论文部分内容阅读
干旱是限制农业生产发展的主要因素之一,在有限的水资源条件下,水资源的合理利用迫在眉睫,因此,研究作物的生理调节机制是目前农业研究的重点之一。玉米为三大粮食作物之一,有着高产、耗水量大的特性,在干旱半干旱地区,有限的水资源不足以满足玉米正常灌溉需求,研究水分亏缺下夏玉米生理调节机制对于从机理上提高水分利用效率有着重要的意义,为在生育期内进行合适的水分调控提供理论依据。本研究以夏玉米产量和灌溉水利用效率为目标,试验在西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院农田水分转化试验场进行,采用桶栽的方式,分别在夏玉米苗期（M）和拔节期（B）进行水分胁迫处理,试验设置三个水分胁迫处理:正常处理（CK）:75%～85%θf（θf表示为田间持水量）、轻度水分胁迫（W1）:60%～70%θf、中度水分胁迫（W2）:50%～60%θf;设置三个胁迫时长,7天（T1）、10天（T2）、13天（T3）。通过研究夏玉米的渗透调节物质、抗氧化酶系统在水分胁迫-复水中的响应机制,结合夏玉米的产量因素,为制定夏玉米灌水方案提供参考依据。研究得到如下主要结果:（1）夏玉米拔节期脯氨酸渗透调节能力大于苗期。脯氨酸（Pro）在胁迫期间呈先增大后减小的趋势,中度水分胁迫>轻度水分胁迫,苗期所有处理均在胁迫第3天达到峰值,且T1组和T2组在复水后存在累积效应;在拔节期胁迫期间,除W1T3和W2T3处理在胁迫第10天出现拐点,其他处理的脯氨酸含量均增大到胁迫末期,复水后Pro含量恢复至CK对照。可见,10天的胁迫时长为夏玉米受到干旱胁迫时影响渗透调节能力的临界值。（2）夏玉米的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）在胁迫期间均呈现先增大后减小的趋势,在苗期,抗氧化酶活性基本在胁迫第3天出现峰值;而拔节期的酶活性在第7天或者第10天最高,且酶活性均大于苗期时酶的活性,说明夏玉米拔节期的抗氧化酶系统清除氧自由基的能力高于苗期。胁迫13天的处理在出现峰值之后,因水分不足导致酶系统紊乱,酶活性降低;复水后,这些处理的抗氧化酶活性均有不同程度的升高,产生积极响应。（3）夏玉米在受到水分胁迫时,丙二醛（MDA）含量升高,中度水分胁迫的MDA含量高于轻度水分胁迫,且胁迫时长越长,MDA含量越高,复水后MDA含量恢复至CK对照水平。且受到相同处理的夏玉米,拔节期的MDA含量普遍高于苗期。（4）胁迫期间夏玉米拔节期的光合作用普遍高于苗期。水分胁迫均会使夏玉米净光合速率、气孔导度和蒸腾速率减小,且胁迫时长越长,胁迫程度越大,光合指标越小。通过分析各处理的叶片水分利用效率（LWUE）,可以得出,在胁迫期间,夏玉米主要通过减小气孔开度,减少CO2进入,进而降低蒸腾速率,提高叶片水分利用效率;而复水后,夏玉米光合作用出现补偿效应,净光合速率升高,提高叶片水分利用效率。（5）夏玉米拔节期处理的产量和灌溉水利用效率均高于苗期的,且轻度水分胁迫的产量高于中度水分胁迫处理的,胁迫时长对产量指标的影响效果不显著。其中,拔节期处理的BW1T3的单株产量最高,为111.01g。综合分析夏玉米产量与生化指标、光合指标的关系,得出产量与SOD、MDA、Pro呈极显著负相关,与光合指标呈极显著正相关（P<0.01）。在灌水量有限的条件下,考虑到产量、IWUE以及胁迫-复水期间光合与生化指标的综合影响,不建议在苗期进行亏水处理,在拔节期进行维持7天的轻度水分胁迫方案（BW1T1）对作物自身的生长发育较为有利,且夏玉米的产量也能得到保证。