不同覆蓋方式下干旱脅迫對(duì)玉米根生物學(xué)性狀及產(chǎn)量的影響

許金嵐，胡兵輝

(西南林業(yè)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，云南 昆明 650224)

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不同覆蓋方式下干旱脅迫對(duì)玉米根生物學(xué)性狀及產(chǎn)量的影響

許金嵐，胡兵輝

(西南林業(yè)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，云南 昆明 650224)

通過在大棚采用盆栽試驗(yàn)的方法對(duì)玉米進(jìn)行了不同生育期干旱脅迫試驗(yàn)(Ⅰ：三葉-拔節(jié)期；Ⅱ：拔節(jié)-抽雄期；Ⅲ：抽雄-籽粒形成期；Ⅳ：籽粒形成-完熟期)，探究了在地膜覆蓋、秸稈覆蓋和裸地進(jìn)行干旱脅迫對(duì)玉米根系生物學(xué)性狀的影響。結(jié)果顯示：Ⅰ期和Ⅱ期進(jìn)行干旱脅迫對(duì)根長(zhǎng)的增加有促進(jìn)作用，Ⅲ期和Ⅳ期的干旱脅迫對(duì)其有抑制作用；干旱脅迫會(huì)刺激根系發(fā)生側(cè)根，增加根數(shù)；Ⅲ期干旱脅迫會(huì)導(dǎo)致根表面積大幅降低，影響根系吸收能力，降低產(chǎn)量；根生物量在Ⅰ期受到干旱脅迫的影響最小，Ⅳ期受到干旱脅迫降低收獲時(shí)的根生物量，導(dǎo)致減產(chǎn)；產(chǎn)量與根生物量、根表面積、根長(zhǎng)有極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，與根數(shù)有顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。根系生物學(xué)性狀及產(chǎn)量均顯示在地膜覆蓋下得到最大值，秸稈覆蓋次之，裸地為最低值。在不同的處理方式下，Ⅰ期進(jìn)行干旱脅迫的產(chǎn)量相比其他生育期均降低最少，Ⅲ期進(jìn)行干旱脅迫降低最多。指出了采用地膜覆蓋的方式，在Ⅲ期對(duì)玉米進(jìn)行補(bǔ)灌，可以降低作物減產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，這為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了科學(xué)依據(jù)，對(duì)西南季節(jié)性旱區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。

覆蓋方式；干旱脅迫；根系生物學(xué)性狀；盆栽玉米

1 引言

水分是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵因素，作物受旱會(huì)導(dǎo)致大面積減產(chǎn)甚至絕收。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)在水資源匱乏的地區(qū)通過地膜覆蓋和秸稈覆蓋方式保蓄土壤水分，提高作物的水分利用效率，從而保證作物在灌水不足的情況下能夠正常生長(zhǎng)。研究表明：農(nóng)田覆蓋可抑蒸保墑，改良土壤理化性質(zhì)、促進(jìn)作物生長(zhǎng)，達(dá)到增產(chǎn)增收，增加經(jīng)濟(jì)效益的目的[1～3]。

根系作為作物吸收土壤水分的主要器官，在受到干旱脅迫時(shí)首先做出反應(yīng)，在形態(tài)、質(zhì)量以及化學(xué)組成上發(fā)生變化[4]，以最大程度得減少干旱帶來的不良影響。同時(shí)，由于根系過大，根冠比增大，光合產(chǎn)物將會(huì)從地上向地下轉(zhuǎn)移，進(jìn)而影響作物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。目前關(guān)于干旱脅迫對(duì)根系的影響的研究大多集中于裸地條件，涉及不同覆蓋方式下的干旱脅迫研究鮮有報(bào)道。西南地區(qū)常發(fā)季節(jié)性干旱，蒸散量大且旱熱同步，在雨季發(fā)生時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響作物生長(zhǎng)。研究以西南地區(qū)主要農(nóng)作物玉米(ZeamaysL.)為試驗(yàn)對(duì)象，結(jié)合現(xiàn)階段我國(guó)旱區(qū)農(nóng)田的主要生產(chǎn)方式，研究不同覆蓋方式下不同生育期干旱脅迫對(duì)作物根系生物學(xué)性狀的影響，具有現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)指導(dǎo)意義，可防止旱區(qū)尤其是季節(jié)性旱區(qū)作物減產(chǎn)提供科學(xué)的理論依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1.1 土壤條件

試驗(yàn)地位于西南林業(yè)大學(xué)試驗(yàn)溫室內(nèi)，試驗(yàn)土壤為紅壤，容重1.29 g/cm3，pH值=7.11，土壤內(nèi)有機(jī)質(zhì)9.81 g/kg，全氮0.91 g/kg，全磷0.52 g/kg，全鉀9.22 g/kg，有效氮77.36 mg/kg，有效磷10.47 mg/kg，有效鉀80.68 mg/kg。

2.1.2 盆栽情況

采用盆栽試驗(yàn)方法，盆高25 cm，直徑30 cm。按照玉米不同生育期(Ⅰ：三葉-拔節(jié)期；Ⅱ：拔節(jié)-抽雄期；Ⅲ：抽雄-籽粒形成期；Ⅳ：籽粒形成-完熟期)進(jìn)行干旱脅迫，結(jié)合不同覆蓋方式，地膜覆蓋下標(biāo)記為：地膜Ⅰ期干旱(DⅠ)、地膜Ⅱ期干旱(DⅡ)、地膜Ⅲ期干旱(DⅢ)、地膜Ⅳ期干旱(DⅣ)、地膜全生育期不干旱(DⅤ)(對(duì)照)；秸稈覆蓋下標(biāo)記為：秸稈Ⅰ期干旱(JⅠ)、秸稈Ⅱ期干旱(JⅡ)、秸稈Ⅲ期干旱(JⅢ)、秸稈Ⅳ期干旱(JⅣ)、秸稈全生育期不干旱(JⅤ)(對(duì)照)；裸地覆蓋下標(biāo)記為：裸地Ⅰ期干旱(LⅠ)、裸地Ⅱ期干旱(LⅡ)、裸地Ⅲ期干旱(LⅢ)、裸地Ⅳ期干旱(LⅣ)、裸地全生育期不干旱(LⅤ)(對(duì)照)。采用定量灌水法進(jìn)行試驗(yàn)，灌水量為：Ⅰ期：60 mm；Ⅱ期：90 mm；Ⅲ期：90 mm；Ⅳ期：60 mm(表1)。干旱脅迫處理的灌水量為正常灌水量的1/2，灌水周期為5 d。實(shí)驗(yàn)設(shè)定3次重復(fù)，共45盆，每盆栽種4棵玉米，每個(gè)生育期結(jié)束拔除1棵用作測(cè)量取樣。玉米生育期觀測(cè)時(shí)間為2014年7月23日～10月7日，供試品種為長(zhǎng)城99。

表1 干旱脅迫處理(以地膜覆蓋為例)

注：“+”表示正常供水，“-”表示干旱脅迫處理

2.2 指標(biāo)與測(cè)定方法

在4個(gè)生育期內(nèi)使用脈絡(luò)法對(duì)根長(zhǎng)(RL)和根數(shù)(RN)進(jìn)行測(cè)量；根系吸收面積，即根表面積(RSA)采用用甲烯藍(lán)吸附法[15]；根生物量采用烘干法，80 ℃殺青30 min，105 ℃烘干16 h，稱重；玉米成熟時(shí)，按單株收獲，單穗脫粒，籽粒均脫水至恒質(zhì)量后稱重，記為單株生物學(xué)產(chǎn)量。

為減少實(shí)驗(yàn)誤差，保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)，參照標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)方法，所有數(shù)據(jù)測(cè)量均采用測(cè)量3次去平均值的方法。采用Office excel軟件和SPSS 15.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及顯著性分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 根長(zhǎng)

根據(jù)圖1，對(duì)照處理中根長(zhǎng)由Ⅰ期至Ⅳ期逐漸增大，其中，Ⅱ期增幅最大，Ⅲ期漸緩，Ⅳ期無顯著增加，甚至略微減少。而在相同的覆蓋方式下，進(jìn)行生育期進(jìn)行干旱脅迫實(shí)驗(yàn)的玉米顯示，在Ⅰ期和Ⅱ期進(jìn)行進(jìn)行干旱脅迫根長(zhǎng)會(huì)有所增加，Ⅲ期和Ⅳ期進(jìn)行進(jìn)行干旱脅迫會(huì)使根長(zhǎng)明顯低于對(duì)照值。對(duì)比不同覆蓋方式下的玉米根長(zhǎng)，在各生育期中顯著地表現(xiàn)為地膜覆蓋>秸稈覆蓋>裸地(P<0.05)。

圖1 不同覆蓋方式下的玉米根長(zhǎng)

3.2 根數(shù)

與根長(zhǎng)的變化趨勢(shì)相近，根數(shù)從Ⅰ期到Ⅳ期是逐漸增大的(圖2 )，但Ⅱ期至Ⅲ期根數(shù)平均增幅41.2%與同時(shí)期根長(zhǎng)平均增幅20.31%相比明顯增大，且進(jìn)入Ⅳ期根數(shù)依然有小幅增加；相同覆蓋方式下，進(jìn)行進(jìn)行干旱脅迫實(shí)驗(yàn)的玉米根數(shù)在Ⅰ期、Ⅱ期為同生育期最大值，Ⅲ期、Ⅳ期為最小值；就最終的根數(shù)來看，3種覆蓋方式中地膜覆蓋的根數(shù)最多(平均值為29)，秸稈覆蓋次之(平均值為24)，裸地最少(平均值為20)。

3.3 根表面積

在同一處理下，根表面積從Ⅰ期～Ⅲ期逐漸增長(zhǎng)，并在Ⅲ期達(dá)到最大值，Ⅳ期時(shí)有所回落，回落平均比值分別為地膜覆蓋9%，秸稈覆蓋11%，裸地15%。根據(jù)表2可知，Ⅰ期，根表面積的大小顯著的表現(xiàn)為地膜覆蓋>秸稈覆蓋>裸地(P<0.05)；在Ⅱ期，根表面積在地膜覆蓋和秸稈覆蓋下顯著的高于裸地(P<0.05)；Ⅲ期，3種覆蓋方式下根表面積無顯著性差異(P<0.05)；Ⅳ期，地膜覆蓋的根表面積顯著的高于裸地，而秸稈覆蓋分別同其它兩種覆蓋方式無顯著性差異(P<0.05)。

與相同覆蓋方式下的對(duì)照相比(表3)，干旱脅迫導(dǎo)致了4個(gè)生育期的根表面積不同程度的下降，其中，Ⅳ期發(fā)生干旱脅迫時(shí)根表面積降幅最小，Ⅲ期發(fā)生時(shí)根表面積降幅最大；在Ⅰ期中，地膜覆蓋和秸稈覆蓋的根表面積降幅相近，裸地根表面積降幅較大；其余生育期內(nèi)，裸地根表面積降幅最大，秸稈覆蓋次之，地膜覆蓋下的根表面積降幅最小。

3.4 根生物量

根生物量Ⅰ期至Ⅲ期不斷增加，達(dá)到一個(gè)最大值后開始減小。在Ⅲ期進(jìn)行干旱脅迫的玉米在Ⅳ期復(fù)水后根生物量略有增加(圖3)。在相同覆蓋方式下，Ⅰ期進(jìn)行干旱脅迫的根生物量最接近對(duì)照值(平均差異值分別為地膜覆蓋-0.50g，秸稈覆蓋0.20g，裸地-1.57g)，Ⅱ期進(jìn)行干旱脅迫使根生物量最大值降低(與對(duì)照值相比平均降幅為11.62%)，Ⅲ期進(jìn)行干旱脅迫根生物量的最大值最小(與對(duì)照值相比平均降幅為28.31%)，Ⅳ期進(jìn)行干旱脅迫在收獲時(shí)根生物量最小。

表2 不同覆蓋方式下干旱脅迫對(duì)玉米根表面積的影響

注：同列同生育期不同小寫字母表示差異達(dá)顯著性水平(P<0.05)

表3 干旱脅迫對(duì)根表面積的影響

3.5 根生物學(xué)性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性

表4對(duì)根系生物學(xué)性狀與產(chǎn)量進(jìn)行偏相關(guān)性分析，結(jié)果顯示：產(chǎn)量與根生物量、根長(zhǎng)有極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，與根數(shù)、根表面積有顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)；根生物量與產(chǎn)量、根表面積有極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，與根長(zhǎng)、根數(shù)有顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)；根長(zhǎng)與產(chǎn)量、根數(shù)有極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，與根生物量、根表面積有顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)；根數(shù)與根長(zhǎng)有極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，與產(chǎn)量、根生物量、根表面積有顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。

表4 根生物學(xué)性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

注：**表示相關(guān)性達(dá)顯著性水平(P<0.01)，*表示相關(guān)性達(dá)顯著性水平(P<0.05)

3.6 覆蓋方式與產(chǎn)量的關(guān)系

如表5所示，地膜覆蓋下玉米的產(chǎn)量在不同的處理下均高于秸稈覆蓋和裸地，分別平均高出10.81%和41.2%；秸稈覆蓋的產(chǎn)量在不同的處理下均高于裸地，平均高出33.85%。通過比較不同的生育期進(jìn)行干旱脅迫所獲得的產(chǎn)量多少可以發(fā)現(xiàn)，Ⅰ期進(jìn)行干旱脅迫獲得的產(chǎn)量相比其他生育期降幅最小，Ⅲ期進(jìn)行干旱脅迫降幅最大。

4 結(jié)論與討論

4.1 干旱脅迫對(duì)玉米根生物學(xué)性狀的影響

作物根系對(duì)水分的變化相當(dāng)敏感，在不同的水分條件下，作物根系通過一定的形態(tài)結(jié)構(gòu)變化從而最大限度地吸取深層土壤中的水分，以保證作物生長(zhǎng)發(fā)育[9,10]。

4.1.1 根長(zhǎng)

干旱能夠刺激根系地伸長(zhǎng)。研究顯示：Ⅰ期和Ⅱ期的干旱脅迫對(duì)根長(zhǎng)地增加有促進(jìn)作用，而在Ⅲ期和Ⅳ期進(jìn)行干旱脅迫抑制了根長(zhǎng)地增加。這可能是因?yàn)棰衿跁r(shí)間較短，干旱脅迫對(duì)其的影響不明顯；Ⅱ期開始玉米生長(zhǎng)速度加快，對(duì)水和養(yǎng)分的需求增大，此時(shí)進(jìn)行干旱脅迫直接刺激玉米地下節(jié)根生長(zhǎng)，同時(shí)胚根和節(jié)根也有所增加以加強(qiáng)根系對(duì)土壤的著泥性以及對(duì)地上部分的支撐力；Ⅲ期開始玉米主要進(jìn)行地上部分的發(fā)育，根系發(fā)育主要以地下節(jié)根生長(zhǎng)為主，根系長(zhǎng)度在此時(shí)達(dá)到最大值；Ⅳ期玉米開始生殖生長(zhǎng)，根系發(fā)育漸緩，大量的下節(jié)根吸收的水和養(yǎng)分主要供給果實(shí)生長(zhǎng)，其他器官(如胚根)出現(xiàn)衰退跡象，地下節(jié)根末端萎縮，根長(zhǎng)減小。

表5 不同覆蓋方式對(duì)產(chǎn)量的影響

注：表中產(chǎn)量均為單株平均產(chǎn)量，單位為g。百分比表示與同處理下地膜產(chǎn)量和秸稈產(chǎn)量對(duì)比結(jié)果

4.1.2 根數(shù)

干旱能夠刺激根系節(jié)根加速生長(zhǎng)和側(cè)根的發(fā)生。研究顯示：Ⅰ期和Ⅱ期的干旱脅迫對(duì)根數(shù)的增加有促進(jìn)作用，而在Ⅲ期和Ⅳ期進(jìn)行干旱脅迫抑制了根數(shù)的增加。對(duì)照組玉米根數(shù)在Ⅰ期～Ⅳ期是持續(xù)增大的，不同生育期干旱脅迫處理對(duì)根數(shù)造成的影響可能是因?yàn)椋孩衿谥饕耘吒蜕倭康叵鹿?jié)根為主，水養(yǎng)的吸收主要依靠胚根和節(jié)根，干旱脅迫刺激地下節(jié)根加速生長(zhǎng)和發(fā)生；Ⅱ期植株整體加速發(fā)育，開始出現(xiàn)大量地下節(jié)根和少量地上節(jié)根，增強(qiáng)對(duì)地上部分的支撐力和水養(yǎng)供給能力，干旱脅迫加速地下節(jié)根的生長(zhǎng)和發(fā)生，根數(shù)增加的幅度最大；Ⅲ期開始地上節(jié)根的生長(zhǎng)以進(jìn)一步支撐地上部分，抗倒伏，此時(shí)進(jìn)行干旱脅迫降低了地下節(jié)根的發(fā)生和地上節(jié)根的伸長(zhǎng)，總根數(shù)依然有所增加；Ⅳ期相對(duì)來說根數(shù)增加的比例最低，增加的時(shí)期大致在子粒灌漿前期，后期除了果實(shí)外的其他器官逐漸衰退，根數(shù)不再增加。

4.1.3 根表面積

研究顯示：正常供水情況下，根表面積從Ⅰ期～Ⅲ期逐漸增長(zhǎng)，并在Ⅲ期達(dá)到最大值， Ⅳ期時(shí)有所回落，干旱脅迫導(dǎo)致了四個(gè)生育期的根表面積不同程度的下降，其中，Ⅳ期發(fā)生干旱脅迫時(shí)根表面積降幅最小，在Ⅲ期發(fā)生時(shí)根表面積降幅最大，這與前人的研究結(jié)果相同[12]。這可能是因?yàn)楦珊得{迫使土壤表層及上層水分減少，根系通過改變形態(tài)(變細(xì)變長(zhǎng))以吸收深層的水分保證生存。Ⅰ期玉米對(duì)溫度需求高于水分，加之歷時(shí)較為短暫，干旱脅迫造成的根表面積降低的幅度較小，復(fù)水后進(jìn)入Ⅱ期，根表面積迅速增大；Ⅱ期主要進(jìn)行地上部分的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，在整個(gè)生育期中占有重要位置，此時(shí)進(jìn)行干旱脅迫刺激根系發(fā)生大量側(cè)根，根系變得細(xì)長(zhǎng)，盡管如此，依然導(dǎo)致了根表面積的減少；Ⅲ期主要進(jìn)行地上部分生長(zhǎng)，此時(shí)缺水導(dǎo)致根表面積大幅度降低，無法正常供給水養(yǎng)給作物孕穗，嚴(yán)重影響了后期的結(jié)實(shí)率；干旱脅迫在Ⅳ期發(fā)生時(shí)根表面積降幅最小，因?yàn)檫M(jìn)入Ⅳ期的根系開始衰退，此時(shí)受旱對(duì)根系并無太大影響，相反會(huì)影響作物地上部分的生殖生長(zhǎng)，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。

4.1.4 根生物量

干旱脅迫導(dǎo)致根生物量減少[12～14]。研究顯示：Ⅰ期進(jìn)行干旱脅迫的根生物量最接近對(duì)照值，Ⅱ期進(jìn)行干旱脅迫使根生物量最大值降低，Ⅲ期進(jìn)行干旱脅迫根生物量的最大值最小，Ⅳ期進(jìn)行干旱脅迫在收獲時(shí)根生物量最小。這個(gè)可能是因?yàn)楦等彼兗?xì)變長(zhǎng)，同時(shí)發(fā)生出許多細(xì)小的側(cè)根，總體來看，干旱脅迫導(dǎo)致根系整體變小，根生物量也變小。Ⅰ期生長(zhǎng)周期較短，受干旱脅迫的影響最小，復(fù)水后根系迅速發(fā)育，在最終收獲時(shí)與對(duì)照的根生物量相差無幾；Ⅱ期是玉米生長(zhǎng)的重要時(shí)期，此時(shí)進(jìn)行干旱脅迫雖然促進(jìn)了根長(zhǎng)和根數(shù)的增長(zhǎng)，但是細(xì)小的根系依然嚴(yán)重降低了根生物量；Ⅲ期根系生長(zhǎng)速度變緩，此時(shí)進(jìn)行干旱脅迫無疑造成了根系“收縮”，本該在Ⅲ期達(dá)到的根生物量最大值，在Ⅳ期復(fù)水后產(chǎn)生；Ⅳ期由于根系發(fā)育進(jìn)入漸緩期，光合產(chǎn)物主要分配到地上供給子粒灌漿，此時(shí)進(jìn)行干旱脅迫直接導(dǎo)致了根系衰退，根生物量達(dá)到最小值。

4.2 根生物學(xué)性狀對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

根據(jù)根系和地上部分的關(guān)系進(jìn)行分析：玉米根系在Ⅰ期生長(zhǎng)的主要是初生根和1～4地下層節(jié)根，主要為種子發(fā)芽供給水分和無機(jī)營(yíng)養(yǎng)。玉米的出芽和Ⅰ期生長(zhǎng)對(duì)溫度的要求高于水分，且歷時(shí)較短，在這個(gè)時(shí)期進(jìn)行干旱脅迫雖然會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生側(cè)根但不會(huì)太多，根長(zhǎng)增大，對(duì)根表面積影響較小，復(fù)水后迅速生長(zhǎng)，最終產(chǎn)量與對(duì)照最為接近；進(jìn)入Ⅱ期，植株地上和地下部分迅速生長(zhǎng)，在這個(gè)生育期進(jìn)行干旱脅迫會(huì)導(dǎo)致大量二級(jí)、三級(jí)側(cè)根的發(fā)生，但過于細(xì)長(zhǎng)的根系降低了對(duì)水養(yǎng)的吸收，導(dǎo)致植株纖細(xì)，產(chǎn)量降低；玉米生長(zhǎng)由Ⅱ期進(jìn)入Ⅲ期會(huì)長(zhǎng)出第5層及以上節(jié)根，一方面支撐地上部分，另一方面玉米孕穗需要大量水和養(yǎng)分，此時(shí)進(jìn)行干旱脅迫所發(fā)生的側(cè)根數(shù)量多，直徑小，穿透力強(qiáng)，能夠深入深層的土壤吸收水和養(yǎng)分，供給玉米生長(zhǎng)，根表面積降幅達(dá)到最大值，影響了根系的吸收能力，影響植株的抽穗及孕穗過程，降低了結(jié)實(shí)率，影響產(chǎn)量；Ⅳ期開始，玉米進(jìn)入生殖生長(zhǎng)階段，光合產(chǎn)物大量分配給地上部分，這時(shí)根系發(fā)育減緩，甚至出現(xiàn)萎縮和衰退現(xiàn)象，此時(shí)進(jìn)行干旱脅迫對(duì)根長(zhǎng)、根數(shù)、根表面積、根生物量的影響均很低，但對(duì)子粒的灌漿造成了嚴(yán)重影響，產(chǎn)量達(dá)到最低。

4.3 覆蓋方式對(duì)玉米根生物量及產(chǎn)量的影響

農(nóng)田覆蓋作為一種農(nóng)田作業(yè)技術(shù)已經(jīng)得到普遍應(yīng)用。地膜覆蓋和秸稈覆蓋均明顯增加了玉米產(chǎn)量，土壤含水量和土壤養(yǎng)分含量，提高土地生產(chǎn)力[4,6]，其中地膜覆蓋比秸稈覆蓋效果好[8]。研究也得出了相同的結(jié)論：在研究干旱脅迫對(duì)根生物學(xué)性狀的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，3種覆蓋方式下根長(zhǎng)、根數(shù)、根表面積、根生物量的值一致地表現(xiàn)為地膜覆蓋>秸稈覆蓋>裸地，且3種覆蓋方式下的產(chǎn)量也是按照地膜覆蓋、秸稈覆蓋、裸地。可能是由于覆蓋能夠很好的保持土壤中的水分，在外界水分供給不足的時(shí)候保證玉米根系得到良好的生長(zhǎng)，而后通過發(fā)達(dá)的根系從土壤中吸收大量輸送水分和養(yǎng)分，有效促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn)量，且地膜覆蓋的效果優(yōu)于秸稈覆蓋。

5 結(jié)語

針對(duì)西南高原季節(jié)性干旱頻發(fā)的情況，結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究結(jié)論，采用地膜覆蓋的方法，在Ⅲ期對(duì)玉米進(jìn)行補(bǔ)灌，可以降低作物減產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

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Effects of Drought Stress on the Biological Traits and Yield of Maize RootUnder Varieties of Mulching

Xu Jinlan，Hu Binghui

(EnvironmentalScienceandEngineeringCollege，SouthwestForestryUniversity，Kunming,Yunnan650224，China)

A drought experiment of the potted maize in greenhouses in different growth periodswasconducted to explore the the effects of drought stress on maize root system under plastic mulching, straw mulching and bare (Ⅰ：trefoil stage to jointing stage；Ⅱ：jointing stage to tasseling stage；Ⅲ：tasseling stage to grain forming stage；Ⅳ：grain forming stage to full ripe stage). The result showed that: drought stress inⅠandⅡcould promote the increasing of root length, while inhibit in Ⅲ and Ⅳ; drought Stress stimulates lateral root occurred, increasing the number; drought stress in Ⅲ could lead to a substantial lowering root surface area, affect root absorption capacity, reduce production; root biomass was minimal impact of drought stress in Ⅰ, and drought stress in Ⅳ reduced root biomass at harvest, leading to production cuts; there was a significant positive correlation between yield and root biomass, root surface area and root length (P<0.01), yield and root number had significantly positive correlation (P<0.05). Root biological traits and yield were displayed in a maximum under plastic mulching, straw mulching and bare were the second and the third. Under different treatments, compared with other growth periods, the yield of water deficit in Ⅰperiod reduced the least, Ⅲ period to reduce the most. In Ⅲ period to supplemental irrigation of maize, using plastic mulching, could reduce the risk of maize failures, provide scientific basis for local agricultural production, and it had a certain guiding significance to the southwest agricultural production of seasonal arid regions.

mulching; drought stress; root biological traits ; potted maize

2016-07-19

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：31201173)；西南林業(yè)大學(xué)科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目(編號(hào)：111116)；云南省高校優(yōu)勢(shì)特色重點(diǎn)學(xué)科(生態(tài)學(xué))建設(shè)項(xiàng)目

許金嵐(1990—)，女，西南林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生。

胡兵輝(1979—)，男，副教授，博士，主要從事旱區(qū)農(nóng)業(yè)資源利用及生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控方面的教學(xué)與科研工作。

S513

A

1674-9944(2016)18-0001-05