預脅迫時長對局部恢復水氮玉米根系生長和吸收功能的影響.pdf

1、近年來，隨著水肥資源供需矛盾的加劇，局部灌水施肥的研究越來越受到重視。前人對局部恢復供應、尤其是局部復水條件下作物的生長生理響應研究較多，但考慮前期脅迫狀況的研究很少。而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，灌水或施肥往往是作物在遭受一定時間的水分或養(yǎng)分脅迫之后進行。因此，亟需開展預脅迫時長對局部恢復水氮作物根系生長和吸收功能的影響研究，以期為充分發(fā)揮作物對水分養(yǎng)分逆境的適應潛力，提高水肥資源管理水平提供理論依據(jù)。
　　為此，本論文通過玉米幼苗分根水培試驗

2、，以PEG6000模擬水分脅迫，設置不同氮素供應模擬氮素脅迫水平，試驗分為前期均勻脅迫和后期局部恢復供應兩階段。在預脅迫階段，玉米幼苗兩側(cè)根系均經(jīng)受-0.4MPa的水分或1mM的氮素脅迫，設置0d、1d、3d和6d共4個預脅迫時間;之后進入局部恢復供應階段，即1/2根區(qū)恢復正常供應，以15N標記的Ca(15NO3)2為氮源，另1/2根區(qū)維持原來的脅迫水平，供應非標記Ca(NO3)2;以兩側(cè)根系持續(xù)正常供應水分和氮素為對照(CK)。分別在

3、局部恢復供應后0、0.25d、0.5d、1d、3d、5d、7d和9d，動態(tài)監(jiān)測作物各根區(qū)根系的生長及水分與氮素吸收狀況，探究玉米根系經(jīng)受不同預脅迫時長的水分或氮素脅迫后，根系生長和吸收功能的響應及其與解剖結(jié)構(gòu)間的關系。取得以下主要結(jié)果:
　　(1)根系水分吸收的研究表明，局部復水時，預脅迫0d、1d、3d和6d各處理復水側(cè)根系總導水率分別在局部恢復0.25d、0.5d、3d和5d后快速增大，各處理兩側(cè)根區(qū)之間總導水率、單位根長導水

4、率和單位根面積導水率分別在局部復水0.5d、1d、3d、7d時，0.5d、3d、5d、7d時和0.5d、5d、5d，7d時表現(xiàn)出顯著性差異，即復水側(cè)顯著大于持續(xù)脅迫側(cè)，表明預脅迫時間延長使復水側(cè)根系吸水恢復速度變慢。
　　局部恢復供氮時，各處理恢復側(cè)根系總導水率分別在局部恢復0.5d、1d、3d、5d后快速增大，單位根長和根面積導水率分別在局部恢復3d、5d、5d、5d時和3d、3d、3d、5d時與持續(xù)脅迫側(cè)表現(xiàn)出顯著性差異。可見

5、，恢復側(cè)根系導水率開始明顯增長及其與脅迫側(cè)間出現(xiàn)差異的時間隨預脅迫時長增大而延遲。
　　水分或氮素預脅迫后，局部恢復供應可使葉片水分狀況恢復。預脅迫0d始終與CK持平;水分預脅迫1d、3d、6d時，分別在局部恢復供應3d、7d、7d時接近對照水平，氮素預脅迫分別在局部恢復供應3d、7d、9d時達到CK水平。預脅迫時間越長，后期恢復速度越慢。
　　(2)利用15N同位素示蹤技術(shù)對各根區(qū)氮素吸收的研究表明，玉米幼苗經(jīng)受-0.4M

6、Pa、1mM的水分或氮素脅迫，局部恢復供應條件下，復水側(cè)根系氮素吸收速率表現(xiàn)為，預脅迫0d和1d分別在局部復水0d和5d后顯著大于CK;預脅迫3d在局部復水5d后恢復到CK水平;預脅迫6d始終小于CK?；謴凸┑獋?cè)氮素吸收速率表現(xiàn)為，預脅迫0d和1d始終顯著大于CK;預脅迫3d和6d局部恢復供氮0～1d內(nèi)顯著大于CK，預脅迫3d在局部恢復1d后與對照差異不明顯;預脅迫6d在1d后顯著小于對照。脅迫側(cè)表現(xiàn)為，水分和氮素預脅迫0d的脅迫側(cè)分別

7、在局部供應1d和5d后顯著小于CK，預脅迫1、3、6d始終顯著小于CK。預脅迫時長明顯影響恢復側(cè)根系氮素吸收的恢復程度，兩側(cè)根系氮素吸收出現(xiàn)差異的時間隨預脅迫時長增大而延遲。
　　水分預脅迫0、1、3和6d的兩側(cè)根系含氮量和氮素累積量分別在局部復水9、5、1、5d和9、9、1、1d時表現(xiàn)出顯著性差異。氮素預脅迫后，兩側(cè)根系含氮量和氮素累積量分別在局部恢復5d、5d、9d、9d時和1d、5d、5d、5d時表現(xiàn)出顯著性差異。
　

8、　(3)根系生長響應的研究表明，預脅迫后局部復水，預脅迫0d的復水側(cè)根長、根面積和根干物質(zhì)量始終與CK無顯著差異，兩側(cè)根長和根干物質(zhì)量分別在局部復水1d和5d時差異顯著，根面積始終差異不顯著;預脅迫1，3，6d條件下，根長、根面積和根干物質(zhì)量分別在局部復水1d、1d、3d時、3d、3d、5d時和1d，3d，7d時表現(xiàn)出顯著差異。預脅迫0d的復水側(cè)根長及根面積增長速率，分別在局部復水0.5d和3d后顯著大于脅迫側(cè)，預脅迫1、3、6d的各處

9、理，除預脅迫1d時的根面積在0.25～0.5d時差異不顯著外，其他各處理兩側(cè)根系差異顯著。
　　預脅迫后局部恢復供氮，預脅迫0d的兩側(cè)根長、根面積平均增長速率均在5～9d內(nèi)差異不顯著，根干物重平均增速在5～7d時差異不顯著;預脅迫1d時，根面積和根干物重增速分別在局部恢復供應0.25～0.5d和1～3d時差異不顯著，其他時間與預脅迫3d和6d的兩側(cè)根系均表現(xiàn)為供應側(cè)顯著大于脅迫側(cè)，表明隨預脅迫時間延長，恢復供應側(cè)根系生長的恢復時間

10、延遲且程度降低。
　　(4)玉米根系解剖結(jié)構(gòu)的研究表明，水分、氮素或水氮同時預脅迫6d后，根系和導管直徑顯著小于對照，皮層厚度占根直徑的比例顯著大于對照。不同的是，水分脅迫對皮層厚度無顯著影響，而氮素脅迫及水氮雙重脅迫使皮層厚度明顯增大。
　　局部恢復供應后，各處理恢復側(cè)根系導管直徑、根系直徑很快恢復，1d時達到甚至超過CK，之后趨于穩(wěn)定，且始終大于預脅迫結(jié)束時;皮層厚度占根系直徑的比例在1～5d內(nèi)均顯著小于預脅迫結(jié)束時。局