太阳辐射减弱和O3胁迫对土壤性质及冬小麦中N、P元素的影响研究

摘要

近年来,地表太阳辐射减弱强度和03浓度升高均呈增加趋势,太阳辐射减弱和O3增加会影响作物的生长发育及作物对N、P元素的吸收。本文基于开顶式气室(OTC)和黑色遮阳网模拟地表03浓度增加和太阳辐射减弱情况,共设置了9个实验处理:CKl(野外大田组,完全自然环境);S1(太阳辐射减弱20％);S2(太阳辐射减弱40％);S3(太阳辐射减弱60％);CK2(仅增加OTC气室,不进行03曝气和遮光);T(03浓度为100±8n1·L-1);TS1(T与S1复合),TS2(T与S2复合),TS3(T与S3复合)。研究了整个生育期内太阳辐射减弱和03胁迫对冬小麦各器官中N、P元素和麦田耕层土壤理化性质、土壤酶活性的影响。主要结论如下:
　　(1)太阳辐射减弱(S1、S2、S3)会增大土壤含水量,导致根区土壤全N和速效K含量增大,土壤速效P含量降低;太阳辐射减弱会增大冬小麦各器官中N、P含量,且根、茎和营养器官中N、P含量均与太阳辐射减弱强度呈极显著正相关,降低根中N、P累积量和分配率,增大叶中N、P累积量,降低营养器官中N、P的总转运量和转运率。
　　(2)单因子03增加(T)会降低土壤过氧化氢酶活性,增大土壤脲酶活性,增大土壤速效P、K和全P、K含量;T处理会增大冬小麦各器官中N、P含量和营养器官中N、P的总转运率,降低叶中N、P的转运量,降低冬小麦各器官中P的累积量,降低出苗-抽穗期根、茎、叶对N、P的阶段累积吸收,降低抽穗期-成熟期穗中P的阶段累积吸收和根、茎、叶中P的阶段输出量,增大抽穗期-成熟期根、茎和营养器官中N的阶段输出量。
　　(3)不同程度的太阳辐射减弱条件下的03增加处理(TS1、TS2、TS3)会增大冠层空气日平均相对湿度,降低冠层空气日平均温度;增大孕穗期-成熟期冬小麦各器官中N、P含量,降低营养器官对N的总累积吸收和植株对P的总累积吸收,降低根、叶和营养器官中N、P的转运量及穗中P的累积和分配,且叶中N、P的转运量随着太阳辐射强度的降低而降低,降低出苗期-抽穗期茎、叶对N、P元素的阶段累积吸收,降低抽穗期-成熟期茎、叶中N、P的输出量和穗中P的阶段累积吸收。
　　(4)土壤含水量与冬小麦各器官中N、P含量显著正相关,与各器官中N、P累积量显著负相关,土壤pH值与各营养器官中N、P含量显著负相关。通径分析表明,土壤含水量增大对营养器官中N、P含量的直接促进作用最大,但是在一定程度上对营养器官中N、P的总累积量会产生直接阻碍作用,日平均太阳瞬时辐射强度对营养器官中N、P的总累积量的直接促进作用最大。

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 太阳辐射减弱和O_3胁迫的研究历程

1.2.2 太阳辐射减弱和O_3胁迫对农田小气候和土壤理化性状的影响研究

1.2.3 太阳辐射减弱和O_3胁迫对作物养分吸收的影响研究

1.2.4 国内外研究中存在的不足

1.3 研究内容和研究目标

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究目标

第二章 材料与方法

2.1 试验地点和试验材料

2.2 试验设计

2.2.1 太阳辐射减弱控制

2.2.2 O_3浓度控制

2.3 样品的采集与保存

2.3.1 土壤样品的采集

2.3.2 作物样品的采集

2.4 测定项目与方法

2.4.1 土壤物理性质的测定

2.4.2 冠层空气温、湿度的测定

2.4.3 土壤化学性质的测定

2.4.4 土壤酶活性的测定

2.4.5 土壤中全N、P、K含量和植株中全N、P含量测定

2.5 数据处理和制图

第三章 太阳辐射减弱和O_3胁迫条件下麦田小气候和土壤性状的变化特征

3.1 结果与分析

3.1.1 麦田耕层(0～20cm)土壤含水量的动态变化

3.1.2 麦田耕层(0～20cm)土壤pH值的动态变化

3.1.3 麦田耕层(0～20cm)土壤温度的动态变化

3.1.4 冬小麦冠层空气温度和湿度的动态变化

3.1.5 麦田土壤中全N含量的动态变化

3.1.6 麦田土壤中速效P和全P含量的动态变化

3.1.7 麦田土壤中速效K和全K含量的动态变化

3.1.8 不同处理下麦田小气候变化对冬小麦根区土壤酶活性的影响

3.2 讨论与小结

3.2.1 太阳辐射减弱对麦田小气候和耕层土壤性状的影响

3.2.2 不同太阳辐射强度下O_3胁迫对麦田小气候和耕层土壤性状的影响

第四章 太阳辐射减弱和O_3胁迫条件下冬小麦植株中N含量、累积和分配的动态变化

4.1 太阳辐射减弱对冬小麦植株各器官中N元素的影响

4.1.1 N元素含量

4.1.2 N元素累积量

4.1.3 N元素阶段累积吸收

4.1.4 N元素分配

4.1.5 N元素转运量和转运率

4.2 不同太阳辐射强度下O_3胁迫对冬小麦各器官中N元素的影响

4.2.1 N元素含量

4.2.2 N元素累积量

4.2.3 N元素阶段累积吸收

4.2.4 N元素分配

4.2.5 N元素转运量和转运率

4.3 不同处理下冬小麦植株各器官中N含量和累积的影响因素分析

4.3.1 各器官中N元素含量、累积量与环境因子的相关性分析

4.3.2 营养器官中N元素含量和总累积量的通径分析

4.4 讨论与小结

4.4.1 太阳辐射减弱对冬小麦植株中N素吸收的影响

4.4.2 不同太阳辐射强度下O_3胁迫对冬小麦植株中N素吸收的影响

4.4.3 不同处理下影响冬小麦植株各器官中N素含量和累积量的环境因子

第五章 太阳辐射减弱和O_3胁迫条件下冬小麦植株中P含量、累积和分配的动态变化

5.1 太阳辐射减弱对冬小麦植株各器官中P元素的影响

5.1.1 P元素含量

5.1.2 P元素累积量

5.1.3 P元素阶段累积吸收

5.1.4 P元素分配

5.1.5 P元素转运量和转运率

5.2 不同太阳辐射强度下O_3胁迫对冬小麦各器官中P元素的影响

5.2.1 P元素含量

5.2.2 P元素累积量

5.2.3 P元素阶段累积吸收

5.2.4 P元素分配

5.2.5 P元素转运量和转运率

5.3 不同处理下冬小麦植株各器官中P含量和累积的影响因素分析

5.3.1 各器官中P元素含量、累积量与环境因子的相关性分析

5.3.2 营养器官中P元素含量和总累积量的通径分析

5.4 讨论与小结

5.4.1 太阳辐射减弱对冬小麦植株中P素吸收的影响

5.4.2 不同太阳辐射强度下O_3胁迫对冬小麦植株中P素吸收的影响

5.4.3 不同处理下影响冬小麦植株各器官中P素含量和累积量的环境因子

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.1.1 太阳辐射减弱对麦田小气候和土壤理化性质的影响

6.1.2 不同太阳辐射强度下O_3胁迫对麦田小气候和土壤理化性质的影响

6.1.3 太阳辐射减弱对冬小麦植株各器官中N、P元素的影响

6.1.4 不同太阳辐射强度下03胁迫对冬小麦植株各器官中N、P元素的影响

6.1.5 冬小麦植株各器官中N、P元素含量和累积量的影响因子

6.2 特色与创新

6.3 不足之处及研究展望

参考文献

致谢

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