玉米生理生化特性對水氮局部供應的響應及高效利用機理.pdf

1、農(nóng)業(yè)用水仍然是我國的用水大戶，糧食生產(chǎn)對灌溉存在很大的依賴性。在水資源缺乏的今天，尤其在西北干旱半干旱區(qū)，改變灌溉方法是提高用水效率的最大潛力所在?？刂菩苑指鶇^(qū)交替灌溉是一種節(jié)水的灌溉新技術(shù)，在室內(nèi)及大田試驗中均表現(xiàn)出良好的節(jié)水效果，在干旱半干旱地區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展中具有廣闊的應用前景。同時，土壤肥力薄弱也是北方旱區(qū)存在的嚴重問題，施肥對作物的增產(chǎn)作用不可忽視。面對世界范圍內(nèi)普遍存在的水、肥利用率低造成的資源浪費與環(huán)境污染問題，如何充分發(fā)

2、揮作物自身對環(huán)境的適應能力，實現(xiàn)水肥資源高效、作物高產(chǎn)、環(huán)境保護，進行合理的灌溉和施肥就成為大家關(guān)注的焦點問題，而搞清不同水、肥供應條件下作物內(nèi)在的生理調(diào)節(jié)機制就成為問題的關(guān)鍵。因此，本文著重研究了局部供應水、氮對作物保護酶活性和膜脂過氧化作用的影響，并就脯氨酸含量、作物氮素吸收等生理生長指標和產(chǎn)量性狀進行了分析比較，以期為作物節(jié)水、節(jié)肥高效管理制度的制定打下基礎(chǔ)，并為控制性交替隔溝灌溉技術(shù)在干旱半干旱地區(qū)的推廣應用提供理論依據(jù)。

3、 本文以玉米為供試作物，(1)通過盆栽試驗，設(shè)均勻灌溉(CI)、固定灌溉(FPRI)、交替灌溉(APRI)3種灌水方式，使玉米在經(jīng)過一段時間的灌水方式處理后，經(jīng)受3種干旱程度的水分脅迫(輕度脅迫，田間持水量的60±5％;中度脅迫，田間持水量的50±5％;重度脅迫，田間持水量的40±5％)，研究不同灌水方式下玉米根系和葉片對干旱及復水的生理生化響應；(2)通過田間試驗，采用3種施肥方式，即傳統(tǒng)均勻施肥、固定部分根區(qū)施肥、根系分區(qū)交替施肥

4、(以下分別簡稱均勻施肥、固定施肥和交替施肥)，高、中、低三個施氮水平，研究局部施肥對玉米生長、生理生化特性以及氮素吸收和產(chǎn)量形成的影響。主要研究結(jié)果如下： 1.固定灌水條件下，3種脅迫強度均表現(xiàn)為，玉米葉片及兩側(cè)根系的丙二醛(MDA)含量均較均勻灌水明顯增大；交替灌水條件下，與均勻灌水相比，葉片MDA含量變化不大，根系表現(xiàn)為輕、中度脅迫時，MDA含量無明顯差異，重度脅迫時，明顯降低。復水后，交替灌水時根系及葉片都明顯減少；固定灌

5、水時，葉片及其非灌水區(qū)根系仍保持較高水平，灌水區(qū)根系變化不大。表明交替灌水可使作物受到活性氧傷害的程度明顯降低，而固定灌水則增大了膜脂過氧化作用對作物的傷害。 2.脅迫期間，不同根區(qū)根系的超氧化物歧化酶(SOD)活性表現(xiàn)為，與均勻灌水相比，固定灌水的非灌水區(qū)顯著提高，灌水區(qū)及交替灌水的后灌水區(qū)(干)基本持平，交替灌水的先灌水區(qū)(濕)明顯下降。復水后，與均勻灌水相比，交替灌水的兩個根區(qū)均明顯下降，固定灌水非灌水區(qū)根系顯著增大，灌水

6、區(qū)無顯著差異。葉片的SOD活性則表現(xiàn)為，脅迫期間及復水后，3種灌水方式之間均無顯著性差異。過氧化物酶(POD)活性有所不同，葉片表現(xiàn)為，中度脅迫下，交替灌水顯著高于均勻和固定灌水，輕度和重度脅迫下，3種灌水方式間無顯著差異；根系表現(xiàn)為，輕度和中度脅迫時，兩種局部灌水的灌水濕潤區(qū)均顯著增大，非灌水區(qū)減小或持平。復水后，葉片表現(xiàn)為，輕度脅迫下，3種灌水方式間無顯著差異；中度脅迫下，交替灌水與均勻灌水持平，二者顯著大于固定灌水；重度脅迫下，交

7、替灌水比固定灌水顯著增大而明顯小于均勻灌水。根系表現(xiàn)為，固定灌水，灌水區(qū)較之均勻灌水顯著增大，非灌水區(qū)持平；交替灌水，輕度和中度脅迫時，兩個根區(qū)與均勻灌水無顯著差異，重度脅迫時，兩個根區(qū)均顯著增大。鑒于SOD和POD均是誘導酶，且POD在逆境初期表達的特性，可以推測，無論干旱還是正常供水條件下，固定灌水時，作物受活性氧自由基的危害較之均勻灌水增大，而交替灌水使作物受活性氧自由基的危害減小。 3.三種灌水方式下，在干旱脅迫期間及復

8、水12小時后，作物葉片的相對含水量表現(xiàn)為，與均勻灌水相比，交替灌水增大或持平，固定灌水減小或持平。脯氨酸含量表現(xiàn)為，對于葉片，兩種局部灌水方式均明顯大于均勻灌水；對于根系，交替灌水下，兩個根區(qū)．均顯著大于均勻灌水；固定灌水下，與均勻灌水相比，輕度脅迫時灌水區(qū)明顯增大，非灌水區(qū)無顯著差異；中度和重度脅迫時，灌水區(qū)持平，非灌水區(qū)明顯減小。這就進一步說明了采用交替灌水，兩根區(qū)干、濕交替鍛煉有利于提高作物的滲透調(diào)節(jié)能力，增強細胞的保水能力，進而

9、提高作物的水分利用效率。 4.三種施氮方式下，MDA含量均隨施氮量的增大而減小，POD活性隨施氮量的增加顯著增強。與均勻施肥相比，固定施肥下玉米葉片的MDA含量顯著增大，交替施肥明顯減小。POD活性則表現(xiàn)為，交替施肥較之均勻施肥顯著增大；固定施肥在高肥水平下明顯增加，中、低肥水平下無顯著差異。可見，不論施肥方式如何，增施氮肥均可以提高作物抵抗氧自由基氧化的能力，減輕細胞膜的受害程度，而且，施用氮肥的這種效果因施肥方式與施肥量而不

10、同?？傮w看來，交替施氮方式優(yōu)于固定施肥和均勻施肥。 5.不同施肥方式和施肥量下作物生長狀況的結(jié)果表明，施肥量對玉米株高的影響表現(xiàn)在生育中后期，3種施肥方式間沒有明顯差異；玉米莖粗隨施肥量的增加而增大，局部施肥方式有利于莖粗的增長，尤以交替施肥處理最為明顯。三種施氮方式之間，莖桿吸氮量沒有明顯差異，籽粒和地上部總吸氮量表現(xiàn)為，交替施肥較均勻施肥明顯增大，固定施肥基本相當。玉米百粒重表現(xiàn)為，與均勻施肥相比，交替施肥顯著增大，固定施肥