水分胁迫下氮素增加对玉米生长的抑制作用∗

摘要：

水分和氮素是影响玉米生长发育的重要因子.在干旱和土壤贫瘠条件下,作物的生长和生理过程受到水分和氮素的交互作用.因此,研究水分胁迫下不同施氮水平对玉米叶片光合生理及根系形态的影响可以为玉米栽培中水氮的高效管理提供科学理论依据.利用温室盆栽试验,在中度水分胁迫(W1,40％～50％田间持水量)、轻度水分胁迫(W2,60％～70％田间持水量)和充足供水(W3,75％～90％田间持水量)三个水分处理下设置低氮(N1,1.0g·盆-1)、中氮(N2.5,2.5g·盆-1)和高氮(N5,5.0g·盆-1)三个施氮水平,研究玉米的生长状况、叶片气体交换参数、光和二氧化碳响应曲线和根系形态等.结果表明:在不同水分条件下玉米对氮素的生理响应过程不同.水分胁迫下根长和根系比表面积较充足供水处理显著增加,增幅分别为106.39％～208.82％和45.81％～105.85％,根干重在中度水分胁迫下降低23.94％～36.61％;此时增加施氮量尤其是高氮处理,玉米的根长和根系比表面积比水分胁迫下低氮处理显著降低41.85％～54.10％和18.68％,根干重比中度水分胁迫下低氮处理显著降低33.75％.因此,水分胁迫下施氮加剧了根际的水分胁迫,造成根水势下降,进而影响地上部分叶片的气孔导度(Gs)及二氧化碳和光的利用效率.水分胁迫和施氮处理均影响玉米叶片的光和CO2响应曲线,水分处理的影响更显著.相同施氮水平下,随着水分胁迫程度的加剧,光响应曲线参数暗呼吸速率(Rd)、最大净光合速率(Amax)和饱和光强(Qsat)以及CO2响应曲线参数初始羧化效率(a)、光呼吸速率(Rp)、光合能力(Amax)和高氮条件下的饱和胞间CO2浓度(Cisat)均呈下降趋势,前者参数变化显著,而且中度水分胁迫下,增加施氮量进一步降低了这些参数,即水分胁迫下氮素进一步抑制了植株的光合性能;同时,中度水分胁迫下叶片Gs和光合速率(An)分别显著降低32.37％～51.97％和41.85％～56.14％,而中度水分胁迫下增加施氮量尤其是高氮处理可以使Gs和An较低氮处理分别降低35.81％和30.71％.水分胁迫促进根长和根系比表面积增加,而水分胁迫下,增施氮肥不仅未缓解水分胁迫,反而抑制根长和根系比表面积的增加,加剧了根系的水分胁迫,造成根水势降低,进而影响了地上部分叶片的Gs,并削弱了叶片的光合性能即降低了对CO2和光能的利用能力,这些气孔和非气孔因素最终抑制了光合作用,导致光合碳同化能力降低,影响了根系生物量的积累.

关键词：干旱、气孔导度、水势、响应曲线、直角双曲线修正模型、根系形态

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资助基金：政府间国际科技创新合作重点专项;国家自然科学基金;中央级公益性科研院所基本科研业务费专项

在线出版日期：2020-04-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：240-252