全 文 ：干旱胁迫对花生根系生长发育和生理特性的影响*
丁摇 红1 摇 张智猛1**摇 戴良香1 摇 康摇 涛1,2 摇 慈敦伟1 摇 宋文武1
( 1山东省花生研究所, 山东青岛 266100; 2新疆农业大学农学院, 乌鲁木齐 830052)
摘摇 要摇 以花育 17 号和唐科 8 号两个花生品种为试验材料,在防雨棚栽培池内进行土柱栽
培试验,研究了中度干旱胁迫和正常供水处理下花生生育后期根系形态发育特征和生理特
性.结果表明: 唐科 8 号具有较发达的根系及较高的产量和抗旱系数,花育 17 号根系对干旱
胁迫的适应性小于唐科 8 号.两品种根长密度、根系生物量均主要分布于 0 ~ 40 cm 土层中,
但同一土层内两品种根系性状存在差异.与正常供水处理相比,干旱胁迫处理使花育 17 号各
生育期总根长、根系总表面积和总体积均降低,而唐科 8 号除花针期显著降低外,其余生育期
均明显升高;干旱胁迫增加了两品种 20 ~ 40 cm土层内根系生物量、根系表面积和体积,而降
低了 40 cm以下土层内各根系性状;干旱胁迫处理使两品种饱果期 40 cm 以下土层内根系活
力降低,且花育 17 号降低幅度高于唐科 8 号.干旱胁迫下两品种生育后期根系发育和生理特
性的差异表明其根系在干旱胁迫下对水分吸收和利用存在差异.
关键词摇 花生摇 根系形态摇 干旱胁迫摇 土层摇 根系活力
文章编号摇 1001-9332(2013)06-1586-07摇 中图分类号摇 Q945. 78; S314摇 文献标识码摇 A
Effects of drought stress on the root growth and development and physiological characteris鄄
tics of peanut. DING Hong1, ZHANG Zhi鄄meng1, DAI Liang鄄xiang1, KANG Tao1,2, CI Dun鄄
wei1, SONG Wen鄄wu1 ( 1 Shandong Peanut Research Institute, Qingdao 266100, Shandong, Chi鄄
na; 2College of Agronomy, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China) . 鄄Chin. J. Ap鄄
pl. Ecol. ,2013,24(6): 1586-1592.
Abstract: Taking two peanut varieties Huayu 17 and Tangke 8 as test objects, a soil column culture
experiment was conducted in a rainproof tank to study the peanut root morphological development
and physiological characteristics at late growth stages under moderate drought and well鄄watered con鄄
ditions. Tanke 8 had more developed root system and higher yield and drought coefficient, while
Huayu 17 had poorer root adaptability to drought stress. For the two varieties, their root length den鄄
sity and root biomass were mainly distributed in 0-40 cm soil layer, whereas their root traits dif鄄
fered in the same soil layer. The total root length, total root surface area, and total root volume of
Huayu 17 at each growth stage were smaller under drought stress than under well鄄balanced water
treatment, while these root characteristics of Tangke 8 under drought stress only decreased at flower鄄
ing鄄pegging stage. Drought stress increased the root biomass, surface area, and volume of the two
varieties in 20-40 cm soil layer, but decreased these root traits in the soil layers below 40 cm. Un鄄
der drought stress, the root activity of the two varieties in the soil layers below 40 cm at pod filling
stage decreased, and the decrement was larger for Huayu 17. The differences in the root system de鄄
velopment and physiological characteristics of the two varieties at late growth stages under drought
stress suggested that the root system of the two varieties had different water absorption and utilization
under drought stress.
Key words: peanut (Arachis hypogaea); root morphology; drought stress; soil layer; root activity.
*国家自然科学基金项目(31201171)、山东省现代农业产业技术体系花生创新团队岗位专家体系项目和山东省优秀中青年科学家科研奖励
基金项目(2012BSC02014)资助.
**通讯作者. E鄄mail: qinhdao@ 126. com
2012鄄10鄄31 收稿,2013鄄04鄄02 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 6 月摇 第 24 卷摇 第 6 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jun. 2013,24(6): 1586-1592
摇 摇 花生是我国重要的经济作物和油料作物,属于
抗旱耐贫瘠作物.长期少雨或季节性干旱是限制花
生产量提高的重要环境因子,也是花生收获前黄曲
霉素感染的重要因素[1] .根系是植物吸水的主要器
官.干旱来临时其最先感知,迅速产生化学信号向地
上部传递,促使气孔关闭以减少水分散失[2],并通
过自身形态和生理生化特征的调整以适应变化后的
土壤水分环境.不同土壤水分状况下植物的根系构
型可能会表现出显著差异,进而影响植物吸收养分
和水分的能力.因此,研究不同土壤水分状况下花生
根系形态构型的可塑性对于提高花生养分和水分利
用效率具有重要意义. 土壤水分状况对植物根系生
长和形态发育有很大影响.干旱胁迫下,根系生长受
到抑制,根系生物量、根冠比、根长、根系表面积和体
积等发生变化以适应干旱胁迫[3-6] .研究表明,根系
在土壤剖面的可调节性分布对根系吸水功能和作物
生产力具有重要作用[7] .有关干旱胁迫对植物根冠
比的影响研究结果并不一致,有研究认为干旱胁迫
使根冠比增加[8],也有研究认为使其降低[9-10] . 不
同干旱胁迫程度对根系生长的影响也不一致,轻度
干旱胁迫可以促进植株根系的生长,增加深层土壤
内根系生长量,提高根系主动吸水的能力;但严重干
旱胁迫下植物根系生长受到抑制[11-13] . 由于根鄄土
系统的非直观性和根系研究方法的局限性,前人的
研究多集中在盆栽条件下干旱胁迫对花生苗期根系
生长发育的影响,有关干旱胁迫对花生生育后期根
系生长发育的影响研究鲜见报道. 本试验采用 PVC
圆桶土柱法模拟大田环境,研究干旱胁迫对花生生
育后期根系形态发育的影响,以明确干旱胁迫下花
生生育后期根系形态的发育特征,为干旱地区花生
高产栽培及根系生长调控提供理论依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 试验材料
供试品种为大粒型花生花育 17 号和唐科 8 号,
生育期均为 130 d左右.
1郾 2摇 试验设计
试验于 2011 年在山东省花生研究所莱西试验
站防雨旱棚内进行,使用 PVC 圆筒制成可拆卸的直
径 40 cm、高 120 cm的圆柱桶模拟大田环境,进行花
生栽培土柱试验. 0 ~ 20 cm土壤容重 1. 13 g·cm-3,
pH值 7. 6,有机质含量 16. 7 g·kg-1,全氮 1. 81
g·kg-1,全磷 ( P2 O5 ) 0. 81 g·kg-1,全钾 ( K2 O)
10郾 53 g·kg-1 .
按 Hsiao[14]和黎裕[15]的标准划分:控制土壤含
水量为田间持水量的 80% ~ 85%为正常供水处理,
控制土壤含水量为田间持水量的 40% ~ 45%为中
度干旱胁迫处理.干旱胁迫处理从幼苗出土开始控
水,整个生育期内持续控水.每个土柱内种植两株花
生,随机排列,重复 3 次. 同时设置空白试验土柱用
于出苗后隔日采集土壤样品,用烘干法测定土壤含
水量,计算每次的灌水量.播种及施肥等栽培管理措
施按大田高产要求进行. 参考 Songsri 等[16]的研究
结果,对花生生育后期进行调查分析,在花针期、结
荚期和饱果期进行取样测定. 于 5 月 11 日播种,9
月 21 日收获.
1郾 3摇 测定项目及方法
1郾 3郾 1 样品采集 摇 分别于花针期、结荚期和饱果期
进行取样.首先,将地上部刈割后保鲜备用,然后将
土柱挖出,打开 PVC 管后取 0 ~ 20 cm、20 ~ 40 cm
和 40 cm以下土层进行准确分割. 为避免直接冲洗
过程中水压过大对根系造成破坏,将所分割土层置
于特制的、孔径为 1. 0 mm的钢筛上,小心抖落根际
土壤将土层内根系拣出,先置于冰盒中,然后带回室
内冲洗干净后,置于冰箱中备用.
1郾 3郾 2 生物量测定摇 将采集的植株地上部(含果针)
与根系样品先在 105 益下杀青 30 min,然后在 70 益
下烘干至恒量,称量.
1郾 3郾 3 根系测定 摇 用 Epson7500 扫描仪(分辨率为
400 bpi)对根系进行扫描. 扫描时将根系放入特制
的透明托盘内,加入 3 ~ 5 mL 水以避免根系分支的
互相缠绕. 扫描后保存图像,采用 WinRhizo Pro Vi鄄
sion 5. 0a分析程序对图像进行分析.根系活力测定
参照张志良[17]的方法.
1郾 3郾 4 产量测定 摇 饱果期以土柱为单位收获,荚果
晒干后放入室内平衡 10 d,称量记产.抗旱系数为干
旱胁迫处理与正常供水处理下产量的比值.
1郾 4摇 数据处理
用 Excel 2003 软件进行数据整理和作图, 用
SAS 8. 0 数据分析软件进行统计分析,采用 LSD 法
进行差异显著性检验(琢=0. 05).
2摇 结果与分析
2郾 1摇 干旱胁迫对花生生物量的影响
与正常供水处理相比,干旱胁迫处理使花育 17
号花针期和结荚期根系生物量增加,但差异未达显
著水平,饱果期根系生物量显著降低;花针期和饱果
期地上部生物量显著降低,结荚期无显著差异.唐科
78516 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 丁摇 红等: 干旱胁迫对花生根系生长发育和生理特性的影响摇 摇 摇 摇 摇
8 号根系和地上部生物量处理间无显著差异,表明
干旱胁迫对不同生育期花生生长的影响不同.与正
常供水处理相比,干旱胁迫处理下,花育 17号花针期
和结荚期根冠比均显著增加,饱果期根冠比显著降
低;唐科 8号花针期根冠比降低,结荚期和饱果期根
冠比增加.干旱胁迫使花生产量降低,花育 17号减产
幅度达 64. 1%,差异达显著水平;唐科 8 号减产幅度
仅为 23. 0%,且其抗旱系数大于花育 17号,表明唐科
8号抗干旱胁迫能力强于花育 17号(表 1).
2郾 2摇 干旱胁迫对不同土层内花生根系生物量的影
响
不同水分处理对两花生品种 0 ~ 20 cm 土层内
根系生物量的影响不同(表 2). 干旱胁迫处理使花
育 17 号花针期和结荚期 0 ~ 20 cm土层内根系生物
量增加,但差异不显著,而使唐科 8 号根系生物量显
著降低;使饱果期花育 17 号显著降低,而唐科 8 号
有所升高,但差异不显著.除花育 17 号饱果期外,干
旱胁迫处理使两品种各生育期 20 ~ 40 cm土层内根
系生物量增加,且结荚期均达到显著水平.干旱胁迫
处理使两品种 40 cm以下土层内根系生物量变化的
趋势不同,花育 17 号除结荚期显著增加外,其余时
期均降低;而唐科 8 号全生育期内均低于正常供水
处理.表明干旱胁迫处理对 20 ~ 40 cm 土层内根系
生物量的影响较大.
2郾 3摇 干旱胁迫对花生根长的影响
2郾 3郾 1 总根长摇 根长是评价根系吸收功能最常用的
参数,较长的根系可以使植物在干旱胁迫下吸收更
多的水分.由图 1 可以看出,唐科 8 号总根长大于花
表 1摇 干旱胁迫对花生不同生育时期生物量、产量和抗旱系数的影响
Table 1摇 Effects of drought stress on biomass, yield and drought coefficient of peanut at different growth stages (mean依SE)
品种
Variety
生育时期
Growth stage
处理
Treatment
根系生物量
Root biomass
(g·plant-1)
地上部生物量
Shoot biomass
(g·plant-1)
根冠比
Root to
shoot ratio
产量
Yield
(g·plant-1)
抗旱系数
Drought
coefficient
花育 17 号 FP W 0. 84依0. 06a 5. 94依0. 24b 0. 15依0. 02a 0. 61
Huayu 17 CK 0. 79依0. 00a 7. 10依0. 63a 0. 12依0. 00b
PS W 1. 08依0. 10a 10. 01依0. 01a 0. 11依0. 01a
CK 0. 92依0. 11a 10. 78依0. 94a 0. 08依0. 00b
PF W 0. 76依0. 01b 5. 33依0. 05b 0. 14依0. 00b 5. 74依0. 68b
CK 1. 18依0. 17a 7. 54依0. 58a 0. 16依0. 01a 9. 42依0. 43b
唐科 8 号 FP W 1. 01依0. 05a 6. 26依0. 13a 0. 17依0. 00b 0. 81
Tangke 8 CK 1. 13依0. 01a 6. 07依0. 18a 0. 18依0. 00a
PS W 1. 21依0. 01a 9. 79依0. 60a 0. 12依0. 01a
CK 1. 15依0. 02a 10. 55依0. 14a 0. 11依0. 00a
PF W 1. 28依0. 14a 9. 88依0. 41a 0. 13依0. 01a 10. 43依2. 18a
CK 1. 07依0. 07a 10. 21依0. 18a 0. 10依0. 01a 12. 83依0. 67a
W:干旱胁迫处理 Drought stress treatment; CK:正常供水处理 Well鄄watered treatment. FP:花针期 Flowering鄄pegging stage; PS:结荚期 Pod setting
stage; PF:饱果期 Pod filling stage.同列不同字母表示处理间差异显著(P<0. 05) Different letters in the same column meant significant difference be鄄
tween treatments at 0. 05 level.下同 The same below.
表 2摇 干旱胁迫对不同土层内花生根系生物量的影响
Table 2摇 Effects of drought stress on peanut root biomass at different soil layers (mean依SE)
品种
Variety
土层
Soil layer
(cm)
处理
Treatment
根系生物量 Root biomass (g·plant-1)
花针期
Flowering鄄pegging stage
结荚期
Pod setting stage
饱果期
Pod filling stage
花育 17 号 0 ~ 20 W 0. 50依0. 06a 0. 64依0. 06a 0. 44依0. 03b
Huayu 17 CK 0. 44依0. 01a 0. 54依0. 11a 0. 67依0. 05a
20 ~ 40 W 0. 30依0. 01a 0. 22依0. 01a 0. 17依0. 04b
CK 0. 26依0. 02a 0. 16依0. 01b 0. 30依0. 03a
>40 W 0. 05依0. 01b 0. 23依0. 02a 0. 14依0. 01a
CK 0. 08依0. 00a 0. 23依0. 01a 0. 20依0. 09a
唐科 8 号 0 ~ 20 W 0. 51依0. 02b 0. 66依0. 00b 0. 75依0. 06a
Tangke 8 CK 0. 63依0. 02a 0. 75依0. 03a 0. 58依0. 01a
20 ~ 40 W 0. 38依0. 05a 0. 44依0. 03a 0. 25依0. 01a
CK 0. 38依0. 04a 0. 22依0. 02b 0. 22依0. 03a
>40 W 0. 12依0. 01a 0. 11依0. 02b 0. 28依0. 08a
CK 0. 16依0. 04a 0. 18依0. 02a 0. 27依0. 03a
8851 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
育 17 号,其中正常供水处理下花针期比花育 17 号
高 43. 4% ,说明两品种根长性状间存在明显差异.
干旱胁迫处理下花育 17 号总根长低于正常供水处
理,饱果期达到显著差异,表明干旱胁迫抑制了其根
系生长;干旱胁迫使唐科 8 号花针期根长显著降低,
但饱果期高于正常供水处理,表明不同生育期干旱
胁迫对根长的影响不同.两个品种相比,唐科 8 号具
有较大的根长,有利于其在土壤水分不足的条件下
吸取更多的水分以供花生生长需要.
2郾 3郾 2 不同土层内根长密度分布比例 摇 由图 2 可
知,两品种根长密度分布比例趋势相同,不同水分处
理下根长密度均主要分布在 0 ~ 40 cm土层内,其中
干旱胁迫处理下唐科 8 号花针期分布比例高达
94郾 0% .干旱胁迫处理使两品种结荚期 0 ~ 20 cm土
层内根长密度分布比例显著降低,但其余生育期均
图 1摇 干旱胁迫对花生总根长的影响
Fig. 1摇 Effects of drought stress on total root length of peanut.
A:花育 17 号 Huayu 17; B:唐科 8 号 Tangke 8. W:干旱胁迫处理
Drought stress treatment; CK:正常供水处理 Well鄄watered treatment.
FP:花针期 Flowering鄄pegging stage; PS:结荚期 Pod setting stage; PF:
饱果期 Pod filling stage. 不同字母表示处理间差异显著(P<0. 05)
Different letters meant significant difference between treatments at 0. 05
level.下同 The same below.
图 2摇 干旱胁迫对花生根长密度分布的影响
Fig. 2摇 Effects of drought stress on root length density distribu鄄
tion of peanut.
高于正常供水处理. 干旱胁迫对两品种 20 ~ 40 cm
土层内根长密度分布比例影响不同,花育 17 号无显
著变化,而唐科 8 号显著升高.干旱胁迫处理对两品
种 40 cm以下土层内根长密度分布比例影响一致,
除结荚期增加外,其余时期均低于正常供水处理.
2郾 4摇 干旱胁迫对花生根系表面积和体积的影响
2郾 4郾 1 根系总表面积和总体积摇 根系总表面积和总
体积可以反映根系的潜在吸收能力. 各生育期干旱
胁迫下唐科 8 号根系总表面积和总体积均大于花育
17 号(图 3). 与正常供水处理相比,干旱胁迫使花
育 17 号结荚期和饱果期根系表面积和体积显著增
加,但对花针期根系总表面积和总体积没有显著影
响;干旱胁迫显著降低了唐科 8 号花针期根系总表
面积和总体积,对结荚期和饱果期的影响虽未达显
著水平,但总体增加.两品种根系总表面积和总体积
的变化趋势不同,表明干旱胁迫下其根系对水分和
养分的潜在吸收能力存在差别,从而影响其对干旱
胁迫的响应.
2郾 4郾 2 不同土层内根系表面积和体积 摇 由表 3 可
见, 干旱胁迫对两品种 0 ~ 20 cm 土层内根系表面
积和体积的影响不同,干旱胁迫处理显著降低了花
育 17 号结荚期和饱果期的根系表面积和体积,唐科
8 号除饱果期显著增加外,其余时期均显著低于正
常供水处理. 在 20 ~ 40 cm 土层,干旱胁迫对花育
17 号花针期和结荚期根系表面积和体积无显著影
响,但显著降低了饱果期根系表面积和体积;干旱胁
图 3摇 干旱胁迫对花生根系表面积和体积的影响
Fig. 3摇 Effects of drought stress on root surface area and volume
of peanut.
98516 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 丁摇 红等: 干旱胁迫对花生根系生长发育和生理特性的影响摇 摇 摇 摇 摇
表 3摇 干旱胁迫对不同土层内花生根系表面积和体积的影响
Table 3摇 Effects of drought stress on peanut root surface area and volume at different soil depth (mean依SE)
品种
Variety
土层
Soil layer
(cm)
处理
Treatment
花针期
Flowering鄄pegging stage
根系表面积
Root surface
area (cm2)
根系体积
Root volume
(cm3)
结荚期
Pod setting stage
根系表面积
Root surface
area (cm2)
根系体积
Root volume
(cm3)
饱果期
Pod filling stage
根系表面积
Root surface
area (cm2)
根系体积
Root volume
(cm3)
花育 17 号 0 ~ 20 W 283. 33依53. 59a 2. 87依0. 53a 208. 94依26. 93b 2. 42依0. 29b 147. 71依18. 54b 1. 38依0. 11b
Huayu 17 CK 207. 60依8. 81a 2. 29依0. 10a 268. 28依2. 92a 3. 03依0. 12a 245. 16依25. 52a 2. 39依0. 22a
20 ~ 40 W 262. 37依21. 82a 2. 88依0. 23a 145. 66依17. 94a 1. 87依0. 21a 92. 42依17. 30b 0. 96依0. 17b
CK 234. 23依27. 03a 2. 65依0. 24a 136. 46依5. 95a 1. 66依0. 02a 195. 69依35. 04a 1. 91依0. 30a
>40摇 摇 W 64. 03依12. 30b 0. 77依0. 17b 273. 82依37. 42b 3. 24依0. 39b 94. 27依17. 18b 0. 98依0. 18b
CK 153. 71依20. 00a 1. 80依0. 18a 426. 22依75. 83a 5. 05依0. 94a 224. 67依43. 50a 2. 13依0. 36a
唐科 8 号 0 ~ 20 W 276. 82依16. 75b 2. 85依0. 08b 191. 92依6. 17b 2. 62依0. 01b 242. 03依46. 99a 2. 52依0. 44a
Tangke 8 CK 358. 11依9. 72a 3. 56依0. 04a 327. 06依25. 34a 3. 81依0. 48a 160. 68依15. 17b 1. 63依0. 13b
20 ~ 40 W 326. 49依32. 57a 3. 53依0. 37a 266. 25依12. 29a 3. 38依0. 05a 168. 41依21. 43a 2. 01依0. 25a
CK 297. 74依29. 74a 3. 19依0. 36a 163. 42依24. 36b 1. 84依0. 25b 90. 83依5. 51b 0. 98依0. 07b
>40摇 摇 W 47. 88依2. 89b 0. 55依0. 04b 128. 00依19. 67a 1. 67依0. 25a 103. 54依1. 32b 1. 24依0. 00b
CK 194. 46依30. 26a 2. 21依0. 39a 151. 51依21. 53a 1. 71依0. 23a 154. 57依24. 06a 1. 96依0. 34a
迫使唐科 8 号各生育期根系表面积和体积均增加,
且除花针期根系体积外增加均达显著水平. 干旱胁
迫处理降低了两品种各生育期 40 cm以下土层内根
系表面积和体积,且除唐科 8 号结荚期外均达显著
水平,说明两品种深层土壤内根系对干旱胁迫的响
应一致.
2郾 5摇 干旱胁迫对不同土层内花生根系活力的影响
饱果期花生根系活力可较好地反映根系最终生
长发育状况.由图 4 可以看出,两品种 40 cm以下土
层内根系活力最大,且唐科 8 号各土层内根系活力
均高于花育 17 号. 与正常供水处理相比,干旱胁迫
对两品种 0 ~ 20 cm土层内根系活力影响不显著,而
20 ~ 40 cm土层内根系活力显著增加. 干旱胁迫使
两品种 40 cm以下土层内根系活力低于正常供水处
理,其中花育 17 号降低 35. 0% ,达显著水平;唐科 8
号降低12. 5% .这表明深层土壤根系活力受干旱胁
图 4摇 干旱胁迫对花生根系活力的影响
Fig. 4摇 Effects of drought stress on root activity of peanut.
迫的影响较大.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 不同花生品种根系发育性状差异及其抗旱性
根系作为水分吸收的主要器官,与植物抗旱性
的形成具有密切关系.因此,常把根系特征作为植物
抗旱性的重要组成部分. 植物的根系形态如根系生
物量、根长密度、根体积、根系下扎特性等是衡量其
抗旱性的重要指标,影响其对土壤水分的吸收和利
用[18-20] .多数研究认为,发达的根系可提高植物吸
水效率,增强其抗旱性能,如抗旱性大豆、烤烟品种
具有较大的根系生物量、体积和表面积[21-22] . 对花
生的研究也表明,不同花生品种间根长及侧根数等
根系性状存在较大差异[23-24] . 本试验结果表明,唐
科 8 号具有较发达的根系,根系生物量、总根长、根
系总表面积和总体积均大于花育 17 号,且具有较高
的抗旱系数和产量,说明唐科 8 号根系对干旱的适
应性强于花育 17 号.由此可见,较大的根系生物量、
总根长、根系总表面积和体积可以作为花生抗旱性
品种筛选的根系形态指标. 两品种在同一土层内的
根系性状也存在差异.唐科 8 号 0 ~ 20 cm土层内各
根系性状均高于花育 17 号,其中花针期根系表面积
相差最大,比花育 17 号高 72. 5% ;但 40 cm 以下土
层内根系表面积和体积则呈相反趋势.因此,两品种
根系形态性状及垂直分布的不同所引起的花生对水
分和养分吸收利用的差异可能是影响其产量和抗旱
性的重要原因.
0951 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
3郾 2摇 干旱胁迫对花生根系发育和生理特性的影响
Smucker等[8]研究发现,当土壤含水量降低时,
植物为了寻找更多的水源,由地上部向根部运输的
同化物增加,根系生长加快,根冠比增大. 但是齐伟
等[9]研究表明,不耐旱玉米品种根冠比升高,而耐
旱玉米品种根冠比前期升高后期降低;孙彩霞等[10]
研究表明,干旱胁迫下玉米根冠比降低. 在本试验
中,干旱胁迫处理下花育 17 号根冠比先增加后降
低,而唐科 8 号呈相反趋势,与前人的研究结论并不
一致[8-10] .作物类型、胁迫程度及取样时期的差异可
能是导致结论不同的重要原因,这有待于进一步研
究.干旱胁迫同样会影响作物根系生长. 研究表明,
在干旱胁迫条件下,不同植物、同一植物的不同生育
时期根系的表现均不相同.多数研究认为,干旱胁迫
下植物的根系生长发育受到抑制,如小麦苗期根长、
根干质量、根体积等指标明显下降[25];而在苜蓿中
的研究结论则相反[3] . 本研究表明,干旱胁迫使玉
米根体积和根系生物量降低,但使苗期根长减少,拔
节期增加.干旱胁迫处理降低了花育 17 号各生育期
内总根长、总表面积和总体积,说明干旱胁迫抑制了
花育 17 号的根系发育,这与对小麦和玉米的研究结
果相一致[24-25];而唐科 8 号整体根系性状除花针期
显著降低外,其他生育期与对苜蓿的研究结果相一
致[3],表明花生生育前期干旱胁迫使生育后期根系
出现补偿性生长.
干旱胁迫处理可降低玉米、棉花等作物根系活
力,但充足的土壤深层水使棉花根系活力降低幅度
减小[9,26] .本研究中,干旱胁迫处理降低了两品种饱
果期 40 cm以下土层根系活力,这与前人研究结果
相一致. 花育 17 号根系活力降低幅度高于唐科 8
号,与根系形态发育结果相对应,表明花育 17 号对
干旱胁迫的适应性低于唐科 8 号. 干旱胁迫增加了
两品种 20 ~ 40 cm土层内根系生物量、根系表面积、
体积和根系活力,降低了 40 cm 以下土层内根系性
状. 这与对玉米、棉花等作物的研究结论不一
致[12,26],表明本试验中两花生品种可能通过地上部
形态和生理代谢的调节来适应干旱胁迫,以实现品
种的抗旱性.因此,需要综合考虑各器官、组织及细
胞水平的差异来研究花生的抗旱性机制.
综上所述,干旱胁迫对两花生品种根系形态和
生理性状的影响存在不一致性:干旱胁迫处理使花
育 17 号整个生育期内总根长、总表面积和总体积均
低于正常供水处理,而唐科 8 号除花针期显著降低
外,其他生育期均高于正常供水处理;干旱胁迫处理
下,两品种饱果期 40 cm 以下土层内根系活力均降
低,且花育 17 号降低幅度高于唐科 8 号.两品种干
旱胁迫下根系发育和生理特性的差异表明,其根系
在干旱胁迫下对水分吸收利用的机制上存在差异.
参考文献
[1]摇 Rao RCN, Wright GC. Stability of the relation between
specific leaf area and carbon isotope discrimination
across environments in peanut. Crop Science, 1994, 34:
98-103
[2]摇 Jia W, Zhang J. Stomatal movements and long鄄distance
signaling in plants. Plant Signaling and Behavior,
2008, 3: 772-777
[3]摇 Li W鄄R (李文饶), Zhang S鄄Q (张岁岐), Ding S鄄Y
(丁圣彦), et al. Root morphological variation and wa鄄
ter use in alfalfa under drought stress. Acta Ecologica
Sinica (生态学报), 2010, 30(19): 5140-5150 ( in
Chinese)
[4] 摇 Han X鄄Y (韩希英), Song F鄄B (宋凤斌). Effect of
drought stress on root growth and rhizosphere nutrients of
maize (Zea mays L. ). Journal of Soil and Water Con鄄
servation (水土保持学报), 2006, 20(3): 170 -172
(in Chinese)
[5]摇 Hund A, Ruta N, Liedgens M. Rooting depth and water
use efficiency of tropical maize inbred lines, differing in
drought tolerance. Plant and Soil, 2009, 318: 311-325
[6]摇 Kato Y, Okami M. Root growth dynamics and stomatal
behaviour of rice (Oryza sativa L. ) grown under aerobic
and flooded conditions. Field Crops Research, 2010,
117: 9-17
[7]摇 Zhang S鄄Q (张岁岐), Zhou X鄄P (周小平), Mu Z鄄X
(慕自新), et al. Effects of different irrigation patterns
on root growth and water use efficiency of maize. Trans鄄
actions of the Chinese Society of Agricultural Engineering
(农业工程学报), 2009, 25(10): 1-6 (in Chinese)
[8]摇 Smucker AJM, Aiken RM. Dynamic root response to
water deficits. Soil Science, 1992, 154: 281-289
[9] 摇 Qi W (齐 摇 伟), Zhang J鄄W (张吉旺), Wang K鄄J
(王空军), et al. Effects of drought stress on the grain
yield and root physiological traits of maize varieties with
different drought tolerance. Chinese Journal of Applied
Ecology (应用生态学报), 2010, 21(1): 48-52 ( in
Chinese)
[10]摇 Sun C鄄X (孙彩霞), Shen X鄄Y (沈秀瑛). Study on
the relationship between ecotype and physiological activ鄄
ity of root system and drought resistance in maize. Acta
Agriculturae Boreali鄄Sinica (华北农学报), 2002, 17
(3): 20-24 (in Chinese)
[11]摇 Jin B鄄H (金不换), Chen Y鄄J (陈雅君), Wu Y鄄H
(吴艳华), et al. Response of root distribution and bio鄄
mass allocation of different Poa L. varieties to drought
stress. Acta Agrestia Sinica (草地学报), 2009, 17
(6): 813-816 (in Chinese)
[12]摇 Wang Q (汪摇 强), Fan X鄄L (樊小林), Klaus D, et
al. Study on the relationship of root growth and yield of
19516 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 丁摇 红等: 干旱胁迫对花生根系生长发育和生理特性的影响摇 摇 摇 摇 摇
rice in different water condition. Chinese Agricultural
Science Bulletin (中国农学通报), 2006, 22 (11):
106-111 (in Chinese)
[13]摇 Li Y鄄Y (李秧秧), Liu W鄄Z (刘文兆). Effects of soil
moisture and nitrogen fertilizer on root growth of corn.
Chinese Journal of Eco鄄Agriculture (中国生态农业学
报), 2001, 9(1): 13-15 (in Chinese)
[14]摇 Hsiao TC. Plant responses to water stress. Annual Re鄄
view of Plant Physiology, 1973, 24: 519-570
[15]摇 Li Y (黎摇 裕). The identification method and index for
crop drought resistance. Agricultural Research in the Ar鄄
id Areas (干旱地区农业研究), 1993, 11(1): 91-99
(in Chinese)
[16] 摇 Songsri P, Jogloy S, Vorasoot N, et al. Root distribu鄄
tion of drought鄄resistant peanut genotypes in response to
drought. Journal of Agronomy and Crop Science, 2008,
194: 92-103
[17]摇 Zhang Z鄄L (张志良). Experimental Guide for Plant
Physiology. Beijing: Higher Education Press, 1992 ( in
Chinese)
[18]摇 Coners H, Leuschner C. In situ measurement of fine
root water absorption in three temperate tree species:
Temporal variability and control by soil and atmospheric
factors. Basic and Applied Ecology, 2005, 6: 395-405
[19]摇 Zhao CX, Deng XP, Shan L, et al. Changes in root hy鄄
draulic conductivity during wheat evolution. Journal of
Integrative Plant Biology, 2005, 47: 302-310
[20]摇 Dong G鄄C (董桂春), Wang Y鄄L (王余龙), Wang J鄄G
(王坚刚), et al. Study on the differences of root traits
between various types of varieties in rice (Oryza sativa
L. ). Acta Agronomica Sinica (作物学报), 2002, 28
(6): 749-755 (in Chinese)
[21]摇 Yang X鄄H (杨秀红), Wu Z鄄P (吴宗璞), Zhang G鄄D
(张国栋). A comparative study on characteristics of
root system between drought resistant and water鄄fertilizer
favorite soybean varieties. Chinese Journal of Oil Crop
Sciences (中国油料作物学报), 2001, 23 (3): 23 -
25, 29 (in Chinese)
[22]摇 Shang X鄄Y (尚小颖), Liu H鄄B (刘化冰), Zhang X鄄Q
(张小全), et al. Growth and physiological characteris鄄
tics of roots in different flue鄄cured tobacco varieties un鄄
der drought stress. Acta Botanica Boreali鄄Occidentalia
Sinica (西北植物学报), 2010, 30(2): 357-361 ( in
Chinese)
[23]摇 Ren X鄄P (任小平), Jiang H鄄F (姜慧芳), Liao B鄄S
(廖伯寿). A primary study on root characters of differ鄄
ent varieties in peanut (Arachis hypogaea L. ). Chinese
Journal of Oil Crop Sciences (中国油料作物学报),
2006, 28(1): 16-20 (in Chinese)
[24]摇 Li S鄄X (李尚霞), Feng H鄄S (封海胜), Gong Q鄄X
(宫清轩), et al. Study on root growth characteristic of
different type peanut varieties. Journal of Peanut Science
(花生学报), 2005, 34(3): 26-29 (in Chinese)
[25]摇 Shan C鄄J (单长卷), Liang Z鄄S (梁宗锁). Effects of
soil drought on root growth and physiological characteris鄄
tics of winter wheat seedlings. Chinese Journal of Eco鄄
Agriculture (中国生态农业学报), 2007, 15(5): 38-
41 (in Chinese)
[26]摇 Luo H鄄H (罗洪海), Zhang H鄄Z (张宏芝), Zhang Y鄄
L (张亚黎), et al. Effects of water storage in deeper
soil layers on the root growth, root distribution and eco鄄
nomic yield of cotton in arid area with drip irrigation un鄄
der mulch. Chinese Journal of Applied Ecology (应用生
态学报), 2012, 23(2): 395-402 (in Chinese)
作者简介 摇 丁 摇 红,女,1983 年生,博士,助理研究员. 主要
从事花生栽培生理生态的研究,发表论文 11 篇. E鄄mail:
dingpeanut@ 163. com
责任编辑摇 张凤丽
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