預(yù)脅迫時(shí)長對局部恢復(fù)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(fù)供應(yīng)、尤其是局部復(fù)水條件下作物的生長生理響應(yīng)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(shí)間的水分或養(yǎng)分脅迫之后進(jìn)行。因此，亟需開展預(yù)脅迫時(shí)長對局部恢復(fù)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(yīng)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(yàn)

2、，以PEG6000模擬水分脅迫，設(shè)置不同氮素供應(yīng)模擬氮素脅迫水平，試驗(yàn)分為前期均勻脅迫和后期局部恢復(fù)供應(yīng)兩階段。在預(yù)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(shè)置0d、1d、3d和6d共4個(gè)預(yù)脅迫時(shí)間;之后進(jìn)入局部恢復(fù)供應(yīng)階段，即1/2根區(qū)恢復(fù)正常供應(yīng)，以15N標(biāo)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(yīng)非標(biāo)記Ca(NO3)2;以兩側(cè)根系持續(xù)正常供應(yīng)水分和氮素為對照(CK)。分別在

3、局部恢復(fù)供應(yīng)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(yù)脅迫時(shí)長的水分或氮素脅迫后，根系生長和吸收功能的響應(yīng)及其與解剖結(jié)構(gòu)間的關(guān)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(fù)水時(shí)，預(yù)脅迫0d、1d、3d和6d各處理復(fù)水側(cè)根系總導(dǎo)水率分別在局部恢復(fù)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(dǎo)水率、單位根長導(dǎo)水

4、率和單位根面積導(dǎo)水率分別在局部復(fù)水0.5d、1d、3d、7d時(shí)，0.5d、3d、5d、7d時(shí)和0.5d、5d、5d，7d時(shí)表現(xiàn)出顯著性差異，即復(fù)水側(cè)顯著大于持續(xù)脅迫側(cè)，表明預(yù)脅迫時(shí)間延長使復(fù)水側(cè)根系吸水恢復(fù)速度變慢。
　　局部恢復(fù)供氮時(shí)，各處理恢復(fù)側(cè)根系總導(dǎo)水率分別在局部恢復(fù)0.5d、1d、3d、5d后快速增大，單位根長和根面積導(dǎo)水率分別在局部恢復(fù)3d、5d、5d、5d時(shí)和3d、3d、3d、5d時(shí)與持續(xù)脅迫側(cè)表現(xiàn)出顯著性差異?？梢?/p>

5、，恢復(fù)側(cè)根系導(dǎo)水率開始明顯增長及其與脅迫側(cè)間出現(xiàn)差異的時(shí)間隨預(yù)脅迫時(shí)長增大而延遲。
　　水分或氮素預(yù)脅迫后，局部恢復(fù)供應(yīng)可使葉片水分狀況恢復(fù)。預(yù)脅迫0d始終與CK持平;水分預(yù)脅迫1d、3d、6d時(shí)，分別在局部恢復(fù)供應(yīng)3d、7d、7d時(shí)接近對照水平，氮素預(yù)脅迫分別在局部恢復(fù)供應(yīng)3d、7d、9d時(shí)達(dá)到CK水平。預(yù)脅迫時(shí)間越長，后期恢復(fù)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(fù)供應(yīng)條件下，復(fù)水側(cè)根系氮素吸收速率表現(xiàn)為，預(yù)脅迫0d和1d分別在局部復(fù)水0d和5d后顯著大于CK;預(yù)脅迫3d在局部復(fù)水5d后恢復(fù)到CK水平;預(yù)脅迫6d始終小于CK?；謴?fù)供氮側(cè)氮素吸收速率表現(xiàn)為，預(yù)脅迫0d和1d始終顯著大于CK;預(yù)脅迫3d和6d局部恢復(fù)供氮0～1d內(nèi)顯著大于CK，預(yù)脅迫3d在局部恢復(fù)1d后與對照差異不明顯;預(yù)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(yù)脅迫0d的脅迫側(cè)分別

7、在局部供應(yīng)1d和5d后顯著小于CK，預(yù)脅迫1、3、6d始終顯著小于CK。預(yù)脅迫時(shí)長明顯影響恢復(fù)側(cè)根系氮素吸收的恢復(fù)程度，兩側(cè)根系氮素吸收出現(xiàn)差異的時(shí)間隨預(yù)脅迫時(shí)長增大而延遲。
　　水分預(yù)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(fù)水9、5、1、5d和9、9、1、1d時(shí)表現(xiàn)出顯著性差異。氮素預(yù)脅迫后，兩側(cè)根系含氮量和氮素累積量分別在局部恢復(fù)5d、5d、9d、9d時(shí)和1d、5d、5d、5d時(shí)表現(xiàn)出顯著性差異。
　

8、　(3)根系生長響應(yīng)的研究表明，預(yù)脅迫后局部復(fù)水，預(yù)脅迫0d的復(fù)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(fù)水1d和5d時(shí)差異顯著，根面積始終差異不顯著;預(yù)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(fù)水1d、1d、3d時(shí)、3d、3d、5d時(shí)和1d，3d，7d時(shí)表現(xiàn)出顯著差異。預(yù)脅迫0d的復(fù)水側(cè)根長及根面積增長速率，分別在局部復(fù)水0.5d和3d后顯著大于脅迫側(cè)，預(yù)脅迫1、3、6d的各處

9、理，除預(yù)脅迫1d時(shí)的根面積在0.25～0.5d時(shí)差異不顯著外，其他各處理兩側(cè)根系差異顯著。
　　預(yù)脅迫后局部恢復(fù)供氮，預(yù)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(shí)差異不顯著;預(yù)脅迫1d時(shí)，根面積和根干物重增速分別在局部恢復(fù)供應(yīng)0.25～0.5d和1～3d時(shí)差異不顯著，其他時(shí)間與預(yù)脅迫3d和6d的兩側(cè)根系均表現(xiàn)為供應(yīng)側(cè)顯著大于脅迫側(cè)，表明隨預(yù)脅迫時(shí)間延長，恢復(fù)供應(yīng)側(cè)根系生長的恢復(fù)時(shí)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(shí)預(yù)脅迫6d后，根系和導(dǎo)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(fù)供應(yīng)后，各處理恢復(fù)側(cè)根系導(dǎo)管直徑、根系直徑很快恢復(fù)，1d時(shí)達(dá)到甚至超過CK，之后趨于穩(wěn)定，且始終大于預(yù)脅迫結(jié)束時(shí);皮層厚度占根系直徑的比例在1～5d內(nèi)均顯著小于預(yù)脅迫結(jié)束時(shí)。局