菊芋块茎生物产量形成的根系调控机制

Helianthus tuberosus Tuber is a primary part which is utilized to process biological energy sources and products. So it is a nuclear problem to gain high underground biomass (tuber yield) in the cultivation and government of Helianthus tuberosus. Root is vital organ for crop on material and information exchange of the aboveground and underground, so it has main influence of root on growth and yield of crop. The study procced with the measures of cutting root treatment under differet cutting time and ridias. The research introduces the methods of crop planting, physiology and biochemistry to study: (1) the influencing mechanism of root on biomass of Helianthus tuberosus;(2) the adaptability and compensatory mechanism of Helianthus tuberosus organ to cutting root treatment；(3)intrinsic relationship between root and stem anatomy and tuber yield of Jerusalem artichoke under cutting root treatment;(4)the respnse of chemical signals of tuber and root on cutting root;(5)the influence of cutting root on nutrient uptake and utilization of Jerusalem artichoke root. The study is to reveal the approach, mechanism and technology of the regularity between root and tuber yield, and improving the root mechanism and approach definitely of Helianthus tuberosus tuber yield. The research brings theoretic bases for increasing yield and quality of Helianthus tuberosus tuber.

块茎是人类利用菊芋进行生物能源、生物产品生产的主要部位，因此获得高的块茎产量是菊芋栽培管理的核心问题。根系是作物地上和地下物质及信息交换的重要器官，对作物生长发育和产量形成具有重要影响。本项目通过对菊芋水平根系进行不同时间和不同半径的断根处理，采用作物栽培学、生理学、生物化学等方法，研究：（1）断根对菊芋块茎产量形成的影响规律；（2）断根后菊芋物质再分配规律及各器官对断根的适应机理和补偿机制；（3）断根对菊芋叶片光合生理和根系养分吸收利用效率的影响；（4）断根后菊芋根系和茎秆解剖结构与块茎产量形成的内在关系；（5）菊芋块茎和根系化学信号对断根的响应。以期通过四年的上述研究，从解剖结构、形态生理、养分吸收利用、光合生理、块茎化学信号等角度，来揭示根系对菊芋块茎产量形成的调控机制；明确提高菊芋块茎生物产量的断根基本方法、途径和关键技术，为进一步提高菊芋块茎产量和品质提供理论依据。

块茎是人类利用菊芋进行生物能源、生物产品生产的主要部位，因此获得高的块茎产量是菊芋栽培管理的核心问题。根系是作物地上和地下物质及信息交换的重要器官，对作物生长发育和产量形成具有重要影响。本项目通过对菊芋水平根系进行不同时间和半径的断根处理，来揭示根系对菊芋块茎产量形成的调控机制；明确提高菊芋块茎生物产量的断根基本方法、途径和关键技术，为进一步提高菊芋块茎产量和品质提供理论依据。结论：断根60cm条件下块茎生物量、地下生物量、地上生物量和总生物量最高；断根提高了菊芋各器官热值含量，块茎和茎秆热值高于其他各器官，叶片热值最低；叶片灰分含量最高，茎秆和块茎最低，断根提高了各器官灰分含量；菊芋各器官之间碳含量高低顺序没有因断根而改变，氮和磷含量因断根半径不同表现出不同的大小关系；同一器官不同断根条件下，断根半径对碳含量的影响比较相似，而氮和磷含量的影响因器官不同而表现出不同的差异；C:N、C:P 和N:P 3 组比值因断根处理而表现出不同的变化范围，其值分别为C:N 16.96～177.24，C:P 150.17～877.79，N:P 4.71～17.03；从N:P比值可以看出菊芋生长主要受氮素限制；断根未改变块茎水平分布规律，块茎仍按“近多远少”的规律分布；断根显著增加0-16cm、16-32cm块茎的体积和数量；不同时间和半径处理对各取样圆环中块茎平均体积影响不显著；断根有效的提高了块茎膨胀期物质积累速率，有效的提高块茎生物产量； 断根提高了块茎中可溶性糖、淀粉和菊糖的含量，50日龄、110日龄时断根显著增加了块茎中可溶性糖的含量，不同断根时间和半径对块茎中淀粉含量的影响没有规律；50日龄、80日龄、95日龄、110日龄时断根显著提高了块茎中菊糖含量，50日龄、65日龄去掉1/3根系时菊糖含量显著低于80日龄、95日龄、110日龄时，最大值出现在65日龄去掉1/2根系时，为49.22%，这说明在菊芋营养生长初期重度断根有利于块茎中菊糖的积累，利于提高块茎品质；断根对菊芋光合速率、蒸腾速率及NP养分吸收利用效率因断根时间和半径呈现出不同的变化规律。