不同降水量分配下黄土高原旱地小麦根系深扎优化水分吸收机理探索
批准号:
31901123
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
李朴芳
依托单位:
学科分类:
生态系统生态学
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
中文摘要
降水量少而分配不均是制约黄土高原旱地小麦产量的主要因素。针对黄土高原表土低水多变、深层土壤含水较为稳定的环境特点,虽然提出通过促进旱地小麦根系深扎提高对深层土壤水分吸收利用。但目前对于不同土壤水分条件下旱地小麦根系深扎与土壤水分分布交互影响根系水分吸收缺乏深入研究,根系深扎如何优化水分吸收尚缺乏明确结论。本研究拟采用遮雨棚和自流灌溉系统人工控制降水量分配,通过大田试验的研究方法,结合氢氧同位素示踪技术,重点回答:不同降水量分配下旱地小麦根区土壤水分的数量与分布规律;小麦根系深扎对不同降水量分配的响应机理;根系深扎与不同降水量分配交互影响下根系吸收土壤水分格局等关键科学问题。据此,揭示不同降水量分配下小麦根系深扎优化根系水分吸收途径与机理,提出旱地小麦根系深扎与水分高效利用的最优调控方案。研究结果为黄土高原旱地小麦根系性状选育与合理用水以提高小麦生产力提供理论参考。
英文摘要
Both limited amount and uneven distribution of annual precipitation are the major threats to enhance dryland wheat productivity in the Loess Plateau. Considering the low and variable soil water storage in top-soil and sub-soil layers in this area, it has been proposed to improve the absorption and utilization of deep soil water storage by promoting the deep rooting of dryland wheat. However, the interaction between wheat deep-rooting and soil water distribution is not well understood, and the deep-rooting associated breeding measures have not got the clear results. This study intends to use canopy and gravity irrigation system to manually control precipitation distribution, through the field experiments combined with hydrogen and oxygen isotope tracing technique, the key answers we want to clarify are as follows: 1) the amount and distribution of soil water in root zone of dryland wheat in response to different precipitation distribution; 2) the response mechanism of wheat deep rooting under different precipitation distribution and 3) the main scientific factors affecting root water absorption and water use pattern of root system by the interactions of wheat deep rooting and precipitation distribution. According to these, we will reveal the mechanism for optimizing water uptake by wheat deep rooting, and put forward the optimal regulation scheme of wheat root architecture and water uptake and utilization under different precipitation distribution. The results would provide a theoretical reference for the selection of root traits and rational water use in order to improve the productivity of dryland wheat in the Loess Plateau.
黄土高原地区降水量少,年内和年际间降水量变化大,且蒸发量大于降水量,使得该地区表层土壤含水量少且不稳定,深层土壤含水量相对高而稳定。因此,提高根系对深层土壤水分的吸收利用对该地区旱地小麦稳产增产具有重要的意义。本研究采用遮雨棚和自流灌溉系统人工控制降水量分配,以不同根型旱地小麦为试验材料,通过大田试验,研究了不同降水分配下各品种小麦根区土壤含水量、不同土层根系分布特征、根系解剖结构、产量和水分利用效率的变化。借助氢氧稳定同位素示踪技术,揭示不同降水量分配下根系深扎调控水分吸收机理,主要结论如下:.(1)浅根型小麦碧蚂1号根区土壤含水量高于深根型小麦长旱58和长航1号根区土壤含水量。在正常降水和低降水条件下长旱58小麦开花期和成熟期根区土壤含水量显著高于长航1号小麦。.(2)各品种小麦根系形态结构、微观结构和根系活性具有显著差异。浅根型碧玛1号的深层根系生物量、根长密度和根系活性显著低于深根型小麦。两种深根型小麦品种对比发现,长航1号小麦土壤深层根系生物量和根长密度显著高于长旱58,而长旱58具有较高根系活性、根系直径、皮层厚度和皮层厚度/直径比例及较低的根系导管直径。.(3)不同降水条件下,深层土壤水分对小麦的贡献率随降水量的减少逐渐增加。不同品种小麦水分贡献率存在显著差异,浅根型小麦表层土壤水分贡献率显著高于深根型小麦,而深层土壤水分贡献率显著低于深根型小麦;在低降水条件下,长旱58表层土壤水分贡献率较高,而深层土壤水分贡献率低于长航1号小麦。.(4)浅根型小麦籽粒产量和水分利用效率显著低于深根型小麦。两种深根型小麦对比发现,在较高降水条件下长航1号小麦的地上生物量和籽粒产量显著高于长旱58,而在低降水处理下长航1号小麦籽粒产量低于长旱58小麦。因此,在高降水条件下适宜种植深层根系分布较多,产量较高的长航1号小麦,而在正常降水和低降水条件下更适宜种植具有保水能力的长旱58小麦。
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DOI:
--
发表时间:
2021
期刊:
干旱地区农业研究
影响因子:
--
作者:
[丁彤彤, 李朴芳, 曹丽, 龙欣源, 刘波, 马永清]
通讯作者:
马永清
Wheat breeding highlights drought tolerance while ignores the advantages of drought avoidance: A meta-analysis
小麦育种强调耐旱而忽视避旱优势:荟萃分析
DOI:
10.1016/j.eja.2020.126196
发表时间:
2021-01-01
期刊:
EUROPEAN JOURNAL OF AGRONOMY
影响因子:
5.2
作者:
[Li, Pufang, Ma, Baoluo, Xiong, Youcai]
通讯作者:
Xiong, Youcai
DOI:
--
发表时间:
2022
期刊:
Journal of Agronomy and Crop Science
影响因子:
作者:
[Pufang Li, Baoluo Ma, Jairo A. Palta, Tongtong Ding, Zhengguo Cheng, Youcai Xiong]
通讯作者:
Youcai Xiong
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