):15-18,21.

[本文引用: 1]

ZHANG Hongjiang.

High-quality gramineous forage resources in the mountain meadow grassland reserve of Xinyuan County

[J]. Journal of Grassland and Forage Science, 2014,(6):15-18,21.

[本文引用: 1]

季杨, 梁小玉, 易军, 等.

干旱-复水对鸭茅生长及补偿效益影响研究

[J]. 草学, 2017,(4):18-21.

[本文引用: 1]

JI Yang, LIANG Xiaoyu, YI Jun, et al.

Effects of Compensatory Benefits of Drought Stress and Rewatering on Growth of Orchardgrass

[J]. Journal of Grassland and Forage Science, 2017,(4):18-21.

[本文引用: 1]

曾兵, 张新全, 彭燕, 等.

优良牧草鸭茅的温室抗旱性研究

[J]. 湖北农业科学, 2006,(1):103-106.

[本文引用: 1]

ZENG Bing, ZHANG Xinquan, PENG Yan, et al.

Analysis on the Drought Tolerance of Dactylisglomerata in Greenhouse

[J]. Hubei Agricultural Sciences, 2006,(1):103-106.

[本文引用: 1]

季杨, 梁小玉, 易军, 等.

多胺浸种对鸭茅抗旱性的影响

[J]. 草学, 2017,(3):36-40.

[本文引用: 1]

JI Yang, LIANG Xiaoyu, YI Jun, et al.

The Effects of polyamines presoaking on drought resistance of orchardgrass

[J]. Journal of Grassland and Forage Science, 2017,(3):36-40.

[本文引用: 1]

季杨, 张新全, 彭燕, 等.

鸭茅种子萌发对渗透胁迫响应与耐旱性评价

[J]. 草地学报, 2013, 21(4):737-743.

[本文引用: 1]

JI Yang, ZHANG Xinquan, PENG Yan, et al.

Seed germination response to osmotic stress and tolerance evaluation of orchardgrass

[J]. Acta Agrestia Sinica, 2013, 21(4):737-743.

[本文引用: 1]

赵莉, 牟书勇, 张鲜花.

干旱胁迫下新疆野生鸭茅(Dactylisglomerata)苗期抗旱性生理特性

[J]. 干旱区研究, 2015, 32(5):953-957.

[本文引用: 1]

ZHAO Li, MU Shuyong, ZHANG Xianhua.

On the physiological characteristic of drought resistance of native Dactylisglomerata in Xinjiang at seeding stage

[J]. Arid Zone Research, 2015, 32(5):953-957.

[本文引用: 1]

季杨, 张新全, 彭燕, 等.

鸭茅优异种质材料苗期抗旱性鉴定及综合评价

[J]. 草地学报, 2014, 22(5):1122-1126.

[本文引用: 1]

JI Yang, ZHANG Xinquan, PENG Yan, et al.

Drought resistance evaluation of orchardgrass (Dactylisglomerata) germplasms at seeding stage

[J]. Acta Agrestia Sinica, 2014, 22(5):1122-1126.

[本文引用: 1]

Fatemeh S, Mahdi M M, Aghafakhr M, et al.

Physiological responses of drought tolerance in orchardgrass (Dactylisglomerata) in association with persistence and summer dormancy

[J]. Crop and Pasture Science, 2018, 69(5):515-.526

DOI      URL     [本文引用: 1]

覃凤飞, 沈益新, 李兰海, 等.

干旱胁迫对新疆三个优势牧草种的光合特性与水分利用效率的影响

[J]. 草业学报, 2016, 25(10):86-94.

[本文引用: 1]

QIN Fengfei, SHEN Yixin, LI Lanhai, et al.

Effect of drought stress on the photosynthetic characteristics and water use efficiency of three dominant forage grasses in Sinkiang

[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(10):86-94.

[本文引用: 1]

蔡昆争. 作物根系生理生态学[M]. 北京: 化学工业出版社, 2011.

[本文引用: 1]

CAI Kunzheng. Physiological Ecology of Crop Root System[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2011.

[本文引用: 1]

Dobbertin M.

Tree growth as indicator of tree vitality and of tree reaction to environmental stress: a review

[J]. European Journal of Forest Research, 2005, 124:319-333.

DOI      URL     [本文引用: 1]

Zlatev Z, Lidon F C.

An overview on drought induced changes in plant growth, water relations and photosynthesis

[J]. Food Agriculture, 2012, 24:57-72.

[本文引用: 1]

朱铁霞, 高凯, 卢长青, 等.

干旱胁迫对紫花苜蓿幼苗生长的影响

[J]. 内蒙古民族大学学报(自然科学版), 2008,(1):48-50.

[本文引用: 1]

ZHU Tiexia, GAO Kai, LU Changqing, et al.

The effect of drought stress on Alfalfa

[J]. Journal of Inner Mongolia University for Nationalities (Natural Sciences), 2008,(1):48-50.

[本文引用: 1]

周海军, 顾洪如, 沈益新, 等.

干旱胁迫下两种钝叶草的生长和生理响应差异

[J]. 江苏农业学报, 2008, 24(6):805-809.

[本文引用: 1]

ZHOU Haijun, GU Hongru, SHEN Yixin, et al.

Differences in growth and physiological responses of two augustinegrass (Stenotaphrum secundatum) to drought stress

[J]. Jiangsu Journal of Agricultural Sciences, 2008, 24(6):805-809.

[本文引用: 1]

周建松, 沈学根, 徐杰, 等.

不同定植期对龙茭2号秋茭产量的影响

[J]. 现代农业科技, 2010,(9):114-115.

[本文引用: 1]

ZHOU Jiansong, SHEN Xuegen, XU Jie, et al.

Effects of different planting periods on the yield of Longjiao 2

[J]. Modern Agricultural Science and Technology, 2010,(9):114-115.

[本文引用: 1]

杨丹, 张舒芸, 田新会, 等.

不同黑麦品种(品系)对持续干旱胁迫的形态适应性研究

[J]. 草地学报, 2020, 28(1):122-129.

[本文引用: 1]

YANG Dan, ZHANG Shuyun, TIAN Xinhui, et al.

Morphological adaptability of different rye varieties (Lines) to persistent drought stress

[J]. Acta Agrestia Sinica, 2020, 28(1):122-129.

[本文引用: 1]

韩志顺, 郑敏娜, 梁秀芝, 等.

干旱胁迫对不同紫花苜蓿品种形态特征和生理特性的影响

[J]. 中国草地学报, 2020, 42(3):37-43.

[本文引用: 1]

HAN Zhishun, ZHENG Minna, LIANG Xiuzhi, et al.

Effects of drought stress on morphological and physiological characteristics of different Alfalfa cultivars

[J]. Chinese Journal of Grassland, 2020, 42(3):37-43.

[本文引用: 1]

高宏云, 李军宏, 王远远, 等.

2个不同耐旱性棉花品种光合特性和干物质累积对干旱的响应

[J]. 新疆农业科学, 2020, 57(2):233-244.

DOI      [本文引用: 1]

【目的】 研究抗旱性不同的棉花品种叶片光合生理特性及干物质累积与分配对干旱的响应机制,为棉花抗逆栽培和耐旱性品种选育提供理论依据。【方法】 在土柱栽培的条件下,以棉花品种新陆早17号(敏旱型)和新陆早22号(耐旱型)为材料,设常规灌溉(4 500 m<sup>3</sup>/hm<sup>2</sup>,CK)、轻度干旱(2 700 m<sup>3</sup>/hm<sup>2</sup>,W1)和中度干旱(900 m<sup>3</sup>/hm<sup>2</sup>,W2)水分处理,测定棉花产量形成期叶面积、叶绿素含量、气体交换参数、叶绿素荧光参数和干物质累积与分配的变化。【结果】 2个棉花品种的叶面积、叶绿素a含量(Chl a)、叶绿素b含量(Chl b)、叶绿素总含量(Chl)、净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)均随干旱胁迫程度的增加显著降低,品种间以新陆早22号降幅较小。与CK相比,W1条件下2棉花品种的最大光化学效率(Fv/Fm)并未显著降低,但新陆早17号的实际光化学效率[Y(II)]和光化学猝灭系数(qP)受到抑制,且轻度和中度干旱下非光化学淬灭系数(NPQ)在盛铃期显著增加。在W1条件下,新陆早17号吐絮期的生殖器官和营养器官干物质分别比CK下降了30.44%和16.61%,新陆早22号仅下降12.50%和5.74%。CK、W1、W2条件下,新陆早22号的根冠比在盛铃期较新陆早17号高2.54%、9.56%和14.48%。【结论】 耐旱性较强的棉花品种新陆早22号通过保持更好的光合性能和较大的根冠比,来保持生殖器官干物质的累积以适应干旱胁迫。

GAO Hongyun, LI Junhong, WANG Yuanyuan, et al.

Response of photosynthetic characteristics and dry matter accumulation to drought of two cotton varieties with different drought resistance

[J]. Xinjiang Agricultural Sciences, 2020, 57(2):233-244.

DOI      [本文引用: 1]

<b>【Objective】</b> The study aims to clarify the response mechanism in physiological characteristics as well as dry matter accumulation and distribution to drought of cotton varieties with different drought resistance in the hope of providing theoretical basis for stress-resistant cultivation and drought-tolerant variety breeding of cotton. <b>【Method】</b> Xinluzao 17 (drought sensitive variety) and Xinluzao 22 (drought-tolerant variety) were used as materials and conventional irrigation (4,500 m<sup>3</sup>/hm<sup>2</sup>, CK), mild drought (2,700 m<sup>3</sup>/hm<sup>2</sup>, W1) and moderate drought (900 m<sup>3</sup>/hm<sup>2</sup>, W2) were set for water treatment under the conditions of soil column cultivation. The changes of leaf area, chlorophyll content, gas exchange parameters, chlorophyll fluorescence parameters and dry matter accumulation and distribution during the stages of yield formation were determined. <b>【Result】</b> Leaf area, chlorophyll a content (Chl a), chlorophyll b content (Chl b), total chlorophyll content (Chl), net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (gs), intercellular carbon dioxide concentration (Ci) and transpiration rate (Tr) decreased significantly with the increase of drought stress, and the performance of the variety was that the decline of Xinluzao 22 was smaller than that of Xinluzao 17. Compared with CK, the maximum photochemical efficiency (Fv/Fm) of the two cotton varieties treated by W1 was not significantly reduced, but the actual photochemical efficiency [Y(II)] and photochemical quenching coefficient (qP) of Xinluzao 17 were inhibited. The non-photochemical quenching coefficient (NPQ) was significantly increased during the mild and moderate drought stress. The dry matter of reproductive organs and vegetative organs at the boll opening stage of Xinluzao 17 treated by W1 were 30.44% and 16.61% lower than CK, respectively. However, Xinluzao 22 was only 12.50% and 5.74% lower than CK, respectively. In addition, the root to shoot ratio of Xinluzao 22 was 2.54%, 9.56% and 14.48% higher than that of Xinluohao 17 treated by CK, W1 and W2 at the full boll stage. <b>【Conclusion】</b> Xinluzao 22, a cotton variety with strong drought tolerance, maintains better photosynthetic performance and larger root-shoot ratio to guarantee the accumulation of dry matter of the reproductive organs to adapt to drought stress.

王湛, 李银坤, 郭文忠, 等.

不同灌水量对温室茄子蒸腾规律及水分利用的影响

[J]. 中国农村水利水电, 2019,(7):6-10.

[本文引用: 1]

WANG Zhan, LI Yinkun, GUO Wenzhong, et al.

The effect of different irrigation amount on the transpiration rate and water use efficiency of autumn eggplant in greenhouses

[J]. China Rural Water and Hydropower, 2019,(7):6-10.

[本文引用: 1]

马新, 李铭, 董鹏, 等.

不同土壤水分条件下文冠果阶段性耗水规律

[J]. 西南农业学报, 2016, 29(10):2441-2444.

[本文引用: 2]

MA Xin, LI Ming, DONG Peng, et al.

Stage rules of water consumption of Xanthocerassorbifolia seedlings under different soil moisture conditions

[J]. Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2016, 29(10):2441-2444.

[本文引用: 2]

王海珍, 韩路, 李志军.

胡杨、灰叶胡杨蒸腾耗水规律初步研究

[J]. 干旱区资源与环境, 2009, 23(8):186-189.

[本文引用: 1]

WAMG Haizhen, HAN Lu, LI Zhijun.

Preliminary probe to the transpiration water-consumption regularity of Populus euphraticu and Populuspruinosa in Tarim Basin

[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2009, 23(8):186-189.

[本文引用: 1]

李丽霞, 梁宗锁, 韩蕊莲.

土壤干旱对沙棘苗木生长及水分利用的影响

[J]. 西北植物学报, 2002,(2):88-94.

[本文引用: 1]

LI Lixia, LIANG Zongsuo, HAN Ruilian.

Effect of soil drought on the growth and water use efficiency of seabuckthorn

[J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2002,(2):88-94.

[本文引用: 1]

王德梅, 于振文, 许振柱.

高产条件下不同小麦品种耗水特性和水分利用效率的差异

[J]. 生态学报, 2009, 29(12):6552-6560.

[本文引用: 1]

WANG Demei, YU Zhenwen, XU Zhenzhu.

Water consumption characteristics and water use efficiency of different wheat cultivars with high yield

[J]. Acta Ecologica Sinica, 2009, 29(12):6552-6560.

[本文引用: 1]

褚鹏飞, 于振文, 王小燕, 等.

灌水量对小麦籽粒淀粉含量和相关酶活性及水分利用效率的影响

[J]. 作物学报, 2009, 35(2):324-333.

[本文引用: 1]

CHU Pengfei, YU Zhenwen, WANG Xiaoyan, et al.

Effects of irrigation amount on grain starch content, starch synthase activity, and water use efficiency in wheat

[J]. Acta Agronomica Sinica, 2009, 35(2):324-333.

DOI      URL     [本文引用: 1]

/

〈 〉