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不同根系土壤温度对烤烟生理生态的影响

来源: 本站  类别:技术文章  更新时间:2010-4-24 14:35:39  阅读

土壤温度是植物生长的重要生态因子,对植物根系水分、营养的吸收有重要影响。室内控温通常采用苗床育苗、容器育苗、塑料棚及现代化温室育苗等方法,大田控温采用地表覆盖、地膜、灌水等措施。国外许多学者采用人工控温设施研究根温对植物生长的影响机理,认为植物生长对根温更为敏感; 近年来国内学者对园艺、林木、作物等进行了根温试验,认为根温可直接影响植物的生长,也可通过对光合作用、水分代谢、矿质营养和植物激素等的作用间接影响植物生长。烤烟是一种重要的经济作物,在湖南浏阳烟区由于移栽后常遇到冷空气影响,使其在移栽后从铺膜到揭膜这段时期早生快发受到影响,为此研究不同土壤温度对烤烟生长的影响机理具有重要意义。前人控温试验基本都在室内人工设施中进行,本文采用田间埋置根箱覆盖不同材料调控根系温度的方法,研究不同根系土壤温度对烤烟生育前期的影响,以期探明不同根温处理对烤烟根系生长的生理生态效应。
1 材料与方法
试验在中国烟草长沙技术中心(浏阳)烟草科学研究所进行,供试品种为“G80”(N icotiana taba2cum L. ) ,将“G80”包衣种子播在烟草专用育苗漂浮盘中,置于日光大棚温室营养液床中漂浮培养,营养液为湖南省烟草专用育苗营养液,当温度超过32℃时揭膜通风。待第6 片真叶展开时移植到大田根箱中。
1. 1 根箱法试验设计
根箱长55 cm ×宽55 cm ×高50 cm,每箱定植1株,根箱埋入土中,间距60 cm。基质为大田耕作层土,土壤基础养分含量为有机质25. 6 g·kg- 1 ,速效氮182. 7 mg·kg- 1 ,速效磷36. 1 mg·kg- 1 ,速效钾207. 9 mg·kg- 1 , pH 6. 81。基肥采用烟草专用复合肥(含N 110 g·kg- 1 , K2O 360 g·kg- 1 ) 、钙镁磷肥、过磷酸钙,追肥采用硝铵和硫酸钾,固定氮素用量5 g·株- 1 , N ∶P2O5 ∶K2O = 1 ∶1 ∶3。移栽期为2004年3月20日,追肥时间为2004年4月10日,揭膜时间2004年4月20日。试验设6个处理,分别为铺大棚膜、稻草+大棚膜(先铺稻草,再铺大棚膜) 、普通膜、稻草、稻草+遮阳网(先铺稻草,再铺遮阳网) 、遮阳网。
1. 2 烟株根系取样及生物量测定方法
根箱中整株根系取样方法为将根箱相对两侧打开后,用清水轻轻冲洗去根上土壤,装入60目尼龙网袋中用清水洗净,于105 ℃杀青0. 5 h, 80 ℃烘至恒重,每次取样5次重复。
1. 3 温度及生理指标的测定
根层土温采用地温计测定,测定从覆盖膜开始到揭膜为止,每处理分别埋放5 cm和15 cm两种规格地温计, 3次重复,每日分6: 00、12: 00、18: 00 3个时段观测记录温度。其他生理指标测定覆盖后第20 d进行。叶绿素含量参照Arnon法,光合速率用英国PP Systems公司生产的具有自动控光、控温和控CO2 功能的CIRAS21光合系统测定。便携式光合测定仪于自然光强下(光强> 800μmol·m- 2·s- 1 )选定第3 叶测定,每处理测4 片叶。根系活力采用TTC法和伤流法, TTC 法参照白宝璋等的方法,伤流法按照林文等的方法收集伤流液。于上午9: 00在距地面10 cm处剪去地上部,切口处覆以已称重的脱脂棉, 外围用双层保鲜膜扎紧,于下午4: 00取回脱脂棉称重,增加的重量即为伤流量,用注射器挤压此18 个棉球获得伤流液混合液,按照沈波的方法[ 17 ]计算伤流强度(每茎伤流量) 。统计分析时采用Excell进行F 检验和多重比较。
2 结果与分析
2. 1 不同覆盖材料对烤烟根系土温的影响
由图1可知铺大棚膜、稻草+大棚膜、普通膜、稻草、稻草+遮阳网、遮阳网6种不同处理的温度变化。5 cm土壤平均温度为17. 97 ℃,其变动范围为10. 81~22. 75 ℃,变异系数(CV )为14. 19% , 15 cm土壤平均温度为17. 19 ℃,其变动范围为11. 31~20. 63 ℃,变异系数(CV )为13. 26%。由于上层土壤更易受到外界温度的影响而发生变化,因此5 cm土壤温度波动较15 cm大。由图1还可看出,土壤铺膜后的前3 d和揭膜前3 d中,温度曲线重合度高,这可能是前期外界温度较低,覆盖提温过程较慢,表明温度较低时,由于土温吸热增温缓慢,因而不同覆盖处理间土温短时期内差异不大。土壤铺膜第4 d到第18 d温度曲线呈波浪式上升,各处理温度高低层次有别,说明晴朗天气不同覆盖处理对土温有明显影响。大棚膜、稻草+大棚膜、普通膜吸收热量快且保温性好,稻草吸收热量快但散热也快,遮阳网、稻草+遮阳网处理由于常常降低紫外线辐射,因而其温度常表现最低。由表1可知,覆盖不同材料对烤烟根系土壤积温有较大影响,覆盖22 d 5 cm根系土壤温度积温由高到低为大棚膜、稻草+大棚膜、普通膜、稻草、遮阳网、稻草+遮阳网,大棚膜与稻草+遮阳网根系总积温相差46 ℃,平均每天温差达2. 3 ℃。覆盖22 d15 cm根系土壤温度总积温最高为大棚膜,积温最低为遮阳网处理,根系总积温最高相差31 ℃,平均每d温度差达1. 55 ℃。上述结果表明,大棚膜具有透光、增温保温好的优点。
2. 2 不同根温处理对烟株地上部生理生态的影响
由表2 可知, 不同根温处理可引起烟株地上、地下部生长的差异,其中株高表现为随积温的增加而增加,因此大棚膜积温最高,株高亦最高,但地上部干重、叶绿素含量、叶光合速率并非温度越高,增长越大,而是以400 ℃积温为界,在400 ℃之内随积温增高,地上部干重、叶绿素含量、叶光合速率也随之升高,超出400 ℃反表现下降趋势。表明对烟草苗期生长而言,并非温度越高越好,积温超出400 ℃明显表现了细胞分裂加速,而干物质积累不足的徒长现象,不利蹲苗健壮生长。比较6种不同覆盖处理,从地上部性状表现来看,以稻草+大棚膜、普通膜、稻草处理相对较好,三者效果差异不大,其中稻草+大棚膜处理既克服了大棚增温过高,又缓冲了温度过低,二者起到了互补效果,因而各生长性状处于最优。
2. 3 不同根温处理对烟株地下部生理生态的影响
表3是不同根温处理对烟草地下部生长的影响差异。与地上部株高影响相似,同样根长表现为随积温的增高而加长,但其他性状除根系伤流量呈抛物线外(图2)仍以400℃积温为界,即在400℃之内,随温度的增高,一级侧根条数、地下部干重、根系活力皆表现增加趋势,超出400℃即下降。6种覆盖处理从对地下部生长来看,同样表现为稻草+大棚膜、普通膜、稻草3种处理最有利于烟草苗期根系生长及生理活性的提高。
3 小 结
根箱覆盖不同材料可明显改变土壤耕作层温度,其对土温影响的排序由高到低为大棚膜、稻草+大棚膜、普通膜、稻草、稻草+遮阳网、遮阳网。温度不同引起烟株长势有别,一般情况下,烟株地上部和地下部生物量均随根温升高而增加,生物量增加同时反映在烟株根系活力提高,叶片光合作用增强。本研究表明幼苗生长初期22 d内总积温400 ℃是培育壮苗的积温界限, 400 ℃以上积温虽可使株高增加和根长加长,但综合生长生理性状不佳,干物质积累少,表现为徒长状态,而在积温400 ℃以下随土壤积温增加,各种生长生理性状趋优,生长健壮,有利蹲苗,培育壮苗。
本研究表明不同覆盖材料处理的效果与气候有密切关系。各种覆盖材料均表现为气温高时,增温效果明显。覆盖材料差异较大,变幅亦较大。覆盖初期由于气温偏低,覆盖后增温缓慢,因而表面差异不大。15 cm土层相对温度变异小,不同材料处理间差异小。温度直接影响烟株地上、地下部生长。低温时根冠比大,这可能是植物的一种适应性反应,低温能抑制CO2 的吸收,从而使光化学作用效率降低;低温影响根系对水和矿质的吸收,烟株处于胁迫状态;同时从根到导管系统传输的N素减少。由于根系可优先利用有限的水、肥,使其受到的影响远小于地上部。高根温时根冠比低,是根系直接受害的结果,温度越高,气孔张开越大,但更高的温度导致气孔关闭,净光合效率下降。高根温也可能直接抑制与根生长有关的酶而抑制根生长,或使根呼吸消耗增多,可利用的底物不足,生长减慢。湖南浏阳烟区烟苗移栽到揭膜这段时期常遇低温侵袭并引发病害,影响到后期烟株正常生长及烟叶品质和产量。本研究表明,采用化工材料与有机材料相结合的大棚膜与稻草作为苗期覆盖,有利于培育壮苗,值得推广。

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