适度局部水分胁迫提高玉米根系吸水能力

局部根区灌溉可以刺激灌水区根系吸水的补偿效应。为了揭示局部灌溉条件下玉米根系补偿效应的动态变化及其影响因素,以聚乙二醇6000(polyethylene glycol 6000,PEG-6000)营养液的渗透势模拟水分胁迫,采用分根技术,通过水培试验模拟局部根区水分胁迫,设置3个水分胁迫程度处理(-0.2、-0.4、-0.6 MPa)和1个对照处理(无营养液),于处理后0、0.25、0.5、1、3、5、7、9 d连续动态监测各根区根系的生长及导水率。结果表明,局部根区受中度及其以下(≥-0.6 MPa)经水分胁迫0.25 d内,所有处理胁迫区根系总导水率和单位根长导水率均与非胁迫区和对照无显著差异(P0.05)。胁迫持续时间超过0.25 d,胁迫区根系总导水率和单位根长导水率均显著小于非胁迫区(P0.05),降低程度随水分胁迫程度而增大,各处理间胁迫区根系总导水率的差异随胁迫持续时间延长也逐渐增大。对于非胁迫区,轻度胁迫(-0.2 MPa)持续0.5 d,单位根长导水率较对照高10.11%(P0.05),1~9 d与对照持平;-0.4 MPa胁迫持续9 d,单位根长导水率为25.08×10-11 m2/(MPa·s),显著高于对照(P0.05);中度胁迫(-0.6 MPa)持续0.5~3 d单位根长导水率显著小于对照(P0.05),较对照低19.05%~40.11%,5 d后与对照持平。说明局部根区水分胁迫能有效刺激非胁迫区根系吸水的补偿效应,这种补偿作用在局部水分胁迫0.5 d时就已发生,受到局部水分胁迫程度和持续时间的影响,且根系吸水补偿效应的临界胁迫程度为≥-0.4 MPa。该研究可为更好的发挥局部灌溉在农业节水中的作用提供理论依据。     

局部灌水方式对玉米不同根区土-根系统水分传导的影响

以管栽玉米进行分根实验，在均匀灌水、固定部分根区灌水和根系分区交替灌水3种方式下，分期测定两个1/2根区及整个根区的土-根系统总水分传导(简称水导)、单位根面积和单位根长水导，研究局部灌水方式对玉米不同根区土-根系统水分传导的影响。结果表明：各阶段处理5 d和10 d时，总水导、单位根面积和单位根长水导一致表现为固定灌水和交替灌水的灌水区较之均匀灌水1/2根区均显著增大，说明局部灌水可以显著增强灌水区土-根系统水分传输的补偿效应。固定灌水时，灌水区水导始终显著大于非灌水区；交替灌水时，两个根区呈交替变化趋势。与固定灌水相比，交替灌水非灌水区的水分传导明显增大。因此，交替灌水能更好利用各部分根系资源以满足作物需水要求。     

玉米苗期根系对氮胁迫反应的配合力分析

研究利用7个玉米自交系,采用NC-Ⅱ设计,分析了玉米苗期根系性状对氮胁迫反应的配合力及遗传参数变化。结果表明,在2个氮水平下,玉米苗期根系性状的一般配合力、特殊配合力都存在显著的基因型差异,而且不同的基因型在氮胁迫下的反应也不尽相同。高氮下,根系性状除轴根长以外均以非加性遗传为主;氮胁迫下,除轴根数以外的根系性状以加性遗传为主。2个氮水平下,根干重、总根长和侧根长的广义遗传力均较高;与高氮处理相比,在低氮胁迫下,根系性状的广义遗传力表现为下降趋势,根干重、总根长和侧根长的狭义遗传力有上升的趋势。     

不同水分条件下银叶椴根系的分形特征

 应用分形理论研究植物根系的形态结构特征和生理功能。通过对不同水分条件下4年生盆栽银叶椴根系的分形维数值及根丰度和根系长度等进行研究发现:水涝处理根系的分形维数值最小,干旱胁迫也使分形维数变小,先干旱后复水促使维数值变大。随着水分胁迫程度的增加,银叶椴的根丰度变小,但差异不显著,根系长度变小并且各处理之间差异显著。同时分析在不同水分条件下根系活力的变化,并对根系活力与分形维数值及根丰度和根系长度等进行了相关分析,结果表明根系活力与这些指标都呈显著的正相关关系。     

水分胁迫后复水冬小麦根系吸水的恢复

温室盆栽试验结果表明，水分胁迫使冬小麦根系吸水功能受到抑制，复水不能使之恢复到对照水平。水分胁迫后复水根系吸水功能的恢复与胁迫时期、胁迫持续时间及胁迫程度有关，在相同水分胁迫程度下早期比中后期水分胁迫后复水根系吸水功能恢复的程度低；水分胁迫持续时间的延长使根系吸水功能恢复程度进一步降低。水分胁迫程度的加重在不同水分胁迫时期对根系吸水的影响不同，起始于三叶期的重度水分胁迫后复水其根系吸水恢复程度可超过相应中度水分胁迫，说明早期水分胁迫程度的加重不会加剧对根系功能的不利影响。其他时期水分胁迫后复水，胁迫程度的加重对根系吸水恢复有负面影响。冬小麦最大根重与最大根系吸水强度的对比显示，中度水分胁迫下根系吸水功能的恢复主要依赖于复水对原有根系活性的激发，而重度水分胁迫下主要取决于新根的增加，胁迫后复水根系吸水功能的不可恢复是冬小麦产量降低的重要因素。     

水分和磷对苗期玉米根系形态和磷吸收的耦合效应

水分亏缺和土壤缺磷已经成为玉米(Zea mays L.)生产的主要限制性因素,但水分和磷如何调节玉米根系形态和磷吸收尚不完全清楚。本研究采用盆栽土培试验,设置4个水分梯度[田间持水量的35%(W1)、55%(W2)、75%(W3)和100%(W4)]和2个磷处理[高磷:205 mg(P)·kg~(-1);低磷:11 mg(P)·kg~(-1)],探究水分和磷对苗期玉米根系生长和磷吸收的耦合效应。结果表明:(1)不管土壤磷供应如何,玉米苗干重、根干重、总根长和根表面积随水分供应强度的增加呈现先增加后降低的趋势,土壤有效磷含量也表现出相似的变化趋势,根质量比和平均根直径随水分供应强度的增加呈现下降的趋势,植株磷含量和磷累积量随水分供应强度的增加呈现稳定增加的趋势;(2)水分亏缺(W1)和过量供应(W4)均不利于玉米根系生长和干物质累积,水分亏缺(W1)抑制玉米对土壤磷素的获取,水分过量供应(W4)引起土壤磷素的奢侈吸收(W4),轻度的水分胁迫(W2)能够促进玉米根系的生长和干物质累积,减少对土壤磷的奢侈吸收,充足的水分供应(W3)能够促进玉米根系的生长、干物质累积和土壤磷素的吸收;(3)磷供应显著增加了玉米苗干重、根干重(W4除外)、总根长、根表面积、植株磷含量(W4除外)和磷累积量,但降低了玉米的根质量比。(4)两因素方差分析结果表明,水分对苗干重、根干重、根质量比、总根长、根表面积、平均根直径、植株磷含量、植株磷累积量和土壤有效磷含量的相对贡献分别为45.94%、36.71%、67.95%、59.63%、58.34%、81.86%、24.75%、35.66%和3.00%,磷对这些参数的相对贡献分别为34.78%、21.19%、14.84%、9.22%、9.21%、1.56%、35.54%、49.75%和94.40%,可见水分是控制玉米根系形态和干物质累积的关键因子,磷是控制玉米地上磷吸收和土壤有效磷含量的关键因子。总体来说,低磷条件下玉米根系对土壤磷的获取偏向于以根形态为主导的适应策略,高磷条件下玉米根系对土壤磷的获取偏向于以根生理吸收为主导的适应策略。水分和磷之间较好的耦合能够促进玉米根系生长、干物质累积,减少对土壤磷素的奢侈吸收。     

玉米毛状根再生植株对水分胁迫的响应

为研究玉米根系对水分胁迫的响应,以玉米毛状根再生植株为材料,在水分胁迫下,测量其生育时期的植株生长和生理指标。结果表明,水分胁迫下玉米毛状根再生植株光合速率、蒸腾速率、细胞间隙CO2浓度、气孔导度均较高。水分胁迫下,毛状根再生植株的根系水导降幅最小,为13.2%,对照品种H99下降了84.7%。各营养器官含水率最高,叶渗透调节能力增强。这说明由于毛状根再生植株强大的根系,保证了植株生长发育过程中的水分供应和光合能力。     

水分胁迫条件下玉米毛状根再生植株耐旱性研究

以玉米毛状根再生植株为材料探讨其抗旱性，通过形态学指标：株高胁迫指数、干物质胁迫指数、根数、根长、根体积、根干质量、根的总吸收面积、根的活跃吸收面积及根冠比在水分胁迫下的变化的分析、灰色系统分析，表明根干质量、干物质胁迫系数、单株叶面积、根冠比、根体积与抗旱指数关系较密切。研究表明，毛状根再生植株由于强大的根系，即使在水分胁迫下仍能保持良好的根源水分信号，具有较强的抗旱能力。     

玉米苗期根系生长与耐低磷的关系

在田间筛选试验的基础上,利用两个磷高效(181和186)、两个磷低效(153和197)玉米自交系,进一步研究了这些自交系苗期耐低磷能力差异及其与根系生长的关系。结果表明,在低磷胁迫(P.5.78.mg/kg)下,所有自交系玉米地上部重量、初生根重、次生根重及磷累积量降低,但磷高效自交系181和186受影响程度显著小于153和197。在试验所处的玉米生育时期(6叶龄),磷对所用自交系的初生根及次生根数量没有影响。比较181和197的根系形态,在低磷胁迫下,磷低效自交系197的初生根侧根长、轴根长均显著下降,磷高效自交系181则下降幅度很小。而且,低磷使181初生根的侧根/轴根比值、根长度/根重比值较高。说明低磷胁迫下,181自交系可以将根中的有限的养分及干物质作更合理的分配,促进细根的生长,从而获得较长的根系。     

膜下滴灌不同灌水定额对玉米根系生长的影响

玉米根系的分布特征受多种因素的制约,其中影响最大的有土壤水分和生育期阶段等,通过分析不同灌水处理条件下,不同生育期,土壤深度与根长密度和根重密度的关系,研究膜下滴灌玉米各生育期根系在不同灌水定额处理下的分布规律,利用大田代表植株挖根试验得到的实测数据进行根长密度和根重密度计算。结果表明:根长在表层土壤中,随着水分的胁迫减轻,呈现增大趋势,深层反之,而且最大根深出现在80 cm处,在大喇叭期,处理1在20 cm土层根长密度最小（77.27 mm/cm³）,处理9最大（143.31 mm/cm³）,在40 cm土层,处理8的根长密度最小（16.11 mm/cm³）,处理1最大（24.89 mm/cm³）。根重密度与根长密度的规律基本一致,水分胁迫能促进根系向下伸长,在玉米拔节期,处理1在20 cm以上土层根干重仅占总根干重的67.9%,而处理9在20 cm则达到了90.2%。随着生育期的推进,表层根重密度随灌水量增大而增大,在大喇叭期,处理1的根重密度为8.16×10^-4 g/cm³,处理7为2.358×10^-3 g/cm³ 。水分胁迫使得根系深扎吸取水分来补偿亏缺,并且根变得较细较小,这说明根系自身会做出水分适应性环境调整,以达到重要机制的平衡。     

干旱胁迫对花生生育中后期根系生长特征的影响

花生是较耐旱的经济和油料作物, 长期少雨或季节性干旱是限制花生产量提高的重要环境因子, 也是花生收获前黄曲霉素感染的重要因素。根系是植物吸水的主要器官, 不同土壤水分状况下植物的根系构型可能会表现出显著差异, 进而影响植物根系吸收养分和水分的能力。研究不同土壤水分状况下花生根系形态的发育特征与抗旱性的关系对进一步理解花生的水分吸收、运输、利用和散失机制以及培育抗旱性花生具有非常重要的作用。为明确不同抗旱性花生品种的根系形态发育特征, 探讨其根系形态发育特征对不同土壤水分状况的响应机制, 在防雨棚旱池内进行土柱栽培试验, 研究抗旱型花生品种"花育22号"和干旱敏感型花生品种"花育23号"生育中后期根系生长特征及其对干旱胁迫的响应。设置正常供水和中度干旱胁迫(分别控制土壤含水量为田间持水量的80%~85%和45%~50%)2个水分处理, 分别在花针期、结荚期和饱果期进行取样,根长、根表面积和体积扫描后通过WinRhizo Pro Vision 5.0a程序进行分析; 收获时测定产量和抗旱系数(干旱胁迫处理与正常供水处理下产量之比)。结果表明, "花育22号"具有较高的产量和抗旱系数, "花育23号"对干旱胁迫的适应性小于"花育22号"。抗旱型品种"花育22号"具有较大的根系生物量、总根长和根系表面积, 且深层土壤内根系表面积和体积大于"花育23号"。与正常供水处理相比, 干旱胁迫显著降低2个品种花针期的根系总根长、根系总表面积和总体积, 对结荚期和饱果期根系性状无显著影响; 干旱胁迫增加2个品种生育中后期40 cm以下土层内的根长密度分布比例、根系表面积和体积, 但"花育23号"各根系性状增加幅度小于"花育22号"。干旱胁迫处理下20~40 cm和40 cm以下土层内根系表面积和体积分别与总根长、总表面积和总体积呈显著或极显著正相关, 而正常供水处理下0~20 cm土层内根系表面积和体积与整体根系性状表现极显著正相关。总体而言, 具有较大根系和深层土壤内较多的根系分布是抗旱型花生的主要根系分布特征; 土壤水分亏缺条件下, 花生主要通过增加深层土壤内根长、根系表面积和体积等形态特性调节植株对水分的利用。     

苦豆子和披针叶黄华种子萌发和幼苗生长对干旱胁迫的响应

以采集于河西走廊中部荒漠边缘的苦豆子(Sophora alopecuroides L.)和披针叶黄华(Thermopsis lanceolate L.)种子为试验材料, 以不同渗透势PEG-6000 溶液模拟干旱条件, 研究了2 种植物种子萌发和幼苗生长对干旱胁迫的响应特征。研究结果显示, 随着干旱胁迫程度的加剧, 2 种植物种子吸胀速率、萌发率、萌发指数、活力指数、苗高、根长和组织饱和含水量等指标均表现出明显降低趋势, 而幼苗干重、根干重和根冠比均呈先升后降趋势。2 种植物种子萌发对干旱胁迫均较为敏感, 苦豆子和披针叶黄华种子能够萌发的最低渗透势阈值分别为-0.65 MPa 和-0.42 MPa。2 种植物因干旱胁迫未能萌发的种子复水后萌发率均较高。分析认为, 2 种植物种子萌发和幼苗生长对干旱胁迫的响应特征对幼苗的成功定植和种群的自然更新具有重要生态学意义, 但在人工栽培时保证土壤墒情应是保障建植成功的关键措施。     

负压控水下不同株型玉米水分利用效率和产量的盆栽试验

干旱胁迫研究中的难点之一在于减少土壤水分波动对试验结果的影响。该研究采用负压供水盆栽装置,通过调节供水负压值精确控制土壤含水率,模拟土壤干旱胁迫,研究比较3种胁迫程度(无胁迫CK、轻度和重度胁迫)、2个胁迫时期(苗期、吐丝期)对不同株型玉米(小株型CF1002和大株型CF3330)的水分利用效率、生物量和产量的影响,旨在分析2种株型夏玉米对不同时期、程度干旱胁迫的响应差异。结果表明:随着苗期胁迫程度加重,CF1002的水分利用效率(water use efficiency,WUE)从3.24增至3.43,而CF3330的WUE从3.70降至3.25。吐丝期轻度干旱胁迫后CF1002和CF3330的WUE较CK分别降低2.7%和24.4%,吐丝期重度胁迫后,CF1002和CF3330的WUE较CK分别降低17.4%和57.1%。与CK相比,吐丝期轻度和重度干旱胁迫使小株型和大株型玉米胁迫期耗水量下降61.3%和62.5%,灌浆中期光合速率下降22.9%和54.3%,成熟期地上部干物质质量减少24.8%和38.0%,最终减产47.9%和71.5%,以上指标大株型玉米的降幅大于小株型玉米。在生育中后期,大株型玉米光合生产和蒸腾作用更易受干旱胁迫抑制,使物质生产和积累减少,水分消耗大幅下降。针对不同株型玉米在生育后期采用不同的水分管理策略有助于降低干旱造成的损失。     

干旱对玉米幼苗吸收磷素的影响

本文研究了玉米幼苗在干旱处理下~(32)P的吸收,以及油菜素内酯(BR)和钙浸种对磷素营养的生理效应。结果表明,玉米幼苗根系对磷的吸收和向叶部转移量随干旱强度增大而减少;油菜素内酯和钙有增加根系吸收表面积 提高叶片相对含水量和根中ATP含量、促进磷的吸收和转移及缓解干早的作用     

玉米单根木质部水势与径向水力导度的轴向变化

在前人用多个吸水小室测定单根径向水力导度和用不同渗透势溶液同时测定根木质部水势和径向水力导度的基础上 ,将这两种方法结合 ,用之研究了不同土壤水分条件下玉米单根木质部水势和径向水力导度的轴向变化。结果表明 :根木质部水势在距根尖 9cm以前是不断下降的 ,土壤干旱导致根木质部水势下降且前 7cm根木质部水势的下降幅度增大。根尖是对水分胁迫最敏感的部位。正常水分处理根径向导度在 3cm以前逐渐增加 ,3～ 1 0cm间达到最高值且维持稳定 ,1 0cm以后 ,根系径向导度下降。土壤干旱导致根径向导度下降 ,轴向上的下降部位提前 ,轴向变化的梯度减小。     

Effects of salicylic acid on growth and accumulation of phenolics in Zea mays L. under drought stress

The accumulation of total soluble and cell wall-bound phenolics and total soluble proteins in Zea mays plants exposed to drought stress and foliar spray of salicylic acid (SA) at 10^?4?mol/L and 10^?5?mol/L was investigated. Drought stress was imposed at the four-leaf stage for 10 days (30–35% field capacity). Dehydration of maize leaves was accompanied by the accumulation of both total soluble and cell wall-bound phenolics, reduction in leaf relative water content (LRWC), and shoot and root growth attributes. Foliar spraying of SA further augmented the content of total soluble and cell wall-bound phenolics and total soluble proteins content under drought stress. SA ameliorated the adverse effects of drought stress on LRWC, shoot fresh weight, shoot dry weight, root fresh weight, root dry weight, root length and root area. The accumulation of both soluble and cell wall-bound phenolics by foliar spray of SA may be a mechanism related to SA-induced drought stress tolerance in maize. It was concluded that foliar spraying of SA at 10^?5?mol/L can be highly economical and effective for modifying the effects of drought stress on maize at the four-leaf stage.     

渗透胁迫对玉米幼苗根系活力和K+吸收动力学特征的影响

本试验以三个抗旱性不同的玉米品种作为试验材料,以26％聚乙二醇Polyethylene.glycol(PEG)(分子量4000)溶液对幼苗进行模拟渗透胁迫,研究了渗透胁迫对3个抗旱性不同的玉米品种幼苗根系活力及对K+吸收的动力学的影响。结果表明,玉米幼苗根系对K+的吸收速度符合Michaelis-Menten动力学方程;短期(24h内)的渗透胁迫可在一定程度上促进根系的生长,根系活力增强,NR活力升高,根系与离子的亲和力增加(Km下降),抗旱性强的品种促进程度大于抗旱性弱的品种;较长时间(超过48h)的渗透胁迫则抑制根系的生长,根系活力、NR活性等降低,根系与离子的亲和力下降(Km升高)。抗旱性强的品种受抑程度轻,Km值的升幅小,而抗旱性弱的品种受抑程度重,Km值的升幅大。玉米幼苗根系吸收K+的Km与根数、根重、根系活力、吸收面积、NR活力等极显著相关,可作为玉米抗旱性强弱的指标。