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Arid
石灰性土壤上不同氮素形态对膜下滴灌水稻铁营养的生理效应
张新疆
出版年2019
学位类型博士
学位授予单位石河子大学
中文摘要【目的】滴灌水稻具有显著的节水特点,但是在实际的农业生产中发现,相比淹灌种植水稻,滴灌水稻经常在苗期土壤低温时节表现出缺铁(Fe)问题。由于水稻是一种喜铵和喜温作物,且适合于淹水栽培,因此推测滴灌水稻苗期生理性缺Fe与土壤低温,土壤含水量改变,土壤氧化还原电位(Eh)增加以及土壤氮(N)形态以硝酸盐为主有关。本文通过模拟滴灌水稻生长条件,研究不同土壤温度条件下滴灌水稻生理缺Fe机理,并在此基础上研究不同N形态(铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N))供应对水稻根际Fe有效性、水稻体Fe的再利用以及水稻体内Fe运输特征的影响,阐述不同N形态对石灰性土壤上的滴灌水稻Fe营养的生理效应。同时,本研究也可为优化滴灌水稻合理施肥提供理论依据。【方法】于2017年至2018年分别在石河子大学农学院试验站玻璃温室,网室和石河子大学绿洲生态农业重点实验室进行了系列盆栽和水培模拟试验。供试水稻品种是经过筛选适合于滴灌栽培的(淹水)水稻品种,分别为Fe高效品种T43(Oryza sativa L.cv.T43)和Fe低效品种T04(Oryza sativa L.cv.T04)。论文从滴灌水稻土壤氧化还原电位变化对土壤Fe有效性的影响;不同形态N肥(NH_4~+-N,NO_3~--N)供应对滴灌水稻根际Fe有效性和水稻铁吸收、水稻体内Fe的再利用特征;不同形态N肥(NH_4~+-N,NO_3~--N)供应对滴灌水稻根系通气组织发育以及对Fe运输的影响三方面开展研究。【主要结果】1.土壤Eh升高会降低土壤中DTPA-Fe和Fe(II)含量。与淹灌相比,土壤淹灌且通气处理水稻叶片活性Fe浓度,Fe吸收量和生物量均显著降低。滴灌处理土壤有效Fe含量,水稻Fe吸收量以及水稻生物量在三个处理中最低。2.滴灌水稻施用NH_4~+-N相比施用NO_3~--N可以显著降低根际pH值和水稻幼苗死亡率,提高根际DTPA-Fe浓度、水稻叶片SPAD值、水稻地上部干物质、根系干物重和水稻Fe吸收量。3.相比土壤适温处理,土壤低温显著降低滴灌水稻生物量、叶片SPAD值、水稻根表面积、根系活力和Fe吸收量,并且土壤低温在一定程度上弱化了水稻因吸收NH_4~+-N引起的根际酸化和根际Fe活化效应。在土壤低温条件下,水稻施用NH_4~+-N相比施用NO_3~--N可以减缓滴灌水稻因土壤低温导致的生物量、叶片SPAD值、根表面积、根系活力和Fe吸收量的降低程度。4.与NH_4~+-N相比,在水稻缺Fe第12d时,NO_3~--N处理水稻叶片表现出严重的缺Fe黄化症状且叶绿素含量显著降低。NH_4~+-N处理水稻木质部汁液pH、水稻根系和叶片中细胞壁组分Fe浓度均显著低于NO_3~--N处理。然而,NH_4~+-N处理水稻木质部汁液中Fe浓度、叶片和根系中可溶性和细胞器组分Fe浓度以及地上部/根系Fe含量均显著高于NO_3~--N处理。5.在低Fe培养条件下,与水稻供NH_4~+-N相比,在供应NO_3~--N处理的水稻根系中观察到较高的通气组织比例和根系孔隙度。与NH_4~+-N相比,NO_3~--N处理水稻根系水吸收能力、根系水力导度、木质部伤流速率、叶片水势、伤流液Fe浓度以及地上部Fe浓度和Fe吸收量均显著降低,但是NO_3~--N处理水稻根系Fe浓度和Fe吸收量均显著高于NH_4~+-N处理。【结论】1.滴灌水稻苗期在土壤低温环境中容易遭受缺Fe的原因是:(1)土壤Eh升高导致土壤有效Fe含量降低,滴灌土壤水分条件不利于水稻Fe吸收;(2)土壤低温限制了稻苗根系的生长,降低了稻苗根系活力,土壤N以硝酸盐为主加剧了水稻缺Fe。2.NH_4~+-N缓解滴灌水稻缺Fe的机理主要包括:(1)滴灌水稻吸收NH_4~+-N可以酸化根际,提高根际有效Fe含量;(2)滴灌水稻吸收NH_4~+-N可以增加根表面积和根系活力进而保证水稻根系拥有较强的Fe吸收能力;(3)NH_4~+-N缓解因吸NO_3~--N引起的木质部碱化,进而将存储在水稻根部和叶片细胞壁的Fe溶解释放到细胞溶液和细胞器中,由此提高了水稻体内Fe的有效利用;(4)水稻吸收NH_4~+-N可以通过降低根系通气组织比例和缓解根系孔隙的形成,进而提高根系的吸水能力,从而带动更多的Fe由根部向地上部的运输。
中文关键词滴灌水稻 ; 氮形态 ; 缺铁 ; 土壤有效铁 ; 木质部pH ; 通气组织
语种中文
国家中国
中图法分类号S511
来源机构石河子大学
资源类型学位论文
条目标识符http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/337430
作者单位石河子大学
推荐引用方式
GB/T 7714		 张新疆. 石灰性土壤上不同氮素形态对膜下滴灌水稻铁营养的生理效应[D]. 石河子大学,2019.
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