本發(fā)明涉及一種基于碳穩(wěn)定同位素評價馬鈴薯水分利用效率的方法，屬于農(nóng)作物信息檢測技術(shù)、生態(tài)環(huán)境治理以及農(nóng)作物節(jié)水灌溉領(lǐng)域。特別是涉及一種基于碳穩(wěn)定同位素評價馬鈴薯水分利用效率的方法，可以便捷、精確、可靠地獲得馬鈴薯實際水分利用效率和實際需水量。準(zhǔn)確評價馬鈴薯水分利用效率對于高水分利用效率品種的選育和全球農(nóng)業(yè)水資源的高效利用至關(guān)重要。

背景技術(shù)：

1、馬鈴薯是世界上最重要的非糧食作物。盡管馬鈴薯的需水量遠(yuǎn)低于水稻，但其通常也需要大量灌溉。目前，世界上大約70％的淡水資源被農(nóng)業(yè)所消耗，而全球人口的增長將不可避免地增加對淡水的需求。在全球氣候變暖和干旱加劇的大背景下，在保證產(chǎn)量的同時提高作物水分利用效率是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的一個亟待解決的問題。

2、作物水分利用效率有不同的表現(xiàn)層次，包括葉片、單株和群體。在葉片層面，瞬時水分利用效率(光合速率與蒸騰速率之比)或內(nèi)在水分利用效率(光合速率與氣孔導(dǎo)度之比)可通過在幾平方毫米的葉片面積上進行氣體交換測量來獲得，但它們并不一定代表整株植物的實際水分利用效率。單株水平的水分利用可以通過測定一定生長期間植株增加的生物量和消耗的水分量之比來獲得，而在葉面積上測量幾秒鐘的瞬時或內(nèi)在水分利用效率幾乎不可能獲得這種準(zhǔn)確的個體水平分水分利用效率。因此，就農(nóng)業(yè)和生態(tài)學(xué)目的而言，單株水平的水分利用效率比葉片層面瞬時或內(nèi)在水分利用效率更有參考價值。然而，個體水平收集耗水量數(shù)據(jù)以確定水分利用效率需要耗費大量時間和勞力，而在田間尺度上更是難以準(zhǔn)確獲得植株群體生長發(fā)育期內(nèi)的耗水量。

3、為了克服這一問題，碳穩(wěn)定同位素分辨率(δ13c)，即植物和環(huán)境中13c/12c比值的差異，經(jīng)常被用來估算植物水分利用效率。這是因為相比13co2，植物通過氣孔更加容易獲取并優(yōu)先利用較輕的12co2。在干旱條件下，植物氣孔關(guān)閉時，植物將更傾向于從空氣中獲取12co2，從而導(dǎo)致植株和環(huán)境中13c/12c比值的差異變大。干旱條件下，植物通過調(diào)節(jié)氣孔關(guān)閉，可以減少蒸騰，提高水分利用效率，由于植物水分利用效率與植株δ13c均與氣孔的開閉調(diào)節(jié)相關(guān)，因此理論上來講它們兩者之間必然存在關(guān)聯(lián)。

4、雖然部分研究證實了兩者之間的關(guān)聯(lián)性，但是仍在很多研究中，植物的碳穩(wěn)定同位素的測定并不能反應(yīng)水分利用效率，這可能與樣品的準(zhǔn)備方法和耗水的測定有關(guān)。因為植株內(nèi)部的生理過程涉及到對c的轉(zhuǎn)運以及同化利用，而植物對12c和13c的轉(zhuǎn)運和利用效率是不一樣的，因此同一植株不同器官間13c/12c比值也可能存在差異。因此，很多研究中，取植物器官進行碳穩(wěn)定同位素測定可能不能很好地反應(yīng)植株的水分利用效率。其次，由于試驗中植株各器官可能會被分別取樣用于測定其他指標(biāo)，如果取全株植株用于碳穩(wěn)定同位素的測定必定會增加工作量，如增加更多的重復(fù)數(shù)才能保證足夠多的植株用于不同指標(biāo)的測定。最后，關(guān)于水分消耗，很多研究都忽視了土壤表面蒸發(fā)掉的水分，導(dǎo)致水分利用效率的準(zhǔn)確性下降也可能是導(dǎo)致碳穩(wěn)定同位素的測定并不能反應(yīng)水分利用效率的一個原因。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于碳穩(wěn)定同位素評價馬鈴薯水分利用效率的方法，可以便捷、精確、可靠地獲得馬鈴薯實際水分利用效率和實際需水量，準(zhǔn)確評價馬鈴薯水分利用效率。

2、本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：包括以下步驟：

3、步驟一：選取植株大小相近的幼苗移植到裝有580g干土的底部無孔盆缽中，盆缽用透明塑料膜覆蓋，并在移栽當(dāng)天和每次澆水前后稱重并記錄，直至收獲；

4、步驟二：對植物進行三次取樣：第一次為移栽后第28天，第二次為移栽后第47天，第三次為完全成熟期，將取樣植物的葉、莖、根和塊莖分開，在80°c的烘箱中烘干直到達到恒定的質(zhì)量，確定各組分干物質(zhì)量；

5、步驟四：將葉、莖、根和塊莖研磨成粉，并按照各器官干物質(zhì)質(zhì)量的1/10取對應(yīng)質(zhì)量進行混合，進行碳穩(wěn)定同位素測定；

6、步驟五：計算馬鈴薯植株的碳穩(wěn)定同位素分辨率δ13c。

7、馬鈴薯植株的碳穩(wěn)定同位素分辨率δ13c計算如下：δ13c＝(δa–δp)/(1+δp/1000),δa為空氣中的碳穩(wěn)定同位素值，δp為測得的馬鈴薯碳穩(wěn)定同位素值。

8、其中，δa(‰)＝δc4(1+δc4/1000)+δc4,其中δc4是c4植物的碳穩(wěn)定同位素辨別率3.3‰，δc4由在相同環(huán)境條件下生長c4植物的碳穩(wěn)定同位素值δc4測算得到。

技術(shù)特征：

1.一種基于碳穩(wěn)定同位素評價馬鈴薯水分利用效率的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述馬鈴薯植株的碳穩(wěn)定同位素分辨率δ13c計算如下：δ13c＝(δa–δp)/(1+δp/1000),δa為空氣中的碳穩(wěn)定同位素值，δp為測得的馬鈴薯碳穩(wěn)定同位素值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，δa(‰)＝δc4(1+δc4/1000)+δc4,其中δc4是c4植物的碳穩(wěn)定同位素辨別率3.3‰，δc4由在相同環(huán)境條件下生長c4植物的碳穩(wěn)定同位素值δc4測算得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于碳穩(wěn)定同位素評價馬鈴薯水分利用效率的方法，屬于農(nóng)作物信息檢測技術(shù)、生態(tài)環(huán)境治理以及農(nóng)作物節(jié)水灌溉領(lǐng)域。所述一種基于碳穩(wěn)定同位素評價馬鈴薯水分利用效率的方法，通過對盆缽進行覆膜處理，可以有效避免土壤表面蒸發(fā)耗水，從而準(zhǔn)確獲取植株在生長期間的耗水量。同時將各器官粉末都按質(zhì)量比例混合，可對整株植物進行碳穩(wěn)定同位素分析，從而避免因每株植物內(nèi)部的生理過程而造成器官間同位素組成的差異。

技術(shù)研發(fā)人員：易燕,王慧莉,呂騰飛,魏昌赫,杜含梅,張瑜,龔婷,熊小盼,陳思婷,管元賓,姜世杰
受保護的技術(shù)使用者：西昌學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10