干旱胁迫对花生生育中后期根系生长特征的影响

花生是较耐旱的经济和油料作物, 长期少雨或季节性干旱是限制花生产量提高的重要环境因子, 也是花生收获前黄曲霉素感染的重要因素。根系是植物吸水的主要器官, 不同土壤水分状况下植物的根系构型可能会表现出显著差异, 进而影响植物根系吸收养分和水分的能力。研究不同土壤水分状况下花生根系形态的发育特征与抗旱性的关系对进一步理解花生的水分吸收、运输、利用和散失机制以及培育抗旱性花生具有非常重要的作用。为明确不同抗旱性花生品种的根系形态发育特征, 探讨其根系形态发育特征对不同土壤水分状况的响应机制, 在防雨棚旱池内进行土柱栽培试验, 研究抗旱型花生品种"花育22号"和干旱敏感型花生品种"花育23号"生育中后期根系生长特征及其对干旱胁迫的响应。设置正常供水和中度干旱胁迫(分别控制土壤含水量为田间持水量的80%~85%和45%~50%)2个水分处理, 分别在花针期、结荚期和饱果期进行取样,根长、根表面积和体积扫描后通过WinRhizo Pro Vision 5.0a程序进行分析; 收获时测定产量和抗旱系数(干旱胁迫处理与正常供水处理下产量之比)。结果表明, "花育22号"具有较高的产量和抗旱系数, "花育23号"对干旱胁迫的适应性小于"花育22号"。抗旱型品种"花育22号"具有较大的根系生物量、总根长和根系表面积, 且深层土壤内根系表面积和体积大于"花育23号"。与正常供水处理相比, 干旱胁迫显著降低2个品种花针期的根系总根长、根系总表面积和总体积, 对结荚期和饱果期根系性状无显著影响; 干旱胁迫增加2个品种生育中后期40 cm以下土层内的根长密度分布比例、根系表面积和体积, 但"花育23号"各根系性状增加幅度小于"花育22号"。干旱胁迫处理下20~40 cm和40 cm以下土层内根系表面积和体积分别与总根长、总表面积和总体积呈显著或极显著正相关, 而正常供水处理下0~20 cm土层内根系表面积和体积与整体根系性状表现极显著正相关。总体而言, 具有较大根系和深层土壤内较多的根系分布是抗旱型花生的主要根系分布特征; 土壤水分亏缺条件下, 花生主要通过增加深层土壤内根长、根系表面积和体积等形态特性调节植株对水分的利用。     

盐碱地花生种植方式对土壤水盐动态、温度和产量的影响

采用田间小区试验,研究了中度滨海盐碱土区平作不覆膜、平作覆膜、垄作覆膜和沟作覆膜4种种植方式下,花生不同生育期0~100cm土壤水盐动态和0~25cm土层土壤温度的日变化及其产量状况。结果表明,(1)盐碱地花生在垄作覆膜和平作覆膜种植方式下,0~60cm土层土壤含水率变化较大,垄作覆膜种植方式下结荚期前20~40cm土层含水率较沟作覆膜和平作覆膜种植方式分别降低了12.66%和9.35%。(2)垄作覆膜种植方式提高了盐碱地花生生育前期即开花期前0~20cm土层土壤含盐量,平作覆膜种植方式则使全生育期0~60cm土层含盐量明显升高,沟作覆膜种植方式下全生育期剖面土壤含盐量均较低且变幅最小。(3)种植方式对花生苗期5cm和开花期0~10cm地温日变化和最高温度的影响较大,其主要通过提高土壤最高温度来影响土壤温度,开花期垄作覆膜和平作不覆膜2种方式下10cm土层最大温差达6.7℃;花针期后,种植方式对15cm以下地温的影响不明显。(4)中度盐碱土区采用垄作覆膜或沟作覆膜的种植方式可提高花生水分利用效率,并显著提高花生产量。     

不同粒重、粒型花生种子吸水规律及萌发特性的研究

为探讨花生种子粒重、粒型对萌发的影响,以不同花生品种种子为试材,采用水培方法,研究其发芽势、发芽率、吸水率、吸水量、吸水速率与粒重类型、形状间的关系。结果表明,不同粒重类型花生种子的发芽势间均无显著差异;花育20号各粒重类型种子的发芽率间差异均不显著,花育33号、花育22号、花育25号3个品种的大粒重类型和中粒重类型种子均与小粒重类型种子达显著或极显著差异,小粒重类型种子的发芽率最低;不同粒重类型种子吸水率趋势均表现为小粒重类型中粒重类型大粒重类型;播种单位面积各粒重类型花生种子,其萌发所需吸水量与吸水速率大小的变化趋势一致,均表现为大粒重类型中粒重类型小粒重类型。相关分析表明,种子吸水率与种子重量、长度、宽度、厚度均呈负相关,与宽度的关联度最大,与厚度最小;种子萌发所需吸水量与吸水速率均与种子重量、长度、宽度、厚度呈正相关,种子吸水量与厚度关联度最大,长度次之;吸水速率与长度的关联度最大,宽度次之。从萌发的角度考虑,选用籽仁细长饱满的中粒重类型的种子最佳。本研究为花生选种、节本增效提供了理论依据。     

不同生育期灌水处理对小粒型花生光合生理特性的影响

为揭示不同生育时期灌水处理对花生叶片光合生理特性的影响,确定花生水分效率最大时期,采用防雨棚池栽法,对2个小粒型花生品种"花育20号"和"花育27号"分别设置全生育期灌水(CK)、全生育期干旱胁迫处理(T1)、苗期灌水(T2)、花针期灌水(T3)和结荚期灌水(T4)5个处理,对比分析各处理花生叶片光合色素含量和叶绿素荧光动力学参数变化。结果表明,土壤水分状况并未使叶绿素a含量明显变化,但两品种叶绿素a含量升高或降低幅度受不同处理影响。叶片类胡萝卜素含量对土壤水分状况的响应因品种而异,两品种全生育期干旱胁迫处理下到达峰值的时间不一致。两品种结荚期灌水处理均能增加叶绿素b和类胡萝卜素含量。"花育27号"整个生育期内Fv/Fm值高于"花育20号",表明其具有较强的光能转换效率。两个花生品种在结荚期灌水处理均能提高Fv/Fm和Fv/Fo值,提高其光能转换效率,有效避免或减轻了光合机构受损的程度。花针期、结荚期灌水及对照处理能够保持较高的表观光合电子传递速率(ETR)和非光化学淬灭系数(QN)值,保持较高的光合反应总量,但苗期灌水处理对生育后期净光合速率没有促进作用。各生育期不同灌水处理中净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)下降的同时,胞间CO2浓度(Ci)亦下降,表明气孔限制是土壤水分不足状况下花生光合速率下降的主要原因。总体而言,花针期和结荚期灌水处理能提高花生叶片的光合能力,表明花生开花以后进行灌水处理是经济有效的灌水方式。     

花生种子大小、形状对幼苗生长发育的影响

在室内盆栽条件下,研究了不同花生品种饱满种子的大小、形状对出苗速率、幼苗建植的影响.结果表明,种子重量与出苗速率间呈极显著负相关关系,大粒花生种子出苗速率缓慢,种子重量、长度、长/宽比值与子叶鲜干重、地下部鲜干重间均呈显著或极显著的相关关系,形成的幼苗根系发达,而花生种子的厚度对幼苗建植无明显的影响.花生种子大小形状对3叶期前幼苗的生长发育影响不显著,但明显影响6叶期株高和茎高,且种子愈大、长度和宽度愈大,3叶期前幼苗的生长发育愈慢,植株矮小;但至6叶期,种子重量、长度愈大其幼苗株高和茎高愈大,幼苗发育较快、生长越健壮.     

不同花生品种种子形状与吸水速率的研究

以不同花生品种的种子为试材,采用水培方法研究了吸水速率与种子重量、长度、宽度、厚度间的关系。结果表明:不同品种花生种子吸水速率间存在明显差异,花育22号种子吸水速率最大,花育33号次之,花育20号种子吸水速率最慢。种子重量、长度、宽度、厚度四者间均表现显著正相关,即重量增加,其相应的长度、宽度、厚度均会增加。回归分析表明,不同花生品种种子重量随长度、宽度、厚度变化的回归模型存在差异;通过主成分分析得到载荷矩阵、比较载荷矩阵各形状指标的载荷值,结合灰色关联度分析,花育20号吸水速率与种子宽/重比的关联度最大、且两者为正相关,即相同重量下,花育20号种子子叶越宽,吸水速率越大,最大吸水速率为1.43mg/min。花育33号和花育22号种子吸水速率与种子长/重比的关联度最大,且为正相关,即相同重量下,花育33号和花育22号种子越长,其吸水速率越大,最大吸水速率分别为1.61mg/min和3.49mg/min。     

花后膜下滴灌对花生生长及产量的影响

以大花生花育22号和花育25号及小花生品种花育20号和花育27号为材料,研究花针期膜下滴灌处理对不同花生品种植株生长发育、产量及产量构成因素的影响。结果表明,膜下滴灌处理对不同品种农艺性状的影响虽存在年际和品种间差异,但总体而言对花生农艺性状无显著影响。3年花针期膜下滴灌处理均显著增加花育25号和花育20号的单株结果数,增加其双仁果率,对其产量提高具有显著效应。除2013年花育22号外,3年试验结果均表明,花针期膜下滴灌对花生均具有增产效果,但对花生收获指数的影响无明显规律。     

外源钙对盐碱土壤花生荚果生长及籽仁品质的影响

为探明外源钙对盐碱地花生荚果发育的影响,以花育25号品种为试材,采用盆栽法研究施用外源钙肥CaO对盐碱土花生荚果发育动态、籽仁品质及产量的变化。CaO用量设置0kg/hm^2(Dck)、52.2kg/hm^2(DCa1)、104.55kg/hm^2(DCa2)、156.6kg/hm^2(DCa3)4个水平,并以非盐碱土空白为对照(Lck)。结果表明:盐碱土对花生荚果的生长具有抑制作用,而DCa1、DCa2、DCa3处理均可促进盐碱土花生荚果与籽仁的生长发育,使籽仁膨大时间提前,其中以DCa3处理提高荚果干重、体积和籽仁干重的幅度最大,分别提高24.1%、15.5%和20.36%。施用外源钙降低了盐碱土花生籽仁蛋白质与亚油酸含量,提高了籽仁可溶性糖、脂肪、油酸含量与油酸亚油酸(O/L)比值。此外,外源钙的施用提高了盐碱土花生百果重、百仁重与出仁率从而提高了产量,以DCa3处理产量的增幅最大,达到43%。     

盐胁迫对花生植株形态建成及物质积累的影响

通过不同浓度盐胁迫对花生种子萌发出苗、幼苗植株形态建成和物质积累的影响,探究各指标与盐胁迫浓度间的关系,为建立花生品种耐盐评价体系及指导盐碱地花生生产提供理论依据。通过选用豫花15、花育25、阜花11和冀花5号四个花生品种,设0、0.15%、0.30%、0.45%、0.50%和0.55%六个盐胁迫浓度,采用盆栽土培试验方法模拟自然盐碱地状况,研究不同浓度盐胁迫对花生出苗、幼苗形态和物质积累的影响。盐胁迫抑制花生出苗,阻碍幼苗植株形态建成和物质积累,且存在剂量效应。随盐胁迫浓度的增加,出苗时间延长,出苗率降低,胚轴伸长,子叶物质消耗减少,物质积累减少。显著性分析结果表明,不同盐胁迫浓度间出苗时间、出苗率、株高、主茎高、主根长、根体积、叶片数、子叶鲜干重、地上部鲜干重、地下部鲜干重和植株鲜干重等15个指标差异显著;品种间主根长、根体积、叶片数、子叶鲜重、地下部鲜重、地上部干重、地下部干重和植株干重等8个指标差异显著;根体积、叶片数、植株鲜重、地上部干重和植株干重等5个指标浓度与品种互作效应差异显著。各品种在同一指标不同盐胁迫浓度或相同胁迫浓度不同指标间的耐盐性存在差异。阜花11耐盐性相对较强而豫花15相对较弱。各指标耐盐指数与盐胁迫浓度间可用Logistic回归方程y=k/(1+exp(a+bx))进行拟合,其决定系数在0.3718~0.9436之间,均达显著或极显著水平,可有效表达花生生育前期相关耐盐指标与土壤盐含量间的量化关系。花生出苗的盐含量阈值为0.45%,超过此浓度不能出苗。相对出苗时间、相对株高、相对主茎高、相对根体积、相对叶片数、相对子叶干重、相对地上部鲜干重、相对地下部鲜干重和相对植株鲜干重等12个指标均可作为综合评价花生品种耐盐性的理想指标。     

干旱和盐胁迫对花生干物质积累及光合特性的影响

为明确干旱和盐胁迫对花生生长发育及光合特性的影响,以花育25为试验材料,采用盆栽试验,设置正常供水(75%田间最大持水量,CK)、中度干旱胁迫(45%田间最大持水量,D)、盐胁迫(75%田间最大持水量,土壤含盐量0.3%,S)、旱盐胁迫(45%田间最大持水量,含盐量0.3%,DS)4个处理,研究开花期干旱和盐胁迫对花生光合特性和干物质积累的影响。结果表明,与CK相比,中度干旱胁迫降低了花生叶片的相对含水量、净光合速率(Pn),增加了叶片的SPAD值、光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd);盐胁迫降低了花生叶片的相对含水量、Pn和SPAD值,增加了LCP和Rd;随着胁迫时间的延长,DS处理的叶片相对含水量、Pn、SPAD值、LCP和Rd的变化趋势与盐胁迫基本一致。干旱胁迫结束复水10 d后,D处理的各项指标与CK无显著差异;但旱盐胁迫与盐胁迫间差异显著,干旱胁迫结束复水10 d时,旱盐胁迫的叶片相对含水量和Pn分别较盐胁迫降低1.57%、16.67%,LCP和Rd较盐胁迫分别升高78.07%、45.78%。旱盐胁迫降低了花生主茎高、侧枝长和植株干重的V_max(最大生长速率)和T_m(V_max出现时间),单株荚果产量较CK降低41.10%。干旱和盐胁迫对花生单株产量和出米率存在显著的交互作用,旱盐互作加剧了盐胁迫对花生植株生长的危害,因此盐胁迫下种植花生应在开花期及时灌水、防止盐分和干旱双重胁迫。本试验结果为盐碱地花生种植的合理灌溉和高产稳产提供了理论指导。