根系與植物高效用水

前言

　　資源合理利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)已成為21世紀(jì)中國(guó)西部開(kāi)發(fā)的戰(zhàn)略核心。實(shí)施這一戰(zhàn)略，對(duì)糧食和環(huán)境安全有著舉足輕重的作用。開(kāi)展土壤侵蝕和旱地農(nóng)業(yè)研究是實(shí)施上述戰(zhàn)略的關(guān)鍵。土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)是黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的兩個(gè)基本研究方向。本系列專(zhuān)著針對(duì)實(shí)驗(yàn)室兩個(gè)研究方向，以黃土高原土壤侵蝕環(huán)境調(diào)控和提高旱地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力為基礎(chǔ)，從土壤侵蝕過(guò)程及其調(diào)控、土壤侵蝕模型及預(yù)測(cè)、水土流失、土壤水分養(yǎng)分循環(huán)機(jī)制及其調(diào)控、土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)研究的新方法和新技術(shù)等領(lǐng)域出發(fā)，系統(tǒng)反映實(shí)驗(yàn)室基于大量重要研究項(xiàng)目資助獲得的研究成果。　　《土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)系列專(zhuān)著》具有以下特點(diǎn)：一是長(zhǎng)期和集體研究工作的結(jié)晶。作者以他們自己的研究工作累積為基礎(chǔ)，并綜合國(guó)內(nèi)外有關(guān)專(zhuān)家、學(xué)者的研究成果，較充分反映了我國(guó)土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)研究取得的成就。二是具有堅(jiān)實(shí)的科學(xué)立論基礎(chǔ)，作者以嚴(yán)肅、認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，從黃土高原實(shí)際出發(fā)，理論聯(lián)系實(shí)際，觀點(diǎn)明確，論據(jù)充分，是具有較高權(quán)威性的系列專(zhuān)著。三是有很強(qiáng)的應(yīng)用性，主要基于土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)的相關(guān)理論，對(duì)如何控制水土流失和提升旱地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力提出關(guān)鍵技術(shù)措施?！　≡撓盗袑?zhuān)著各分冊(cè)相對(duì)獨(dú)立，但又相互補(bǔ)充，體系完整，資料系統(tǒng)，涉及地學(xué)和農(nóng)業(yè)科學(xué)的諸多領(lǐng)域，是一套在理論上具有一定深度、實(shí)踐上具有一定廣度的叢書(shū)。該叢書(shū)的出版發(fā)行對(duì)推動(dòng)水土保持、優(yōu)化旱地農(nóng)業(yè)水肥資源管理和提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力將會(huì)產(chǎn)生積極作用。系列專(zhuān)著資料豐富，數(shù)據(jù)可靠，內(nèi)容翔實(shí)，圖文并茂，是理論聯(lián)系實(shí)踐的著作。

內(nèi)容概要

　　水分不足是干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的主要限制因子，高效用水是區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展的中心目標(biāo)。研究根系在植物高效用水中的作用及其機(jī)制對(duì)實(shí)現(xiàn)干旱半干旱地區(qū)植物高效用水有重要意義。本書(shū)在總結(jié)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，分析探討了根系特征對(duì)植物高效用水的調(diào)控及其生物學(xué)機(jī)制，可為干旱半干旱地區(qū)通過(guò)育種和栽培途徑人為調(diào)控根冠關(guān)系以實(shí)現(xiàn)植物高效用水和生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供理論基礎(chǔ)?！　”緯?shū)豐富和發(fā)展了植物抗旱生理生態(tài)學(xué)，可供農(nóng)業(yè)、生態(tài)、作物生理學(xué)、土壤學(xué)、園藝等專(zhuān)業(yè)的科研與教學(xué)人員參考。

書(shū)籍目錄

總序序前言第1章 根冠關(guān)系與植物水分利用效率　1.1 植物WUE研究進(jìn)展　　1.1.1 植物WUE及其影響因子　　1.1.2 植物WUE測(cè)定方法的改進(jìn)　1.2 根冠關(guān)系對(duì)植物WUE的影響　　1.2.1 根冠大小與WUE　　1.2.2 根系解剖結(jié)構(gòu)、分布與WUE　1.3 根源化學(xué)信息對(duì)植物WUE的影響　　1.3.1 ABA在植物體中的分布及其測(cè)定　　1.3.2 ABA與植物生長(zhǎng)　　1.3.3 ABA與作物產(chǎn)量及其構(gòu)成　　1.3.4 ABA品種間差異及其遺傳第2章 根系吸水機(jī)制研究進(jìn)展　2.1 根系吸收水分的主要部位　2.2 根土系統(tǒng)內(nèi)不同部位阻力及其重要性　　2.2.1 土壤阻力及根土界面阻力　　2.2.2 徑向阻力　　2.2.3 軸向阻力　2.3 水通道蛋白與根系吸水　　2.3.1 水通道蛋白的發(fā)現(xiàn)　　2.3.2 AQP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分類(lèi)　　2.3.3 AQP的分布及特異性表達(dá)　　2.3.4 AQP的功能　　2.3.5 AQP對(duì)細(xì)胞一細(xì)胞途徑水分運(yùn)輸?shù)恼{(diào)控　2.4 ABA與根系吸水　2.5 根系吸水能力的恢復(fù)　2.6 結(jié)語(yǔ)第3章 根源信號(hào)與干旱下植物氣孔運(yùn)動(dòng)控制　3.1 氣孔對(duì)干旱的反應(yīng)　　3.1.1 氣孔對(duì)大氣濕度（大氣干旱）的反應(yīng)　　3.1.2 氣孔對(duì)土壤干旱的反應(yīng)　3.2 干旱下植物氣孔反應(yīng)的控制機(jī)制　　3.2.1 水力信號(hào)控制理論　　3.2.2 化學(xué)信號(hào)控制理論　　3.2.3 水力信號(hào)理論與化學(xué)信號(hào)理論的統(tǒng)　3.3 氣孔控制與植物高效用水　　3.3.1 虧缺灌溉　　3.3.2 高效用水的化學(xué)調(diào)控　3.4 結(jié)語(yǔ)和展望第4章 壓力探針技術(shù)及其在植物水分關(guān)系研究中的應(yīng)用　4.1 壓力探針技術(shù)的基本原理　　4.1.1 壓力探針的產(chǎn)生　　4.1.2 壓力探針的主要類(lèi)型　4.2 壓力探針技術(shù)的應(yīng)用　　4.2.1 根的復(fù)合水分轉(zhuǎn)運(yùn)模型　　4.2.2 木質(zhì)部負(fù)壓的測(cè)定　　4.2.3 水通道蛋白的功能證據(jù)　4.3 壓力探針技術(shù)的發(fā)展前景第5章 玉米根系特征對(duì)其水分利用效率的影響　5.1 土壤水分條件對(duì)玉米水分關(guān)系的影響　　5.1.1 水分狀況　　5.1.2 氣體交換能力　5.2 土壤水分條件對(duì)玉米水分利用效率的影響　　5.2.1 D十片水平　　5.2.2 產(chǎn)量水平　……第6章 玉米根系吸水能力的雜種優(yōu)勢(shì)第7章 冬小麥進(jìn)化過(guò)程中根冠關(guān)系的變化及其對(duì)水分利用效率的影響第8章 氮、磷營(yíng)養(yǎng)調(diào)控玉米水分利用機(jī)制第9章 土壤水分與容量及其互作對(duì)玉米根系生長(zhǎng)與生理特性的影響第10章 灌溉方式對(duì)玉米根系生長(zhǎng)、功能和水分利用的影響第11章 紫花苜蓿根系生長(zhǎng)、功能及水分利用第12章 黃土丘陵半干旱區(qū)四種豆科飼草根冠生長(zhǎng)及水分利用參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　水分是決定地球陸地表面植物種類(lèi)和分布的最重要的生理生態(tài)因子之一，其短缺是制約世界農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一。據(jù)估計(jì)，在影響植物生產(chǎn)力的諸多生態(tài)因子中，水分不足所造成的危害超過(guò)了其他一切逆境因子的總和（Kramer，1983）。在半干旱和易旱亞濕潤(rùn)地區(qū)，由于降水稀少和分布不均，植物經(jīng)常處在不同程度的水分虧缺下，這種水分虧缺可以表現(xiàn)為從大氣濕度日波動(dòng)引起的大氣干旱到非常嚴(yán)重的土壤干旱，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和生產(chǎn)力形成造成了很大影響，而這一地區(qū)又是解決全球糧食供應(yīng)的關(guān)鍵地區(qū)，因此，如何高效利用有限的水資源，提高該區(qū)域糧食生產(chǎn)力一直是人們普遍關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。　　近年來(lái)，世界人口劇增和工業(yè)化、城市化的加劇，使得用于農(nóng)田灌溉的水量逐年下降，如地下水的超采已導(dǎo)致華北平原地下水位以每年1m左右的速度下降；在很多地區(qū)，多數(shù)情況下的有限降水以及灌溉用水并不能得到充分利用。以我國(guó)為例，目前我國(guó)70％以上的種植業(yè)產(chǎn)品來(lái)自灌溉耕地，但灌溉水的利用率僅為45％左右，農(nóng)業(yè)灌溉水的利用系數(shù)平均為0.3-0.4，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家的80％和O.6-0.7（景蕊蓮，2007）。顯然近期內(nèi)大量擴(kuò)大灌溉面積已不大可能，加之?dāng)U大灌溉面積還存在效益與環(huán)境等方面的問(wèn)題，因此，旱地農(nóng)業(yè)與節(jié)水農(nóng)業(yè)結(jié)合發(fā)展的趨勢(shì)日益明顯。二者結(jié)合所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是：在節(jié)水農(nóng)業(yè)中如何做到在節(jié)約大量灌溉用水的同時(shí)實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)；在旱地農(nóng)業(yè)中如何做到增加少量供水而達(dá)到顯著增產(chǎn)。二者的結(jié)合點(diǎn)就是提高水的利用率和利用效率。國(guó)內(nèi)外的旱地農(nóng)業(yè)實(shí)踐證明：充分利用環(huán)境水和最大限度地節(jié)約作物本身用水相結(jié)合是提高農(nóng)田水利用率和利用效率的基本途徑，而在對(duì)徑流、滲漏、無(wú)效土面蒸發(fā)接近于最大限度的控制之后，提高作物本身的水分利用效率（water USe efficiency，WUE）就成為進(jìn)一步發(fā)展旱地農(nóng)業(yè)和節(jié)水農(nóng)業(yè)的一個(gè)中心問(wèn)題（山侖，1997）。唯有如此，才有可能在進(jìn)一步大幅度減少農(nóng)業(yè)用水方面取得新的突破（Stanhill，1986）。

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