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农业机械学报 2015年第3期46卷 310-314页

作者：吴沿友张明明邢德科周贵尧江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室镇江212013

植物的水分状况会影响其光合作用等生理作用,叶片紧张度可以反映植物的水分状况。植物叶片组织水势及生理电容与细胞液浓度有偶联关系,植物叶片生理电容与叶片有效厚度、极板接触的叶片有效面积有关,定义叶片紧张度为极板接触的叶片有... 详细信息

植物的水分状况会影响其光合作用等生理作用,叶片紧张度可以反映植物的水分状况。植物叶片组织水势及生理电容与细胞液浓度有偶联关系,植物叶片生理电容与叶片有效厚度、极板接触的叶片有效面积有关,定义叶片紧张度为极板接触的叶片有效面积与叶片有效厚度的比值,依据这种偶联关系推导出叶片紧张度与组织水势、生理电容的关系模型。以野外自然生长的构树、桑树叶片为实验材料,测定不同时刻叶片的生理电容和组织水势,利用这种关系模型计算出两种植物各测定时刻的叶片紧张度。结果显示,不同植物不同时刻的叶片紧张度是不同的;构树叶片紧张度、生理电容、组织水势日变化与光合指标日变化的相关系数分别为0.933、0.926、0.631,桑树叶片紧张度、生理电容、组织水势日变化与光合指标日变化的相关系数分别为0.843、0.820、0.217,由此可以看出叶片紧张度比生理电容、组织水势能更好地反映植物水分状况的变化情况。

关键词：叶片紧张度生理电容组织水势

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模拟岩溶干旱下叶片紧张度的响应及在变量灌溉中的应用

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作者：徐小健江苏大学

学位级别：硕士

全球尤其农业种植领域淡水缺乏,不合理灌水引发农业生态环境急速恶化,不利于农业的可持续发展。我国贵州喀斯特地区经常出现临时性岩溶干旱,农业生态问题尤为严重。植物需水信息的快速检测及节水灌溉的合理实施是解决该问题的关键。然而... 详细信息

全球尤其农业种植领域淡水缺乏,不合理灌水引发农业生态环境急速恶化,不利于农业的可持续发展。我国贵州喀斯特地区经常出现临时性岩溶干旱,农业生态问题尤为严重。植物需水信息的快速检测及节水灌溉的合理实施是解决该问题的关键。然而,在植物体内相关酶作用下,叶片水势或气孔导度等传统指标的变化规律受到影响,据此对植物水分需求信息进行诊断在某种程度上缺乏准确性。因此,本文选用碳酸酐酶活性不同的同科植物诸葛菜和甘蓝型油菜为材料,通过添加聚乙二醇6000(Polyethylene glycol,PEG)和NaHCO,模拟岩溶干旱环境并设置复水。测定植物的叶片相对含水量、叶片电容、叶片紧张度、可溶性糖含量、脯氨酸含量、碳酸酐酶活性、光合作用、叶面积、株高等指标。分析叶片水分变化规律,建立植物需水信息快速检测方法。实验结果表明:(1)岩溶干旱下,诸葛菜和甘蓝型油菜相对含水量均出现不同程度下降,可溶性糖与脯氨酸含量显著升高,而诸葛菜和甘蓝型油菜水势分别在20g·LPEG或者80g·LPEG水平下显著下降,其下降滞后于渗透调节物质的变化,可能受植物体内相关酶,如碳酸酐酶(CA)水分调节的影响。而叶片紧张度(T)能够及时响应,与叶片含水量同步下降。且诸葛菜和甘蓝型油菜叶片紧张度(T)与叶水势(Ψ)、渗透调节物质、叶片相对含水量以及CA活性均存在较好的相关性,与水势相比,T能够更好地反映植物水分状况。(2)岩溶干旱下,诸葛菜的光合作用在20gLPEG处理水平下受到显著抑制。甘蓝型油菜的光合作用对岩溶干旱响应较为灵敏,受到抑制。然而,当岩溶干旱水平低于20gLPEG时,诸葛菜仍然具有较好的光合可恢复性。甘蓝型油菜则在岩溶干旱水平低于40gLPEG时仍然具有较好的可恢复性。诸葛菜的水分利用效率受岩溶干旱影响不大,80g·LPEG水平下甘蓝型油菜的水分利用效率受水分变化响应较大。同时,根据(1)中结果,诸葛菜的T在岩溶干旱水平低于20g·LPEG时具有较好的可恢复性,甘蓝型油菜的T则在岩溶干旱水平低于40g·LPEG时具有较好的可恢复性。综上分析,10gLPEG处理水平为诸葛菜的生理耐旱阈值,40gLPEG处理水平为甘蓝型油菜的生理耐旱阈值。且T与净光合速率(P)存在良好的非线性关系,T值越高,P值就越高。(3)通过建立叶面积与生物量估算模型,基于最大叶长、最大叶宽与株高的测定,实现生物量的在线快速测量。诸葛菜的叶面积和株高在岩溶干旱水平为5gLPEG时生长最好,甘蓝型油菜则在10gLPEG时生长最好。利用4参数Logistic方程对诸葛菜和甘蓝型油菜的干重生物量(DW)随时间变化的动态生长规律进行分析,并据此计算DW的增长速率。设置岩溶干旱胁迫下生物量增长速率的合理下降百分比,以实现产品质量的提高,以30%或50%为例。通过计算,10g·LPEG处理水平下,诸葛菜的复水时间点为第3天或2天,在5g·LPEG处理水平下时为第5天或第4天。20g·LPEG处理水平下,甘蓝型油菜的复水时间点为第2天,在10g·LPEG处理水平下时为第3天或第2天。根据4参数Logistic方程和T与DW之间的数学模型计算对应于上述复水时间点的T。当T为1.38或0.93时,对10g·LPEG处理水平下的诸葛菜进行复水,当T为1.79或1.86时,对5g·LPEG处理水平下的诸葛菜进行复水。当T为0.53时,对20g·LPEG处理水平下的甘蓝型油菜进行复水,当T为1.79或1.86时,对10g·LPEG处理水平下的甘蓝型油菜进行复水。5g·LPEG处理水平下的诸葛菜表现出比10g·LPEG处理水平下较好的长期抗旱性。以5g·LPEG处理水平对诸葛菜进行复水可以最大限度地减少对水的需求,同时对DW产生相应的最小影响,从而提高水分利用的经济收益。10g·LPEG处理水平下的甘蓝型油菜表现出比20g·LPEG处理水平下较好的长期抗旱性。以10g·LPEG处理水平对甘蓝型油菜进行复水可以提高水分利用的经济收益。根据生物量的在线无损检测及其变化规律的实时分析,计算复水时间节点,利用4参数Logistic方程以及T与DW之间的数学模型,计算对应T值,基于T的在线监测,当其值降至复水时间节点对应的T值时,即可供水,由此实现植物变量灌水时间节点的快速检测。

关键词：岩溶干旱叶片紧张度净光合速率干重生物量节水灌溉

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基于叶片电生理特性的2种桑科植物抗盐能力比较

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江苏农业科学 2019年第14期47卷 217-221页

作者：黎明鸿吴沿友邢德科姚香平江苏大学农业装备工程学院现代农业装备与技术教育部重点实验室江苏镇江212013 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室/环境生物科学和技术研究中心贵州贵阳550002

对构树、桑树2种桑科植物,分别采用0.1、0.2、0.4mol/L氯化钠(NaCl)、硫酸钠(Na2SO4)及其1:1混合盐这3种盐溶液进行处理,测定其生理电容、组织水势,并通过叶片紧张度模型计算相应的叶片紧张度及其比值,以表征其相对抗盐能力.结果表明,在... 详细信息

对构树、桑树2种桑科植物,分别采用0.1、0.2、0.4mol/L氯化钠(NaCl)、硫酸钠(Na2SO4)及其1:1混合盐这3种盐溶液进行处理,测定其生理电容、组织水势,并通过叶片紧张度模型计算相应的叶片紧张度及其比值,以表征其相对抗盐能力.结果表明,在0.1~0.4mol/L盐度水平下,桑树的抗盐能力强于构树;0.1mol/L盐胁迫下,构树对3类盐的相对抗盐能力大小表现为混合盐>Na2SO4>NaCl,而桑树则表现为混合盐>NaCl>Na2SO4;0.2mol/L盐胁迫下,构树对3类盐的相对抗盐能力大小表现为Na2SO4>NaCl>混合盐,而桑树则表现为混合盐>Na2SO4>NaCl;0.4mol/L盐胁迫下,构树和桑树对3类盐的相对抗盐能力差异较小.

关键词：构树桑树水势生理电容叶片紧张度抗盐性氯化钠硫酸钠

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构树和桑树的电生理特征对干旱的响应

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作者：黎明鸿江苏大学

学位级别：硕士

我国许多地区的植物均遭受不同程度的干旱影响,这限制了农林业的发展,对生态环境以及农林业经济都带来不利影响。这使得如何筛选抗旱植物以及抗旱先锋植物对植被的恢复成为噬待解决的热点问题,因此,如何全面、及时、准确地表征干旱胁迫... 详细信息

我国许多地区的植物均遭受不同程度的干旱影响,这限制了农林业的发展,对生态环境以及农林业经济都带来不利影响。这使得如何筛选抗旱植物以及抗旱先锋植物对植被的恢复成为噬待解决的热点问题,因此,如何全面、及时、准确地表征干旱胁迫下作物的抗旱情况有待研究。植物电生理信号普遍存在于植物体内,最先表现出植物对外界环境的反应。利用电生理特性来表征植物的抗逆性及其与环境因子之间的关系,可以实现人与植物之间的信息交互,为植物抗旱性能的表征提供理论依据。本研究对干旱胁迫下植物的电信号与植物生理生化方面的变化规律进行监测分析,并在外加激励的条件下测试植物电生理特性对干旱胁迫的响应,同时对植物的光合指标和荧光指标进行测试,验证实验的可行性。实验包括三个部分:(一)研究如何获取植物电生理信号以及仪器的筛选;(二)研究外加激励对构树和桑树叶片电参数和紧张度的影响。选取干旱处理下的两种植物离体叶片作为实验材料,分别测定在不同激励下的生理电参数和叶片水势变化情况;(三)研究不同梯度下水分亏缺对植物生理电参数和叶片水势的变化。实验设置不同的水分梯度,土壤含水量分别为田间持水量的55%-60%(T1:轻度干旱)、40%-45%(T2:中度干旱)、25%-30%(T3:重度干旱)、70%-75%(CK:对照组)。连续干旱下测定植物的生理电参数和叶片水势以及光合指标的变化。试验结果如下:(1)实验筛选出LCR测试仪对两种植物的最佳测定频率为3KHz,最适测量电压为1.5V,最适夹持力为3-4N;并设计了一种在特定夹持力下检测植物生理电参数的平行板电容传感装置并验证了可行性。(2)在盐激励下,桑树对NaCl、NaSO以及混合盐的抗盐能力强于构树,但在轻度NaSO盐害下差异不显著。在轻度盐害下,构树对三类盐的相对抗盐能力表现为:混合盐>NaSO>NaCl,而桑树则表现为:混合盐>NaCl>NaSO;在中度盐害下,构树对三类盐的相对抗盐能力表现为:NaSO>NaCl>混合盐,而桑树则表现为:混合盐>NaSO>NaCl;在重度盐害下,构树与桑树对三类盐的相对抗盐能力差异不显著。这也说明同一种植物对不同的盐类抗性能力显著不同,植物的抗盐能力不仅具有物种的特异性,而且也有盐类的特异性。此外,两种植物对外加pH激励表现出不同的抗性,从两种桑科植物在4种pH溶液中的叶片紧张度的变化可以看出,构树对酸和碱的抗酸碱能力强于桑树,这说明桑树受到酸的毒害较为严重,而构树表现出对碱性条件较为适应。(3)构树的耐旱阈值为14天,而桑树的为7天;构树的最佳灌水梯度为40%5%,桑树的则55%0%,这说明同一种植物在不同梯度干旱胁迫下的抗旱能力显著不同,植物的抗旱能力具有物种的特异性。在T1、T2、T3下,构树的抗旱能力分别为5.048、3.985、3.502;桑树的抗旱能力分别为4.278、3.060、2.891。因此,实验表明构树的抗旱能力强于桑树。(4)在不同梯度干旱胁迫下,构树与桑树的光合速率变化与电容值和叶片紧张度的变化趋势相似。T1、T2、T3组的生理电容和叶片紧张度与光合指标显著相关(P度干旱下的生理电容、叶片紧张度与荧光参数之间也存在较好的相关性,T1、T2、T3组的生理电容和叶片紧张度与荧光指标显著相关(P叶片紧张度的变化能够很好地反映植物的抗旱情况。

关键词：构树桑树生理电容组织水势叶片紧张度抗旱能力

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