玉米根系特征与其整体水分关系研究

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1、玉米根系特征与其水分关系研究指导教师:梁宗锁研究员张岁岐研究员张继澎教授硕士生:慕自新摘要本研究以玉米(ZeamaysL.)一组遗传材料杂交种户单四号(Fl代)及其父本478(E)、母本天四(早)和F2代为试验对象，通过一系列溶液培养和干早盆盆栽试验，对玉米根系特征与其整体水分关系中的一些重要问题，诸如(1)玉米根系水力学特征与其整体水分关系;(Z)玉米根系形态学特征与其表型抗早性、水分利用效率的关系;(3)玉米单根水导与整株根系水导、总表面积与有效吸收面积的关系;(4)N.P营养影响玉米根系特征并调控其水分关系机制等进行了

2、研究，取得了如下主要结论:1.在溶液培养条件下研究了玉米根系水导(Roothydraulicconductivity,Lp,)与其抗早性间的关系，发现整株根系水导(Wholerootshydraulicconductivity,Lp==)与品种抗早性间具有显著的正相关关系，而单根水导(Signalroothydraulicconductivity,Lp,,)与抗早性间无相关或相关不显著.Fl代在正常水分和一0.2MPa的PEG胁迫下，其整株根系水导均最高，和父本478相比较，达到极显著水平，和母本天四比较，达到显著水平。而天

3、四的单根水导最高。就是说，在水分亏缺下，Fl代植株根系的开源能力最强。相反，在干早胁迫下，Fl代的气孔导度最小，和母本相比较达到显著水平，可见其节流能力也最强。这种水分利用上的开源节流能力可能正是Fl代既抗早又丰产的原因。干早胁迫下，F1代和母本的叶渗透均降低，但和正常供水相比，母本下降最显著，说明母本的渗透调节能力最强，这便解释了母本整株根系水导低于F1代，气孔导度大于Fl代，但其表型仍抗早的缘故，只是产量低于F1代。整株根系水导与叶水势、叶片净光合速率、地上部干物质重、蒸腾速率、气孔导度间均成正相关关系。2.在溶液培养条

4、件下，研究了玉米根系单根水导与整株根系水导，总表面积(WRS)与有效吸收面积(ARS)间的关系。发现单根水导与整株根系水导间成非直线的正相关关系，随着环境的变化，根系发育状况和生理活性跟着变化，造成二者不同步。有效吸收面积ARS与根系总表面积WRS的比值具有品种间的差异。御早型的抗早品种(如杂交一代户单四号)其ARSIWRS值显著高于耐旱型品种(如母本天四)，前者的产量和耗水量也显著高于后者，但其水分利用效率也高。3.在盆栽条件下，研究了玉米根系形态特征与其水分利用效率间的关系。发现水分利用效率具有显著的品种和处理间的差异。

5、用水分利用效率与总根长，根系表面积和根系生物量之间作回归分析发现，其趋势基本相同，均呈三次曲线关系。即当根系生物量、总根长和表面积相对较小时，随着生物量、总根长和表面积的增加，水分利用效率也增大。但当这些值增加到一定程度后，水分利用效率开始下降。由于水分利用效率的提高有望将高产和节水结合起来，因此用水分利用效率的高低可以反映根系特征的优化，进而有助于筛选高产且节水的玉米品种。4.在人工气候室水培条件下，用PEG-6000模拟千早胁迫(渗透势为一0.2Mpa)从单根和整株根系两个层次上研究了水肥单因子及水肥交互作用与玉米根系水

6、力学导度间的关系.发现正常供水与水分胁迫下N,P亏缺均使玉米单根水导和整株根系水导降低，但与N亏缺相比，P亏缺的植株具有较高的整株根系水导和较低的单根水导。根系性状测定表明，水肥胁迫下玉米根系性状发生了可塑性变化，造成整株根系干重、侧根数，根毛密度，总根长和总吸收面积的变化，而且这种可塑性具有营养处理间的差异。与水氮胁迫相比，水磷胁迫下的植株具有较多的侧根数和较大的根毛密度，从而增加了根系总吸收面积，具有较高的整株根系水导。Hg抑制试验表明，P亏缺对水通道蛋白的影响大于N亏缺，所以低P处理具有较低的单根水导.可见，N,P营养

7、对单根水导和整株根系水导的影响不同，两种营养作用的机理不同。水分胁迫下，施P主要可提高玉米单根水导，而施N可增加玉米根系总吸收面积，总之都能提高玉米根系水导。而营养胁迫下，供水可增加根长，减小气孔阻力，增大蒸腾。与水分或营养单因子胁迫相比，水肥双因子胁迫对根系水导的影响更大，相反，水肥协同供应，能够显著地提高玉米的根系水导。水肥双因子胁迫下的玉米植株，其根系水力学特征和形态学特征不只是水分和营养单因子胁迫时效应的数学累加，水肥之间具有互作效应。关键词:玉米根系水导根系形态特征水分关系StudiesonMaizeroottra

8、itsandwholeplantwaterrelationsAbstractUsingfourmaizegenotypeFl(HD4),t(478),$(TS)andF2asmaterials,someimportantaspectsintheroottraitsandwholewater