土壤紧实度对甘薯块根形成和膨大的影响机制研究

In different compactness soil, the formation and enlargement of sweet potato tuber only appeared when the sweet potato received a certain soil mechanical resistance. Moreover, the mechanical resistance received by roots during sweet potato growth increased gradually increasing rather than suddenly, therefore, it is important to quantitatively determinate the mechanical resistance of sweet potato roots, and to reveal the response mechanism of tuber formation and enlargement to mechanical resistance of. In this study, a potted controllable simulation experiment will be conducted to establish the quantitative function relationship between tuber size and soil mechanical resistance in the different degree of compaction soil. On the anatomical level, the activity of root system primary cambium, the column cells in cell wall lignification degree during tuber formation, meristem speed of cell division, and cell length and shape change in the process of sweet potato root swelled will be studied under different soil mechanical resistance. At the same time, the distribution and the content of endogenous hormones and its regulation mechanisms in the process of sweet potato root formation and enlargement will be also researched. The aim of this study is to understand the relationship among soil compactness (bulk density) - soil mechanical resistance - sweet potato root cell division and growth rate - endogenous hormones of sweet potato, and to provide a theoretical basis for the different soil compaction sweet potato cultivation.

不同紧实度土壤中，甘薯根系只有在受到一定土壤机械阻力的条件下才有利于甘薯块根的形成和膨大，从而获得高产；再者，甘薯生长过程中根系受到的机械阻力是渐进增长而非跳跃式增加，因此，如何定量测定甘薯根系受到的机械阻力，以及研究甘薯块根在形成和膨大过程中，对所受机械阻力的响应机制显得尤为重要。本研究在建立不同紧实度土壤中甘薯块根体积和土壤机械阻力之间的定量函数关系的基础上，通过盆栽可控模拟实验，在组织解剖水平上明确不同土壤机械阻力下，甘薯块根形成过程中根系初生形成层的活动强度和中柱细胞的细胞壁木质化程度以及甘薯块根膨大过程中分生组织细胞分裂速度、细胞长度和形态变化，同时解析甘薯块根形成和膨大过程中的内源激素的分布和含量及其调控机制。以期明确土壤紧实度（容重）-土壤机械阻力-甘薯根系细胞分裂与生长速度-甘薯内源激素之间的关系，为创建甘薯高产适宜耕作栽培体系的土壤环境提供理论基础和数据支持。

甘薯生长过程中根系受到的机械阻力是渐进增长而非跳跃式增加，且甘薯根系只有在受到一定土壤机械阻力的条件下才有利于甘薯块根的形成和膨大，从而获得高产。因此，如何定量测定甘薯根系受到的机械阻力，以及研究甘薯块根在形成和膨大过程中，对所受机械阻力的响应机制显得尤为重要。本研究设计了一种动态土壤机械阻力模拟测算装置和方法，可以连续测定和计算得到土壤中甘薯体积与土壤机械阻力之间的定量函数。此外，从光合特征、内源激素以及根系形态特征三方面初步了解了不同土壤机械阻力（T1处理-无外源压力、T2处理-外源压力为10kg、T3处理-外源压力为20kg）对甘薯块根在两种不同类型土壤（砂土和粘土）中形成和膨大过程的影响机理。结果表明，外源压力对甘薯地下部生物量的影响高于地上部。甘薯地下部生物量为T2处理最高，在粘土中，适宜的压力有助于甘薯茎叶在中后期的生长。气孔导度G也在T2处理中最高，说明适宜的压力有助于甘薯气孔打开，这与外源压力处理下甘薯P、T的响应趋势一致，从整个生育期来看，随着生育期的增加P/T呈现增加趋势。在砂土和粘土中，生育期和土壤压力对甘薯IAA、CTK和GA的影响表现基本一致，总体来说，随着生育期表现出先上升后下降的趋势；砂土中，叶ABA处于比较稳定趋势，而粘土中叶ABA处于增加趋势，且根系ABA和叶不同，前期随着生育期延长而增加，但是在移栽后118天，根系ABA却出现大幅度降低。生育期、外源压力处理和土壤类型对根平均直径、根表面积和根体积均具有显著影响，且三个指标均在T2处理中最高。可见一定的土壤外源压力对甘薯产量具有重大的影响，且压力过大或过小，均不利于甘薯的高产，在本试验条件下，甘薯最适宜的生长条件为土壤压力条件为外源压力为10kg时，且外源压力对甘薯生长在粘土中的影响大于在砂土中的影响。