二氧化碳浓度升高下交替灌溉对番茄营养元素化学计量的调控研究
批准号:
51909220
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
27.5 万元
负责人:
魏镇华
依托单位:
学科分类:
E0902.农业水利与农村水利
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
二氧化碳浓度升高和根系分区交替灌溉的节水和养分利用的效应研究已有些证实,但对于二氧化碳升高环境下交替灌溉方式对土壤与作物系统中水分和矿质元素的汲取与分配过程及果实营养平衡的调控机理仍不清楚。本项目引入稳定碳氧同位素的指示和氮同位素的示踪技术,以土壤理化特性和酶活性为基础,重点围绕营养元素化学计量的响应研究,采用气候室试验定量监测和理论分析相结合的方法探究二氧化碳升高情景下交替灌溉对番茄气孔形态与水分利用的调节机理,明确土壤水分动态变化下根系对不同矿质营养吸收的影响方式,揭示从根系到果实中矿质元素运移和分配的内在调控关系,在此基础上进一步阐明二氧化碳升高下交替灌溉对果实内元素化学计量的改变途径和营养品质的调控机制,从而为作物节水、优质、高效的可持续发展提供更深层次的机理解释,对未来高二氧化碳环境下干旱半干旱农业区水分和养分高效利用的合理管理理论提供依据与支撑。
英文摘要
The effects of water-saving and nutrient utilization under elevated carbon dioxide concentration (e[CO2]) environment and alternate partial root-zone irrigation (PRI) have been partly confirmed, nonetheless the mechanism of PRI regime on absorption and distribution processes of water and mineral elements in soil-plant system, and fruit nutrient balance at e[CO2] still remains largely elusive. In this project, introducing the indication of carbon and oxygen isotope and trace of nitrogen isotope, forum on soil physicochemical property and enzymatic activity, and focus on response of nutrient element stoichiometry, the phytotron quantitative monitoring combined with theoretical analysis are presented to explore the mechanism of PRI strategy and on stomatal morphology and water use in tomato plant, clarify the way of roots influencing different minerals uptake under soil water dynamic, illuminate the intrinsic relationship of minerals transport and distribution from root to fruit under e[CO2] environment, and further elucidate the regulation mechanism of PRI on element stoichiometry and nutrient quality of tomato fruit in e[CO2] environment. This findings are anticipated to offer a deeper explanation for the sustainable development on achieving crop efficient irrigation and high quality, and further provide reasonable management theory on efficient utilization of water and nutrient resource for adapting to arid and semi-arid agricultural regions in future [CO2]-enriched environment.
二氧化碳浓度升高和根系分区交替灌溉的节水和养分利用的效应研究已有证实,但是对于二氧化碳升高下交替灌溉对于水分和矿质元素在作物体内的汲取分配以及果实中的营养平衡调控机理仍不清楚。本项目利用稳定氮同位素对氮素利用的示踪特性,通过气候室盆栽试验和理论分析相结合的方法,在定位定量取样监测的基础上得到了作物的光合特性与水分关系,明确了叶片和植株尺度的水分利用效率;解释了从根系到叶片的氮素吸收方式和差异响应,运用统计学方法分析了植株地上部分各个矿质元素的浓度与含量;采用主成分分析法获得了指标间的内在联系,揭示了元素间的化学计量变化对于二氧化碳浓度升高和交替灌溉的响应机理。本项目资助下,在《Agricultural Water Management》、《Plant and Soil》、《Scientia Horticulturae》、《Agronomy》等国际期刊发表SCI学术论文7篇,其中中科院1区论文4篇,2区论文2篇。培养硕士研究生1名,博士研究生1名并获得国家留学基金委的联合培养资助。依托本项目,本人于2022年1月晋升为副研究员,在国际会议上做报告1次,参加国际会议2次。研究成果为作物节水、高效、优质的可持续发展做出了更深的生理解释,对未来二氧化碳富集环境下干旱半干旱农业地区实现水分和养分高效利用提供了一定的理论支持与实践依据。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
CO2 elevation and nitrogen supply alter the growth and physiological responses of tomato and barley plants to drought stress
二氧化碳浓度升高和氮供应改变番茄和大麦植物对干旱胁迫的生长和生理反应
DOI:10.3390/agronomy12081821
发表时间:2022-07
期刊:Agronomy
影响因子:--
作者:Yiting Chen;Zhenhua Wei;Heng Wan;Jiarui Zhang;Jie Liu;Fulai Liu
通讯作者:Fulai Liu
DOI:10.1016/j.scienta.2021.110643
发表时间:2022-01
期刊:Scientia Horticulturae
影响因子:4.3
作者:Xin Yang;Peng Zhang;Zhenhua Wei;Jie Liu;Xiaotao Hu;Fulai Liu
通讯作者:Xin Yang;Peng Zhang;Zhenhua Wei;Jie Liu;Xiaotao Hu;Fulai Liu
Carbon dioxide elevation combined with sufficient irrigation and nitrogen fertilization improves fruit quality of tomato grown in glasshouse
二氧化碳升高结合充足的灌溉和施氮肥可提高温室番茄的果实品质
DOI:10.1080/03650340.2020.1783655
发表时间:2020-07
期刊:Archives for Agronomy and Soil Science
影响因子:--
作者:Liu Jie;Peng Xiaoying;Abdelhakim Lamis Osama Anwar;Fang Liang;Wei Zhenhua;Liu Fulai
通讯作者:Liu Fulai
Endogenous ABA level modulates the effects of CO2 elevation and soil water deficit on growth, water and nitrogen use efficiencies in barley and tomato plants
内源 ABA 水平调节 CO2 升高和土壤水分亏缺对大麦和番茄植物生长、水和氮利用效率的影响
DOI:10.1016/j.agwat.2021.106808
发表时间:2021-04
期刊:Agricultural Water Management
影响因子:6.7
作者:Zhenhua Wei;Liang Fang;Xiangnan Li;Jie Liu;Fulai Liu
通讯作者:Fulai Liu
Combined effect of partial root drying and elevated atmospheric CO2 on the physiology and fruit quality of two genotypes of tomato plants with contrasting endogenous ABA levels
部分根部干燥和大气 CO2 升高对两种基因型番茄植株生理和果实品质的综合影响(内源 ABA 水平对比)
DOI:10.1016/j.agwat.2021.106987
发表时间:2021-08
期刊:Agricultural Water Management
影响因子:6.7
作者:Xin Yang;Marie Louise Borno;Zhenhua Wei;Fulai Liu
通讯作者:Fulai Liu
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