CN106105753B - 一种甘蔗桶栽干旱胁迫试验方法 - Google Patents
一种甘蔗桶栽干旱胁迫试验方法 Download PDFInfo
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Abstract
甘蔗在桶栽条件下实现水分精准控制干旱胁迫的试验方法,包括试验设计、配制栽培基质、育苗、制作种植桶、测定栽培基质饱和含水量、移栽、水分胁迫设置与管理等步骤,本发明以传统的甘蔗桶栽试验方法为基础,对其种植桶、栽培基质、水分控制方式进行改进,使得甘蔗根系可舒展生长,利于根系的清洗和测量,可有效降低基质表层水分蒸发,并根据水分胁迫目标进行水分管理,将桶内水分控制在目标值范围,提高水分胁迫的精度,使胁迫程度处于同一水平,有效提高抗旱性评价的准确性。
Description
技术领域
本发明属于甘蔗栽培试验技术领域,具体涉及一种在桶栽条件下对甘蔗进行人工干旱胁迫试验的方法。
背景技术
云南省是我国第二大甘蔗原料基地,年均植蔗面积550万亩,其中70%以上种植在少雨、缺水的旱坡地。随着近年来环境条件日趋恶化,蔗区旱情愈发严重,造成了全省甘蔗大幅减产,生产上急需耐旱、稳产的甘蔗新品种,以降低因旱情造成的减产,最大限度的保障蔗农植蔗的收益,提高甘蔗在旱地作物中的竞争力。而培育抗旱甘蔗新品种的首要条件是评价和筛选出抗旱性强、并具有育种潜力的亲本材料。因此首先需要建立一套科学的甘蔗抗旱性评价试验方法,筛选出具有抗旱性的杂交亲本,供育种户利用。
桶栽和控水试验是用于检测植物对干旱胁迫响应的一种技术手段,可使试验材料处于相同的土壤和水分条件下开展相关指标测量。传统的甘蔗桶栽试验方法存在以下缺陷:第一,种植桶高度过低、体积过小,造成甘蔗根系盘结严重,对试验后期测量根系各项指标带来困难;第二,栽培用土采用大田表层土,土壤板结严重,试验后期清洗根系困难,对测量根系各项指标带来不便,影响试验结果;第三,使用称重法计算浇水量或固定浇水量进行补水,无法排除桶内甘蔗自身植株质量所带来的误差,且未能根据各参试材料实际需水量进行补水,造成水分控制不够准确,水分胁迫程度不一致,对后期计算水分利用效率以及抗旱性评价结果带来较大误差;第四,未能考虑土壤表面的水分蒸发量,对水分利用效率结果带来较大误差。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足,提供一种科学的、有利于植株根系生长,实现水分精准控制的甘蔗桶栽干旱胁迫试验方法。
本发明的目的提供如下技术方案实现:
甘蔗在桶栽条件下实现水分精准控制干旱胁迫的试验方法,方法如下:
(1)试验设计:试验按随机区组设计,试验材料设灌溉和水分胁迫处理,2个种植桶作为空白对照,同时,每个材料再额外种植1桶,用于测定生物量起始值;
(2)配制栽培基质:栽培基质含有泥炭土成分,所述泥炭土成分以泥炭土粉和直径0.4~0.5cm的泥炭土颗粒的形态同时存在于栽培基质中,栽培基质配方中,大田红壤:泥炭土粉:直径0.4~0.5cm的泥炭土颗粒的质量比为1:1:1;
(3)育苗:分别取每份试验材料的单芽种茎,用50±0.2℃的温水处理,脱去种茎中携带的宿根矮化病病菌;使用营养袋装栽培基质育苗,每袋栽种1个蔗芽;
(4)制作种植桶:用PVC材料制作种植桶,种植桶的桶身高度120cm、直径25-30cm、桶底厚度0.4cm,桶底密封;
(5)测定栽培基质饱和含水量:取装有栽培基质的种植桶作为空白对照,桶底部均匀钻取排水孔,将水分速测仪预埋管垂直放入种植桶中心位置并称重;向种植桶中缓慢灌水,直至桶底部排水孔开始出水为止;用聚丙烯颗粒均匀覆盖于栽培基质表面,降低表面水分蒸发;静置种植桶至排水孔停止排水、质量恒定后,封堵排水孔,计算出平均每桶对照可使栽培基质含水量达饱和的需浇水量,使用水分速测仪测量其体积含水量,得到栽培基质饱和状态下的体积含水量;
(6)移栽:营养袋中的育苗达4叶龄后移栽至种植桶中,每桶移栽2株,每份材料移栽4桶,每桶浇水量为上述测定得到的使栽培基质含水量达饱和的用水量;浇水后每桶在栽培基质表面覆盖聚丙烯颗粒;每天用水分速测仪对桶内栽培基质体积含水量进行测定并补水,使混合土含水量维持在饱和状态;至全部植株生长至8叶龄后进行生物量起始值测定,并开始水分胁迫处理;
(7)水分胁迫设置与管理:根据具体试验要求设置水分胁迫梯度和程度,逐级进行干旱胁迫,每个水分胁迫阶段下,当所有种植桶内栽培基质体积含水量达到胁迫目标值后维持5天处理,完成相关指标测量后进入胁迫阶段;当桶内栽培基质体积含水量降至饱和体积含水量的50%时,甘蔗处于严重萎蔫状态,达到最大水分胁迫程度,完成此阶段相关指标测量后进行收获调查;
试验期间,每天用水分速测仪测量每桶栽培基质的体积含水量,并根据试验设计要求,按如下公式计算每桶的补水量,进行精准控水,使干旱处理组的甘蔗植株处于相同的水分胁迫程度下:
W=(Va-Vb)/100×Vs×1000;
式中,Va为栽培基质体积含水量目标值,Vb为栽培基质体积含水量测量值,Vs为桶内栽培基质体积,W为补水量,单位为ml;
灌溉处理和对照维持栽培基质含水量为饱和状态,其中对照用于估算蒸发量。
本发明所述收获调查方法是在收获时,将桶内2株甘蔗完整取出,清洗根部,将植株分为梢头、叶片、茎和根系,置于90℃电热鼓风干燥箱内干燥72h,至质量恒定后称重。
本发明可进一步进行生物量和水分利用效率测定,生物量测定包括生物量起始值B1测定和生物量终止值B2测定,当全部植株生长至8叶龄后进行生物量起始值测定,当完成50%水分胁迫阶段的测量后进行生物量终止值测定,二者之差即为试验调查阶段的生物量;
每桶材料的水分利用效率按照下述公式计算:
WUE(g kg-1)=(B2-B1)/(Wt-We);
式中,Wt为测量期间浇水总量,We为栽培基质水分蒸发量,即测量期间2个空白对照的浇水总量的平均值,WUE为水分利用效率,单位为g kg-1。
本发明所述栽培基质的pH值5.7-6.0,有机质含量为455-470g/kg,碱解氮、有效磷、速效钾的含量分别为274-305mg/kg、2.4-2.6mg/kg和262-285mg/kg,全氮、全磷、全钾的含量分别为0.625-0.653%、0.058-0.065%和2.6-3.1%。
本发明方法以传统的甘蔗桶栽试验方法为基础,对其种植桶、栽培基质、水分控制方式进行改进,建立起一套甘蔗桶栽精准控水试验方法。本发明方法使得甘蔗根系可舒展生长,利于根系的清洗和测量,聚丙烯颗粒覆盖基质表面,可有效降低基质表层水分蒸发,结合空白对照基质表层水分蒸发量计算结果,可将每天的浇水量分解为甘蔗植株的需水量和基质表层水分蒸发量,降低水分利用效率误差,每天对桶内基质体积含水量进行检测,根据水分胁迫目标进行水分管理,可将桶内水分控制在目标值范围,提高水分胁迫的精度,使胁迫程度处于同一水平,有效提高抗旱性评价的准确性。
具体实施方式
甘蔗在桶栽条件下实现水分精准控制干旱胁迫的试验方法,包括种植桶的制作、栽培基质的配方、栽培基质饱和含水量测定、栽培基质表面蒸发量测定、水分胁迫设置与管理、育苗与移栽、生物量和水分利用效率测定。试验中用到的仪器设备有PR2/6土壤剖面水分速测仪、电热鼓风干燥箱等。试验方法如下:
(1)试验设计:试验按随机区组设计,试验材料设灌溉和水分胁迫处理,2个空白对照,每个处理3次重复,同时为了测定生物量起始值,每个材料再额外种植1桶。
(2)配制栽培基质:栽培基质含有泥炭土成分,所述泥炭土成分以泥炭土粉和直径0.4~0.5cm的泥炭土颗粒的形态同时存在于栽培基质中,栽培基质配方中,大田红壤:泥炭土粉:直径0.4~0.5cm的泥炭土颗粒的质量比为1:1:1;栽培基质的pH值5.7-6.0,有机质含量为455-470g/kg,碱解氮、有效磷、速效钾的含量分别为274-305mg/kg、2.4-2.6mg/kg和262-285mg/kg,全氮、全磷、全钾的含量分别为0.625-0.653%、0.058-0.065%和2.6-3.1%。
(3)育苗:每份试验材料各取50个单芽种茎,用50±0.2℃的温水处理2h,脱去种茎中携带的宿根矮化病病菌;使用直径10cm,高12cm的营养袋在30℃条件下进行育苗,每袋中装0.8kg栽培基质,每袋栽种1个蔗芽;甘蔗出苗后每15天喷施1次氯虫噻虫嗪,防治螟虫为害。
(4)制作种植桶:选用直径25-30cm、高120cm的PVC管作为桶身,厚度为0.4cm,直径25-30cm圆形PVC板作为桶底,使用热熔胶作为粘合剂制成桶底密封的种植桶。
(5)测定栽培基质饱和含水量:取2只种植桶作为空白对照,桶底部均匀钻取19个直径0.3cm的排水孔,将PR2/6土壤剖面水分速测仪预埋管垂直放入种植桶中心位置并称重;每桶装栽培基质65kg,使混合土深度为1m,向种植桶中缓慢灌水,直到桶底部排水孔开始出水为止;每桶称取0.8kg聚丙烯颗粒均匀覆盖于栽培基质表面,降低表水分蒸发;静置72h后排水孔停止排水,其质量恒定,将排水孔用热熔胶封堵,计算出平均每桶对照需浇水11.5kg可使栽培基质含水量达饱和,使用PR2/6对其体积含水量进行测量,2桶空白对照的平均值即为栽培基质饱和状态下的体积含水量。
(6)移栽:育苗袋育苗后待全部材料达4叶龄后进行移栽,移栽前每只种植桶内装入栽培基质65kg,每份材料挑选长势相近的8株进行移栽,每桶移栽2株,每份材料移栽4桶。移栽时每桶各施6g 3.6%杀虫双,移栽后每桶倒入0.8kg聚丙烯颗粒覆盖栽培基质表面;每天使用PR2/6对桶内栽培基质体积含水量进行测定并补水,使混合土含水量维持在饱和状态,保证植株有充足的水分可利用并正常生长。试验期间每15d喷施一次氯虫噻虫嗪,防止螟虫为害。全部植株生长至8叶龄后进行生物量起始值测定,并开始水分胁迫处理。
(7)水分胁迫设置与管理:水分胁迫梯度和程度可根据具体试验要求进行设置,每个水分胁迫阶段下,当所有种植桶内栽培基质体积含水量达到胁迫目标值后维持5天处理,完成相关指标测量(相关测量指标根据试验需求进行设置)后进入下一个胁迫阶段。当桶内栽培基质体积含水量降至饱和体积含水量的50%时,甘蔗处于严重萎蔫状态,达到最大水分胁迫程度,完成此阶段相关指标测量后进行收获调查。
试验期间每天使用PR2/6土壤剖面水分速测仪测量每桶栽培基质的体积含水量,根据公式W(mL)=(Va-Vb)/100×Vs×1000计算每桶补水量,式中Va为栽培基质体积含水量目标值,Vb为栽培基质体积含水量测量值,Vs为桶内栽培基质体积,W为补水量,结果四舍五入到十位。灌溉处理和对照维持栽培基质含水量为饱和状态,其中对照用于估算蒸发量,干旱处理根据具体试验要求进行设置。
(8)收获调查:收获时,将桶内2株甘蔗完整取出,清洗根部,将植株分为梢头(含叶鞘、不完全展开叶和无效分蘖)、叶片、茎和根系,置于90℃电热鼓风干燥箱内干燥72h,其质量恒定后称重。
(9)生物量和水分利用效率测定:生物量测定包括生物量起始值B1测定:和生物量终止值B2测定。当全部植株生长至8叶龄后进行生物量起始值测定,当完成50%水分胁迫阶段的测量后进行生物量终止值测定,二者之差即为试验调查阶段的生物量。
每桶材料的水分利用效率按照公式WUE(g kg-1)=(B2-B1)/(Wt-We)进行计算,式中Wt为测量期间浇水总量,We为栽培基质水分蒸发量,即测量期间2个空白对照浇水总量的平均值。
本发明由于采用了改进的种植桶和栽培基质,使得甘蔗根系能够在桶内基质中舒展生长,且便于根系的清洗和测量。使用空白对照计算栽培基质表面水分蒸发量,可有效降低甘蔗植株水分使用量计算的误差,提高试验结果的准确度。使用PE颗粒覆盖栽培基质表面,可有效降低栽培基质表面水分蒸发量,且不影响甘蔗植株的正常生长。本发明设置水分胁迫梯度,逐级进行干旱胁迫,利用PR2/6土壤剖面水分速测仪每天对桶内栽培基质的体积含水量进行监测,按照试验设计和各材料需水量大小计算浇水量,对每桶材料的栽培基质含水量进行精准控制,使干旱处理组的甘蔗植株处于相同的水分胁迫程度下,可有效提高评价试验结果的准确性。
Claims (4)
1.甘蔗在桶栽条件下实现水分精准控制干旱胁迫的试验方法,其特征在于,方法如下:
(1)试验设计:试验按随机区组设计,试验材料设灌溉和水分胁迫处理,2个种植桶作为空白对照,同时,每个材料再额外种植1桶,用于测定生物量起始值;
(2)配制栽培基质:栽培基质含有泥炭土成分,所述泥炭土成分以泥炭土粉和直径0.4~0.5cm的泥炭土颗粒的形态同时存在于栽培基质中,栽培基质配方中,大田红壤:泥炭土粉:直径0.4~0.5cm的泥炭土颗粒的质量比为1:1:1;
(3)育苗:分别取每份试验材料的单芽种茎,用50±0.2℃的温水处理,脱去种茎中携带的宿根矮化病病菌;使用营养袋装栽培基质育苗,每袋栽种1个蔗芽;
(4)制作种植桶:用PVC材料制作种植桶,种植桶的桶身高度120cm、直径25-30cm、桶底厚度0.4cm,桶底密封;
(5)测定栽培基质饱和含水量:取装有栽培基质的种植桶作为空白对照,桶底部均匀钻取排水孔,将水分速测仪预埋管垂直放入种植桶中心位置并称重;向种植桶中缓慢灌水,直至桶底部排水孔开始出水为止;用聚丙烯颗粒均匀覆盖于栽培基质表面,降低表面水分蒸发;静置种植桶至排水孔停止排水、质量恒定后,封堵排水孔,计算出平均每桶对照可使栽培基质含水量达饱和的浇水量,使用水分速测仪测量其体积含水量,得到栽培基质饱和状态下的体积含水量;
(6)移栽:营养袋中的幼苗达4叶龄后移栽至种植桶中,每桶移栽2株,每份材料移栽4桶,每桶浇水量为上述测定得到的使栽培基质含水量达饱和的用水量;浇水后每桶在栽培基质表面覆盖聚丙烯颗粒;每天用水分速测仪对桶内栽培基质体积含水量进行测定并补水,使混合土含水量维持在饱和状态;至全部植株生长至8叶龄后进行生物量起始值测定,并开始水分胁迫处理;
(7)水分胁迫设置与管理:根据具体试验要求设置水分胁迫梯度和程度,逐级进行干旱胁迫,每个水分胁迫阶段下,当所有种植桶内栽培基质体积含水量达到胁迫目标值后维持5天处理,完成相关指标测量后进入下一个胁迫阶段;当桶内栽培基质体积含水量降至饱和体积含水量的50%时,甘蔗处于严重萎蔫状态,达到最大水分胁迫程度,完成此阶段相关指标测量后进行收获调查;
试验期间,每天用水分速测仪测量每桶栽培基质的体积含水量,并根据试验设计要求,按如下公式计算每桶的补水量,进行精准控水,使干旱处理组的甘蔗植株处于相同的水分胁迫程度下:
W=(Va-Vb)/100×Vs×1000;
式中,Va为栽培基质体积含水量目标值,Vb为栽培基质体积含水量测量值,Vs为桶内栽培基质体积,W为补水量,单位为ml;
灌溉处理和对照维持栽培基质含水量为饱和状态,其中对照用于估算蒸发量。
2.根据权利要求1所述的甘蔗在桶栽条件下实现水分精准控制干旱胁迫的试验方法,其特征在于,所述收获调查方法是在收获时,将桶内2株甘蔗完整取出,清洗根部,将植株分为梢头、叶片、茎和根系,置于90℃电热鼓风干燥箱内干燥72h,至质量恒定后称重。
3.根据权利要求1所述的甘蔗在桶栽条件下实现水分精准控制干旱胁迫的试验方法,其特征在于,所述方法可进一步进行生物量和水分利用效率测定,生物量测定包括生物量起始值B1测定和生物量终止值B2测定,当全部植株生长至8叶龄后进行生物量起始值测定,当完成50%水分胁迫阶段的测量后进行生物量终止值测定,二者之差即为试验调查阶段的生物量;
每桶材料的水分利用效率按照下述公式计算:
WUE(g kg-1)=(B2-B1)/(Wt-We);
式中,Wt为测量期间浇水总量,We为栽培基质水分蒸发量,即测量期间2个空白对照的浇水总量的平均值,WUE为水分利用效率,单位为g kg-1。
4.根据权利要求1或2所述的甘蔗在桶栽条件下实现水分精准控制干旱胁迫的试验方法,其特征在于,所述栽培基质的pH值5.7-6.0,有机质含量为455-470g/kg,碱解氮、有效磷、速效钾的含量分别为274-305mg/kg、2.4-2.6mg/kg和262-285mg/kg,全氮、全磷、全钾的含量分别为0.625-0.653%、0.058-0.065%和2.6-3.1%。
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