水分脅迫對(duì)玉米苗期形態(tài)及生理指標(biāo)的影響

李 強(qiáng)，張林森，劉 輝，李 娟

（1.甘肅省臨夏回族自治州農(nóng)業(yè)科學(xué)院，甘肅 臨夏 731100；2.甘肅省臨夏回族自治州東鄉(xiāng)族自治縣農(nóng)牧局，甘肅 東鄉(xiāng) 731400）

我國淡水資源貧乏，年降水分布不均，干旱常常使作物減產(chǎn)，尤其是出苗受干旱影響嚴(yán)重，干旱已成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要限制因素，因此，作物對(duì)干旱生理的響應(yīng)規(guī)律和適應(yīng)性的研究一直是熱點(diǎn)課題，我國學(xué)者對(duì)作物耐旱鑒定指標(biāo)進(jìn)行了大量的研究。玉米是我國主要糧食作物，生育期不僅需水較多，而且對(duì)水分脅迫比較敏感，干旱是限制玉米產(chǎn)量的最主要因素［1］。但目前對(duì)玉米抗旱型和不抗旱型品種苗期耐旱性的研究較少［2～9］。我們在玉米苗期通過人為控制水分條件，研究了水分脅迫對(duì)玉米苗期的影響，旨在從耐旱生理機(jī)制上尋找節(jié)水的突破口，為玉米抗旱栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試抗旱型玉米品種為先玉335（株型緊湊，根系發(fā)達(dá)，耐旱，抗倒），不抗旱型為鄭單958（株型緊湊，抗病，不抗旱），均由甘肅省張掖市種子公司提供。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)順序排列，3次重復(fù)。從5葉期開始控水，設(shè)7個(gè)水分梯度處理，W1為1 d后補(bǔ)水、W2為2 d后補(bǔ)水、W3為3 d后補(bǔ)水、W4為4 d后補(bǔ)水、W5為5 d后補(bǔ)水、W6為6 d后補(bǔ)水、W7為7 d后補(bǔ)水。采用盆栽無孔栽培，選取大小一致的無孔喇叭形直立鐵桶，上直徑30cm，下直徑20cm。先將試驗(yàn)桶編號(hào)，分別稱得空桶重（含2個(gè)灌水管及網(wǎng)紗），再加入二元復(fù)合肥2.5k g/桶，混合土12.5kg/桶，并插入1個(gè)中下開口的灌水管，管的外側(cè)用網(wǎng)紗纏繞，記載各桶總重。每桶播2粒種子，播深3cm。5葉期前桶內(nèi)土壤水分含量控制在160g/k g；5葉期后水分控制采用稱重法，每天17：00時(shí)稱加水量，加水時(shí)用量筒順灌水管倒入，土壤水分含量控制為100g/kg，誤差不超過10g/kg。加水量根據(jù)桶內(nèi)土壤實(shí)際含水量與控制水平標(biāo)準(zhǔn)差確定，水分從管口加入后，管口用棉花堵塞防止蒸發(fā)，并記載每桶每次加水量。試驗(yàn)在溫室內(nèi)進(jìn)行，無雨水落入。

1.3 測定項(xiàng)目

采用酒精烘干法快速測定土壤含水量。先將土壤過篩，除去石塊草籽等雜質(zhì)，再自然風(fēng)干至含水量為60～80g/kg，取1kg自然風(fēng)干土3份，測定桶內(nèi)土壤重量確定土壤含水量。采用環(huán)刀法測定桶內(nèi)土壤持水量。先確定桶內(nèi)體積，重復(fù)3次，按容重1.2 g/cm3裝入風(fēng)干土測定。采用LI-6400光合儀測定頂部第1片展開葉的光合速率，葉綠素用spad值表示，葉面積采用直尺系統(tǒng)測量法測定。其它均采用稱重法測定。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 水分脅迫對(duì)不同抗旱型玉米品種葉綠素的影響

從圖1可以看出，隨著控水時(shí)間的延長，抗旱型玉米品種的葉綠素含量呈先增后減的趨勢；不抗旱型品種在控水1～3 d和3～5 d時(shí)，呈先減后增的趨勢，控水5～6 d時(shí)無變化，6～7 d又開始增加。7個(gè)處理的葉綠素值抗旱型品種明顯高于不抗旱型品種，差異達(dá)顯著水平（P＞0.05），可見抗旱型玉米品種較不抗旱型具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。

圖1 水分脅迫對(duì)不同抗旱型玉米品種葉綠素的影響

2.2 水分脅迫對(duì)不同抗旱型玉米品種地下部干重的影響

試驗(yàn)表明，隨著控水時(shí)間的延長，抗旱型品種和不抗旱型品種的根系干重變化曲線基本呈S型，抗旱型品種根系干重明顯高于不抗旱型（圖2），7個(gè)處理分別比不抗旱型品種高0.26、0.33、0.26、0.17、0.20、0.24、0.22g。方差分析表明，抗旱型品種與不抗旱型品種的根系干重之間的差異達(dá)顯著水平（P＞0.05）。即在水分脅迫條件下，抗旱型品種根系生長勢明顯優(yōu)于不抗旱型品種的根系。

圖2 水分脅迫對(duì)不同抗旱型玉米品種地下部干重的影響

2.3 水分脅迫對(duì)不同抗旱型玉米品種葉面積的影響

從圖3可以看出，隨著控水時(shí)間的延長，抗旱型玉米品種葉面積變化曲線呈S型，不抗旱型品種呈先逐漸增加后減少再逐漸增加的趨勢，且抗旱型品種增幅大于不抗旱型品種。不同水分梯度處理葉面積抗旱型品種是不抗旱型品種的3.44、4.04、2.88、1.55、1.97、2.11、1.84倍。說明抗旱型品種幼苗期葉面積受到受到水分脅迫的影響小于不抗旱型品種?？梢娫谒置{迫條件下，抗旱型品種仍能保持較大的葉面積。

圖3 水分脅迫對(duì)不同抗旱型玉米品種葉面積的影響

2.4 水分脅迫對(duì)不同抗旱型玉米品種比葉重的影響

從圖4看出，隨著控水時(shí)間的延長，抗旱型品種和不抗旱型品種的比葉重均發(fā)生了一定的變化?？厮?d、2d，抗旱型品種的比葉重均高于不抗旱型品種，分別高0.0031、0.0036g/cm2；控水3d后，抗旱型品種的比葉重較不抗旱型品種低0.0026、0.0059、0.0021、0.0014、0.0095g/cm2。同時(shí)，在水分脅迫期，抗旱型品種的比葉重變化較小，而不抗旱型品種變化較大，即抗旱品種對(duì)水分脅迫有較好的響應(yīng)機(jī)制。

圖4 水分脅迫對(duì)不同抗旱型玉米品種比葉重的影響

2.5 水分脅迫對(duì)不同抗旱型玉米品種凈光合速率的影響

從圖5可以看出，抗旱型品種凈光合速率在水分脅迫期間比較穩(wěn)定，保持在10μmol/m2，不抗旱型品種在控水第2天就降至5μmol/m2，第3天開始保持在7μmol/m2?？厮?d時(shí)抗旱型品種的光合速率比不抗旱型品種的光合速率低1.8μmol/m2，其余處理抗旱型品種光合速率較不抗旱型品種分別高5.1、2.5、2.2、2.9、6.0、3.9μmol/m2。表明隨著控水天數(shù)的增加，抗旱型玉米品種的光合作用強(qiáng)于不抗旱型品種。

圖5 水分脅迫對(duì)不同抗旱型玉米品種凈光合速率的影響

2.6 水分脅迫對(duì)不同抗旱型玉米品種株高的影響

從圖6可以看出，抗旱型品種株高除控水1 d、4 d處理較不抗旱型品種低1.3、0.6cm外，其余處理均高于不抗旱型品種，分別高3.0、2.2、4.2、2.0、7.0cm。在相同水分虧缺條件下，抗旱型品種與不抗旱型品種的株高在苗期均受到一定影響，但抗旱型品種所受影響較小，整體株高高于不抗旱型品種，說明植株高度與品種的抗旱性相關(guān)。干旱情況下，抗旱型與不抗旱型品種株高均降低，但抗旱性強(qiáng)品種的植株高度降低幅度較小。

圖6 水分脅迫對(duì)不同抗旱型玉米品種株高的影響

3 小結(jié)與討論

隨著水分脅迫時(shí)間的延長，玉米抗旱型品種在水分脅迫期其根系的干物質(zhì)積累量、葉面積、株高均明顯高于不抗旱型品種；抗旱型品種的光合性能穩(wěn)定，在干旱脅迫下根系功能受影響較小，生長量明顯優(yōu)于不抗旱品種。不抗旱型品種由于根系生長受到抑制，影響植株對(duì)水分和營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，表現(xiàn)光合作用受到抑制，葉面積減小，生長量降低；抗旱型品種在干旱脅迫下由于根系功能受影響較小，光合性能較穩(wěn)定，生長量明顯優(yōu)于不抗旱品種，表現(xiàn)出明顯的抗旱性。

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