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冷凉地区生草制苹果园水分与光能利用特性及调控机制研究

作　者: 李芳东
导　师: 吕德国
学　校: 沈阳农业大学
专　业: 果树学
关键词: 冷凉地区生草覆盖共存系统光系统功能 JIP-test
分类号: S661.1
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

果树与环境之间的协调关系是实现果树产业可持续发展的重要途径,而土壤作为果树产业可持续发展的重要载体,其质量的维持至关重要。传统的土壤管理方式——清耕制严重破坏了表层土壤的生物进程,土壤有机质含量持续下降,降低了微生物群落结构的稳定性,从而导致土壤养分失衡、环境恶化,已成为制约果树产业可持续发展的主要瓶颈之一。果园生草在改善土壤环境和维持果园土壤肥力等方面具有重要的作用,已成为果品安全、优质持续生产的关键技术之一。光合作用是果树产量形成的基础,水分和光照既是影响光合作用的重要环境因子,也是树草共存系统相互影响最敏感的环境因子。因此,本研究以冷凉地区生草制苹果园为试材,研究了生草覆盖果园苹果植株水分与光能利用特性,以及遮阴和修剪(或刈割)条件下树草相互作用的生理生态机制,探讨了生草覆盖影响树体水分和光能利用的主要因子。主要结果如下：1.生草覆盖和清耕处理寒富苹果叶片ψo、RC/CSo、ETo/CSo、PICS和△I均随着叶片光合能力的增强而升高,幼龄叶RC/CSo、ETo/CSo、PIcs和△I显著低于成龄叶；幼龄叶PSII的功能已有很大程度的发育。生草覆盖处理叶片Fv/Fm、PIcS和△I在5月7日显著高于清耕处理,说明生草覆盖处理叶片PSII和PSI的功能的发育早于清耕,因此具有较高的光合效率。2.与清耕处理相比,自然高温强光条件下生草覆盖处理叶片AQY和Pm显著升高、ABS/RC和DIo/RC显著降低、Fv/Fm和Ψo显著升高,引起Plabs和△I显著升高。因此,高温强光下生草覆盖处理通过调控能量分配协调了PSI/PSII的关系,提高了PSI和PSII的活性,缓解了高温强光对整个光合机构的光抑制。3.与清耕相比,生草覆盖处理寒富苹果叶片衰老过程中SOD和POD的活性平均高12.7%和11.4%,02·-和H202含量平均下降了21.2%和2.8%,减轻或推迟了膜脂过氧化的发生,减轻了叶绿体功能和结构的损伤。生草覆盖处理Fv/Fo和Fm在衰老中后期和后期均显著高于清耕,P。在中前期、中期和中后期均显著高于清耕。说明生草覆盖在一定程度上减轻或延迟了衰老对PSII结构和功能的损伤,提高了叶片制造的能力。4.在冷凉地区的整个生长季节,行间生草区10cm土壤含水量(SWC)在6月、7月、9月和10月显著高于清耕,20cm SWC在6月～9月显著高于清耕,30cm SWC仅在6月显著高于清耕,而40cm SWC在8月～10月显著高于清耕,推测草域根系主要分布于0-30cm土层。株间覆盖区10cm SWC在6月及60cm SWC在6月～10月显著高于清耕,20cm SWC在5月～9月、30cm SWC在5月～8月及40cm SWC在7月和9月显著低于清耕,推测生草覆盖区苹果根系主要分布于0-40cm土层,清耕区苹果根系的主要分布层深于生草覆盖。说明果树根系与草根系水分相互作用的主要区域为0-40cm土层。5.红三叶留茬20cm刈割时,茎叶光合效率较高、有效光合时间较长,组织纤维化程度和分蘖数居中、分枝数高、总产量高,有利于草域的持续生产、总产量的提高。因此,20cm为红三叶草的适宜刈割高度。6.夏季晴天10：00气温迅速升高时,与覆草处理相比,‘覆草+遮阴’处理土壤温度低、升温慢,苹果叶片PSⅡ受体侧电子传递明显受阻,最大光化学效率和用于电子传递的量子效率显著降低；清耕处理土壤温度高、升温快,苹果叶片PSII受体侧电子传递明显受阻,用于电子传递的量子效率显著降低。覆草、‘覆草+遮阴’和清耕处理叶片净光合速率依次降低,覆草与清耕处理差异显著。说明生草制果园的覆盖厚度不宜过厚。‘覆草+遮阴’和覆草处理延迟了干旱和水分饱和胁迫条件下叶片光合效率的降低,促进了干旱复水后叶片光合效率的恢复。7.干旱第4d,红三叶、早熟禾和清耕处理苹果叶片P。分别为干旱第1d的29.0%、9.3%和1.4%,Plabs分别为干旱第1d的68.6%、60.3%和28.5%,说明红三叶和早熟禾处理提升了寒富苹果对干旱胁迫的耐受性,红三叶处理的效果优于早熟禾。复水后第3d红三叶、早熟禾和清耕处理叶片P。恢复到干旱第1d的81.3%、80.1%和64.1%,说明红三叶和早熟禾处理有利于干旱复水后苹果叶片光合效率的恢复,红三叶的效果优于早熟禾。白三叶处理缓解了淹水对苹果叶片PSII放氧复合体和受体侧的伤害,提高了Fv/Fm和用于电子传递的量子效率,维持了PSII较高的性能,使叶片具有较高的光合效率；早熟禾处理的效果与白三叶处理相反。

全文目录

目录  4-6
CONTENTS  6-8
摘要  8-10
ABSTRACT  10-14
缩略词  14-16
1 文献综述  16-28
  1.1 果园生草的生理生态效应研究  16-21
  1.2 叶绿素荧光诱导动力学及应用  21-26
  1.3 果园水分与光环境的研究  26-27
  1.4 本研究的目的意义  27-28
2 材料与方法  28-38
  2.1 生草制果园寒富苹果叶片水分和光合特性研究  28-32
  2.2 遮阴条件下树草共存系统水分和光合特性研究  32-33
  2.3 修剪(或刈割)条件下树草共存系统水分和光合特性研究  33-34
  2.4 可控条件下寒富苹果叶片水分和光能利用特性研究  34-38
3 结果与分析  38-103
  3.1 生草覆盖对寒富苹果叶片水分和光合特性的影响  38-55
    3.1.1 对叶片功能建造过程中水分和光合特性的影响  38-42
    3.1.2 对久旱后降雨条件下寒富苹果叶片光合特性的影响  42-45
    3.1.3 对高温强光条件下寒富苹果叶片光合特性的影响  45-48
    3.1.4 对叶片功能衰退过程中光合性能和抗氧化酶系统的影响  48-53
    3.1.5 对寒富苹果园土壤含水量的影响  53-55
  3.2 水分利用调控对树草共存系统水分和光合特性的影响  55-77
    3.2.1 草域遮阴对寒富苹果叶片水分和光合特性的影响  55-57
    3.2.2 苹果植株遮阴对树草共存系统水分和光合特性的影响  57-65
    3.2.3 苹果植株修剪对稗草水分和光合特性的影响  65-68
    3.2.4 草域刈割对寒富苹果水分和光合特性的影响  68-72
    3.2.5 刈割高度对红三叶光合特性和再生能力的影响  72-77
  3.3 可控条件下苹果叶片水分和光合特性研究  77-103
    3.3.1 草域环境对寒富苹果水分和光合特性的影响  77-79
    3.3.2 土壤温湿度对寒富苹果水分和光合特性日变化的影响  79-85
    3.3.3 覆草对干旱及复水过程中寒富苹果水分和光合特性的影响  85-91
    3.3.4 覆草对水分饱和条件下寒富苹果光合特性的影响  91-96
    3.3.5 生草对干旱及复水过程中寒富苹果水分与光合特性的影响  96-99
    3.3.6 生草对淹水条件下寒富苹果光合特性的影响  99-103
4 讨论  103-108
  4.1 冷凉地区生草覆盖与叶片生长发育的关系  103-104
  4.2 树草共存系统水分利用分析  104-106
  4.3 土壤温度和水分对苹果叶片光合特性影响分析  106-108
5 结论与创新点  108-109
  5.1 结论  108
  5.2 创新点  108-109
参考文献  109-119
致谢  119-120
攻读学位论文期间发表文章  120

冷凉地区生草制苹果园水分与光能利用特性及调控机制研究

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