全 文 ：第 34 卷第 18 期
2014年 9月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.18
Sep.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家 863计划(2011AA100504);国家自然科学基金重点项目(U1033004)
收稿日期:2014鄄05鄄09; 摇 摇 修订日期:2014鄄08鄄11
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: zhenz@ gxu.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201405090919
陆文娟,李伏生,农梦玲.不同水肥条件下分根区交替灌溉对玉米生理特性和水分利用的影响.生态学报,2014,34(18):5257鄄5265.
Lu W J, Li F S, Nong M L.Effects of alternate partial root鄄zone irrigation on physiological characteristics and water use of maize under different water and
fertilizer conditions.Acta Ecologica Sinica,2014,34(18):5257鄄5265.
不同水肥条件下分根区交替灌溉对玉米
生理特性和水分利用的影响
陆文娟,李伏生*,农梦玲
(广西大学农学院, 南宁摇 530005)
摘要:为探讨分根区交替灌溉(AI)条件下作物生理响应和水分利用情况,在不同水肥条件下,以常规灌溉为对照,研究了分根
区交替灌溉(AI)对玉米总干物质量、水分利用和生理指标的影响以及这些指标在恢复正常灌水后的恢复补偿能力,以期为玉
米实施分根区交替灌溉提供科学依据。 盆栽试验包括 2种氮磷(NP)肥水平,2 种灌溉方式和不同亏水水平,即拔节前期至中
期(18d)进行正常灌水(70%—80% 兹f,兹f是田间持水量)、轻度亏水(60%—70% 兹f)和中度亏水(50%—60% 兹f),拔节前期至中
期处理后拔节中期至抽雄期(18d)进行正常灌水(70%—80% 兹f)和轻度亏水(60%—70% 兹f)。 结果表明:与常规灌溉相比,拔
节前期至抽雄期 AI不显著影响玉米叶片叶绿素、类胡萝卜素、可溶性糖和脯氨酸含量,总干物质量和水分利用效率;与正常灌
水相比,拔节前期至抽雄期轻度亏水也不显著影响上述指标;拔节前期至中期中度亏水降低玉米叶绿素含量和总干物质量,提
高可溶性糖和脯氨酸含量,但是该处理在拔节中期至抽雄期恢复正常灌水后这些指标均恢复到一直正常灌水的水平。 此外,施
肥水平对各项指标的影响也不显著。 因此,轻度亏水、低肥和拔节前期至抽雄期分根区交替灌溉结合可以节约灌水量和施
肥量。
关键词:灌溉方式;施肥水平;亏水水平;生理指标;水分利用效率
Effects of alternate partial root鄄zone irrigation on physiological characteristics
and water use of maize under different water and fertilizer conditions
LU Wenjuan, LI Fusheng*, NONG Mengling
College of Agriculture, Guangxi University, Nanning, Guangxi 530005, China
Abstract: To investigate the physiological characteristics and water use of maize under alternate partial root鄄zone irrigation
(AI), taking conventional irrigation as the control, the effects of AI on total dry mass, water use and physiological indices
of maize plants were investigated under different water and fertilizer conditions and how these responses were recovered to
the control levels when full irrigation was resumed, so as to provide scientific basis for the implementation of alternate
partial root鄄zone irrigation for maize plants. Pot experiment was carried out at two nitrogen (N) and phosphorus (P) levels,
two irrigation methods and different water deficit levels, i.e. normal irrigation (70%—80% 兹f, 兹f is field capacity), mild
water deficit (60%—70% 兹f) and medium water deficit (50%—60% 兹f) for 18d at the early to middle jointing stage, and
mild water deficit (60%—70% 兹f) and normal irrigation (70%—80% 兹f) for 18d at the middle jointing to tasseling stages
after the early to middle jointing stage. Results indicate that compared to conventional irrigation, AI at the early jointing to
tasseling stages did not significantly affect leaf chlorophyll, caroteniod, soluble sugar and proline contents, total dry mass
and water use efficiency. Compared to normal irrigation level, mild water deficit at the early jointing to tasseling stages did
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not affect these indices significantly, either. Medium water deficit at the early to middle jointing stage decreased leaf
chlorophyll content and total dry mass and increased leaf soluble sugar and proline contents, but resuming medium water
deficit to normal irrigation at the middle jointing to tasseling stages could recover these indices to the control level. In
addition, the indices were not affected by fertilization level. Thus the combination of mild water deficit, low NP and AI at
the early jointing to tasseling stages can save water amount and fertilizer rate.
Key Words: irrigation method; fertilization level; water deficit level; physiological index; water use efficiency
摇 摇 分根区交替灌溉(AI)是在作物某些生育期或全
部生育期交替地对部分根区进行正常灌溉,而在其
余根区则受到人为水分胁迫,通过调节气孔开度以
减少植株“奢侈冶蒸腾和降低土壤蒸发[1],而达到提
高其水分利用效率(WUE)、节水、适产和优质的目
的[2鄄4]。 目前该技术在玉米、棉花、烤烟、葡萄、西红
柿等多种作物上进行了试验研究和应用[5鄄11]。 有研
究表明,在合适土壤水分和施肥条件下,AI可显著降
低作物耗水量[12],生物量小幅度降低[5, 7]或略有增
加[1,13],但能提高作物 WUE[14]和经济作物的内在品
质[11]。 也有研究表明,AI 对干物质积累的影响与氮
肥供应形态有关,在铵态氮供应下 AI 使番茄总生物
量显著降低或有降低的趋势[15]。 此外,AI 处理作物
叶片蒸腾速率虽有所下降,但光合速率却有所提
高[16],同时叶片叶绿素含量[9]、类胡萝卜素、脯氨酸
和丙二醛含量及超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性
与常规灌溉之间的差异不显著,且恢复常规灌溉后
上述生理指标能恢复到正常水平[17]。 在分根区交
替灌溉方式下,适量施肥可提高作物总干物质质量,
而对作物耗水量影响不明显,但可以提高作物
WUE,起到以肥调水的作用[13鄄14]。 但这些研究一般
鲜少把分根区交替灌溉和不同氮磷水平、不同灌水
水平以及将亏水处理恢复到正常灌水水平结合起
来,研究作物在复水后的恢复补偿能力。 因此,本文
在不同水肥条件下,以常规灌溉为对照,研究分根区
交替灌溉对玉米总干物质量、水分利用和生理指标
的影响,以及这些指标在恢复正常灌水后的恢复补
偿能力,以期为玉米实施分根区交替灌溉提供科学
依据。
1摇 材料与方法
1.1摇 试验材料
盆栽试验在广西大学农学院网室大棚(网室大
棚顶部为玻璃,以隔绝天然降雨,四周为防虫网)中
进行,供试土壤采自本校试验基地第四纪红色黏土
发育的水稻土改为旱地(已连续两年种植玉米),其
土壤质地是重黏土,田间持水量为 30% 兹f(质量含水
量),pH为 6.63,有机质 16.3 g / kg,碱解氮(N)81郾 1
mg / kg(1 mol / L NaOH碱解扩散法),速效磷(P)34.4
mg / kg(0. 5 mol / L NaHCO3法)和速效钾(K) 158. 5
mg / kg(1 mol / L中性 NH4Ac 法)。 供试玉米品种为
盛玉 9 号。 供试氮肥用尿素(含 N46%),磷肥用磷
酸二氢钾(含 P 2 O5 52%),钾肥用磷酸二氢钾(含
K2O 34%)和氯化钾(含 K2O 60%),所有肥料均用分
析纯试剂。
1.2摇 试验方法
盆栽试验中灌溉方式设常规灌溉(CI,每次对盆
内两侧土壤均匀灌水)和分根区交替灌溉(AI,交替
对盆内 1 / 2 区域土壤灌水)。 施肥水平设低 NP 肥
(F1,N 0.075 g / kg 土和 P 2O5 0.05 g / kg 土)和高 NP
肥(F2,N 0.15 g / kg 土和 P 2O5 0.1 g / kg 土),所有处
理均施 K2O 0.10 g / kg 土。 不同时期亏水水平包括
拔节前期至拔节中期(播后 26—43d)正常灌水(W1,
70%—80% 兹f)、轻度亏水(W2,60%—70% 兹f)和中
度亏水(W3,50%—60% 兹f)。 经过前面不同水分处
理后,拔节中期至抽雄期(播后 44—61d),将拔节前
期至拔节中期中度亏水处理恢复至正常灌水处理,
而灌溉方式和其它灌水水平不变,具体如表 1 所示。
试验共 12个处理,随机区组排列。 分别在拔节中期
(播后 43d)和抽雄期(播后 61d)进行破坏性采样,每
个处理采 3 盆,每个时期采 36 盆,全部试验共
72盆。
试验在塑料桶(上部开口直径 33 cm,底部直径
24 cm,高 23 cm)中进行,所有试验桶中间粘双层塑
料薄膜,将试验用桶分为均等的两个部分,塑料薄膜
两侧各装 6. 0 kg 风干土,并各置放一内径 2cm 的
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PVC管用于供水(管的下半截均匀打数个小孔,底部
与四周均有细塑料纱网布包裹),以防止土壤因灌水
而引起的土壤板结。 种植前各处理均灌水至 90%
兹f,并在土面塑料薄膜中部剪一个“U冶型缺口,在玉
米间苗时在薄膜隔开处用土加高分开,以防侧渗。
2009年 9 月 14 日在每盆所剪的薄膜“U冶型缺
口处播入 5 粒已催芽露白的玉米种子,待长到 3 叶
一心期,9月 24日进行间苗,每桶保留长势较均匀的
植株 2株。 9月 15日—10月 10日,各桶均为常规灌
溉,各桶土壤含水量保持在田间持水量的 70%—
80%;10 月 11 日—10 月 28 日(播后 26—43d)、10
月 29日—11月 15日(播后 44—61d)分别按照表 1
的水分处理进行水分控制。 常规灌溉用称盆质量法
确定灌水量,称盆质量间隔时间为 1d,AI 灌水量在
玉米拔节前期鄄拔节中期为 70%的 CI 灌水量,在玉
米拔节中期-抽雄期 AI灌水量为 85%的 CI 灌水量,
并记录每次各处理灌水量。 各处理其它农业技术措
施相同,试验于 11月 16日(抽雄期)结束。
表 1摇 盆栽试验处理
Table 1摇 Treatments for pot experiment
灌溉方式
Irrigation method
施肥水平
Fertilization level
灌水水平 Irrigation level / 兹f%
代号
Code
拔节前期至拔节中期
Early to middle
jointing stage
代号
Code
拔节中期至抽雄期
Middle jointing to
tasseling stage
AI F1 W1 70—80 W1W1 70—80
W2 60—70 W2W2 60—70
W3 50—60 W3W1 70—80
F2 W1 70—80 W1W1 70—80
W2 60—70 W2W2 60—70
W3 50—60 W3W1 70—80
CI F1 W1 70—80 W1W1 70—80
W2 60—70 W2W2 60—70
W3 50—60 W3W1 70—80
F2 W1 70—80 W1W1 70—80
W2 60—70 W2W2 60—70
W3 50—60 W3W1 70—80
摇 摇 兹f:田间持水量 Field capacity,F1:低 NP 肥 Low NP,F2:高 NP 肥 High NP;CI:常规灌溉 Conventional irrigation,AI:分根区交替灌溉 Alternate
partial root鄄none irrigation;W1:正常灌水 Normal irrigation,W2:轻度亏水 Mild water deficit,W3:中度亏水 Medium water deficit
1.3摇 样品采集和测定
分别于 10 月 28 日(拔节中期)和 11 月 15 日
(抽雄期)各处理取植株顶端第一片完全展开叶,作
为待测样品,分别用湿抹布擦净、剪碎、混匀后装于
封口袋内,用于下面各项指标测定。
叶片脯氨酸(Pro)含量测定用磺基水杨酸法,叶
绿素(Chl)和类胡萝卜素(Car)含量测定用高俊凤方
法[18]。 可溶性糖(SS)含量测定用蒽酮比色法[19]。
叶片脯氨酸、叶绿素、类胡萝卜素和可溶性糖含量用
鲜样质量表示。
每次采样时,分别采集玉米地上部和根系,冼净
在 105益杀青 30 min,然后在 65益下烘至恒质量。
玉米地上部干物质量与根系干物质量之和为总干物
质量。
水分利用效率(WUE,kg / m3)= 总干物质量 /耗
水量
1.4摇 统计分析方法
试验不同处理各指标平均值的多重比较用
Duncan法,如果不同处理小写字母不同者表示差异
显著(P<5%),相同者则表示差异不显著(P>5%)。
2摇 结果与分析
2.1摇 生理指标
2.1.1摇 叶绿素(Chl)
玉米从拔节前期开始进行不同处理后 18d(拔
节中期,下同),分根区交替灌溉(AI)叶片 Chl 含量
与常规灌溉(CI)之间的差异不显著,高 NP 肥(F2)
叶片 Chl含量较低 NP 肥(F1)有所提高,但差异也不
明显(图 1)。 在 F2CI下,中度亏水(W3)叶片 Chl含
量比正常灌水(W1)降低 12.1%,而其它条件下不同
9525摇 18期 摇 摇 摇 陆文娟摇 等:不同水肥条件下分根区交替灌溉对玉米生理特性和水分利用的影响 摇
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灌水水平叶片 Chl含量之间的差异不明显。
拔节前期至中期中度亏水(W3)后,拔节中期至
抽雄期恢复正常灌水(W1)后 18d(抽雄期,下同),
F2W3W1下,AI叶片 Chl 含量比 CI 降低 24.8%,而其
它条件下处理之间的 Chl含量差异并不显著(图 1)。
与一直正常灌水 (W1 W1 ) 相比,一直轻度亏水
(W2W2)不显著降低叶片 Chl 含量;W3W1叶片 ChI
含量在 CIF2下显著提高 29.0%,在其它条件下不显
著提高 11.9%—22.3%,这表明玉米拔节前期至中期
进行中度亏水处理后,拔节中期至抽雄期恢复正常
灌水,其叶片叶绿素含量可以恢复甚至超过正常灌
水处理。 此外,F2叶片 Chl含量与 F1之间的除 CI W3
W1外,其他条件下差异不显著。
图 1摇 不同水肥条件下分根区交替灌溉对玉米叶片叶绿素和类胡萝卜素含量的影响
Fig.1摇 Effects of alternate partial root鄄zone irrigation on leaf chlorophyll and carotenoid contents of maize under different water and
fertilizer conditions
图中数据点为平均值依标准误差,柱状图上不同小写字母,则表示处理之间差异显著(P<0.05); F1:低 NP 肥 low NP,F2:高 NP 肥 high NP;
CI:常规灌溉 conventional irrigation,AI:分根区交替灌溉 alternate partial root鄄zone irrigation;W1:正常灌水 normal irrigation;W2:轻度亏水 mild
water deficit;W3:中度亏水 medium water deficit
2.1.2摇 类胡萝卜素(Car)
拔节中期不同灌溉方式、施肥水平和灌溉水平
叶片 Car含量之间的差异均不显著(图 1)。 由图 1
可知,抽雄期不同灌溉方式之间叶片 Car 含量的差
异不显著。 与 W1W1相比,W2W2的 Car 含量变化不
显著,W3W1的 Car含量提高 10.0%—22.2%,这表明
玉米拔节前期至中期进行中度亏水处理后,拔节中
期至抽雄期恢复正常灌水,其叶片类胡萝卜素含量
可以恢复甚至超过正常灌水处理。 与 F1相比,F2叶
片 Car含量有所增加,其中 CIW3W1下,F2叶片 Car
含量比 F1增加 25.8%,这表明此条件下增施肥料有
利于类胡萝卜素的合成。
2.1.3摇 可溶性糖(SS)
拔节中期不同灌溉方式和施肥水平叶片 SS 含
量之间的差异不显著(图 2)。 F2CI下,W3叶片 SS含
量较 W1提高 60.7%,而其它条件下各灌水水平叶片
SS含量之间的差异不显著。
抽雄期 AI 叶片 SS 含量与 CI 之间的差异也不
显著(图 2)。 与 W1W1相比,F1AI 下 W2W2叶片 SS
含量提高 31.7%,而其它条件下 W2W2不显著提高叶
片 SS含量;F2AI下 W3W1不显著降低叶片 SS 含量,
而其它条件下 W3 W1降低叶片 SS 含量 30. 0%—
0625 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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40郾 0%,这表明拔节前期至中期进行中度亏水后,拔
节中期到抽雄期恢复正常灌水,其玉米叶片 SS 含量
可恢复至一直正常灌水水平。 CIW2W2下,F2叶片 SS
含量比 F1降低 31.9%,而其它条件下不同施肥处理
叶片 SS含量之间的差异不显著。
图 2摇 不同水肥条件下分根区交替灌溉对玉米叶片可溶性糖和脯氨酸含量的影响
Fig.2摇 Effects of alternate partial root鄄zone irrigation on leaf soluble sugar and proline contents of maize under different water and fertilizer
conditions
图中数据点为平均值依标准误差,柱状图上不同小写字母,则表示处理之间差异显著(P<0.05)
2.1.4摇 脯氨酸(Pro)
拔节中期施肥水平叶片 Pro 含量之间的差异不
显著(图 2)。 与 CI 相比,AI 叶片 Pro 含量有所提
高,但差异不显著。 与W1 相比,W2 不显著影响叶片
Pro含量,而 W3 叶片 Pro含量提高 1.5—2.9倍。
抽雄期不同灌溉方式叶片 Pro 含量之间的差异
不显著(图 2D)。 与 W1W1相比,W2W2和 W3W1均不
显著影响叶片 Pro 含量,这表明玉米拔节前期至中
期进行中度亏水处理后,拔节中期至抽雄期恢复正
常灌水,其叶片 Pro 含量可以恢复到正常灌水水平。
CIW3W1下,F2叶片 Pro含量比 F1提高 41.9%,而其它
条件下不同施肥处理叶片 Pro 含量之间的差异不
显著。
2.2摇 总干物质量
拔节中期不同灌溉方式即 CI 与 AI 间的总干物
质质量差异不显著,但与 CI 相比,AI 的总干物质质
量略有下降(图 3A)。 施肥水平总干物质量之间的
差异不显著。 与 W1 相比,W2 不显著影响玉米总干
物质量,而W3 降低玉米总干物质量 24.3%—47.8%。
抽雄期与 CI 相比,F2W1W1下 AI 降低玉米总干
物质量 27%,而其他条件下 AI不显著降低总干物质
量(图 3B)。 与 W1W1相比,F2CI 下 W2W2和 W3W1
玉米总干物质量分别降低 24.9%和 22.9%,而其他条
件下降低总干物质量不显著。 此外,F2玉米总干物
质量较 F1有所增加。
2.3摇 水分利用
拔节中期,与 CI相比,W1下 AI显著降低玉米耗
水量 18.6%—20.5%,W2和 W3下并不显著降低玉米
耗水量(图 4A),但是任何水分条件下 AI 均不显著
提高玉米水分利用效率(WUE) (图 4B)。 与 W1相
比,W2和 W3处理降低玉米耗水量,但是也不显著提
高 WUE。 F1和 F2处理玉米耗水量和 WUE 之间的差
异均不显著(图 4A和图 4B)。
1625摇 18期 摇 摇 摇 陆文娟摇 等:不同水肥条件下分根区交替灌溉对玉米生理特性和水分利用的影响 摇
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图 3摇 不同水肥条件下分根区交替灌溉对玉米总干物质量的影响
Fig.3摇 Effects of alternate partial root鄄zone irrigation on total dry mass of maize under different water and fertilizer conditions
图中数据点为平均值依标准误差,柱状图上不同小写字母,则表示处理之间差异显著(P<0.05)
图 4摇 不同水肥条件下分根区交替灌溉对玉米水分利用的影响
Fig.4摇 Effects of alternate partial root鄄zone irrigation on water use of maize under different water and fertilizer conditions
图中数据点为平均值依标准误差,柱状图上不同小写字母,则表示处理之间差异显著(P<0.05)
摇 摇 抽雄期,与 CI 相比,F2W1W1下 AI 显著降低玉
米耗水量 30郾 4%,其它条件下耗水量降低不显著(图
4C)。 与 W1W1相比,除 F2CI 下 W2W2和 W3W1玉米
耗水量分别降低 21.5%和 24.7%外,其它条件下耗水
量降低不显著。 此外,F1玉米耗水量与 F2之间的差
异也不显著(图 4C)。 由图 4D 可知,AI 玉米 WUE
与 CI 之间的差异不显著,但是 W1 W1下 AI 玉米
WUE较 CI 有 所 提 高 。 与 W1 W1 相 比 , F1 AI 下
W3W1玉米 WUE 降低 17.47%,F2AI 下 W2W2和 W3
W1玉米 WUE分别降低 16.6%和 17.8%,而其它条件
下各灌水水平玉米 WUE 之间的差异不显著。 这表
明在玉米从拔节前期—抽雄期一直处于轻度亏水或
在拔节前期—拔节中期受中度亏水后再在拔节中
期—抽雄期恢复到正常灌水水平条件下对玉米进行
分根区交替灌溉不利于与水分利用效率的提高。 此
外,F2玉米 WUE一般高于 F1处理,但差异不显著。
2625 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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3摇 讨论
3.1摇 玉米生理响应
摇 摇 分根区交替灌溉(AI)使作物部分根系处于正常
的土壤水分状况,部分根系处于水分胁迫状况,当作
物处于水分胁迫条件下时植株可通过自身的渗透调
节作用降低植株水势,保持细胞水分以抵抗逆境。
可溶性糖(SS)和脯氨酸(Pro)是玉米叶片中主要的
渗透调节物质,当玉米受到干旱胁迫时叶片中 SS、
Pro含量会不同程度的增加,达到降低细胞渗透势,
适应干旱胁迫的作用。 有研究表明,对烤烟进行 AI
其叶绿素(Chl)与常规灌溉(CI)的相近,叶片可溶性
糖含量较 CI 的有所提高[9];对玉米进行 AI 叶片
Chl、类胡萝卜素(CAR)含量较 CI 的降低不显著,可
溶性糖(SS)脯氨酸(Pro)含量较 CI 的增加不明显,
且恢复 CI 后上述各项指标能很快恢复到 CI 水
平[17]。 本研究表明,与 CI相比,拔节前期至中期 AI
处理不显著影响玉米 Chl、CAR、SS和 Pro含量;玉米
进行长时间(拔节前期至抽雄期)AI 也不显著影响
玉米叶片 Chl、CAR、SS和 Pro含量,这与以往研究结
果相类似[9,17]。
水分胁迫对玉米叶片 Chl 和 CAR 的合成有影
响,随着胁迫程度的增加, Chl 含量呈下降的趋
势[20],恢复正常灌水后 Chl 含量可恢复到正常灌水
水平[21],水分胁迫初期玉米叶片 CAR含量先上升后
期下降[22]。 渗透调节是植物耐旱和抵御干旱逆境
的一种适应性反应,是一种主要的耐旱机制,当植物
遇到水分胁迫时,植物体可主动积累 SS、Pro 等渗透
调节物质,这些物质通过质量作用定律进行渗透调
节,进而增强植株保水能力,起到降低渗透胁迫的作
用。 当玉米受到水分胁迫时其叶片 SS 含量较正常
灌水的有所提高,复水后 SS 含量有所下降且接近正
常灌水水平[21,23];叶片中 Pro 的积累呈上升的趋
势[20鄄21],复水后 Pro 含量可恢复至正常灌水水
平[21]。 本研究中拔节中期与正常灌水(W1)相比,
轻度亏水(W2)不显著降低叶片 Chl、CAR 的含量和
不显著提高叶片 SS和 Pro含量;而中度亏水(W3)除
在高氮磷肥的常规灌溉(F2CI)下叶片 ChI 含量显著
降低 12.1%、SS含量提高 60.7%、Pro含量提高 1.5—
2.9倍外,而其他条件下叶片 Chl、CAR 下降、SS 含量
增加均不显著。 抽雄期与一直正常灌水(W1W1)相
比,一直轻度亏水 (W2 W2 )一般不显著影响叶片
Chl、CAR、SS和 Pro含量,而拔节前期至拔节中期中
度亏水后复水,叶片 Chl、CAR、SS和 Pro含量可以恢
复甚至超过一直正常灌水水平。 这与以往研究结果
相似[20鄄22]。
在适量施 N 范围内,玉米叶片 Chl 含量一般随
着施 N量的增加而增加,而地上部 SS含量则随着供
N量的增加而减少[24]。 本试验条件下,拔节中期和
抽雄期高、低 NP 肥玉米 Chl、CAR、SS 和 Pro 含量之
间多数相近,这与上述研究结果不同,这可能由于本
盆栽试验所用土壤养分含量较高,试验无论是施低
氮磷肥还是高氮磷肥,土壤中养分均能满足玉米生
长所需,故施肥水平的高低在本试验中对玉米叶绿
素、类胡萝卜素、可溶性糖和脯氨酸含量的影响不
明显。
3.2摇 玉米干物质积累和水分利用
梁海玲等[25]研究表明对玉米进行 AI 其总干物
质质量减少,耗水量显著降低,而以干物质为基础的
WUE多数提高。 农梦玲等[11]在正常灌水水平和适
合的氮钾水平在苗期—抽雄期 AI 降低玉米耗水量
31.0%—38.4%,总干物质质量则下降 34%,而 WUE
则略有提高。 刘小刚等[14]通过对番茄的研究也表
明,番茄进行 AI其产量下降 5.08%—28.22%。 在本
研究中,与 CI相比,对玉米进行短时间(拔节前期至
中期)AI后,除 W1下 AI 降低玉米耗水量 19.6%外,
W2和W3下并不显著降低玉米耗水量,总干物质量降
低、WUE增加均不显著;进行长时间(拔节前期至抽
雄期) AI 后,除 F2 W1 W1下 AI 降低玉米耗水量
30郾 4%和总干物质量 27%外,其它条件下耗水量和
总干物质量降低不显著,玉米 WUE增加也不显著。
对玉米进行亏水处理,玉米总干物质质量降低
不明显或略有增加,可降低玉米耗水量,但对 WUE
的影响不显著[21]。 本研究表明,拔节中期与 W1 相
比,W2和W3处理降低玉米耗水量,W2 不显著影响玉
米总干物质量,而W3 显著降低总干物质量,但是W2
和 W3处理均不显著提高 WUE。 抽雄期与 W1W1相
比,除 F2CI下 W2W2和 W3W1玉米耗水量和总干物
质量降低显著外,而其它条件下耗水量和总干物质
量降低不显著,因此各灌水水平玉米 WUE 之间的差
异多数不显著,这与以往研究结果一致[21]。
韦彩会等[21]研究表明,施肥在一定程度上可提
3625摇 18期 摇 摇 摇 陆文娟摇 等:不同水肥条件下分根区交替灌溉对玉米生理特性和水分利用的影响 摇
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高玉米干物质积累,WUE增加不显著。 农梦玲等[13]
研究也表明,与低氮钾水平相比,中、高氮钾水平玉
米总干物质明显提高 15.4%—63.5%。 但本研究表
明,较高 NP 肥处理的玉米总干物质质量和 WUE 比
低 NP 肥处理仅有所增加,这与农梦玲等[13]的研究
结果有所不同。 薛亮等[26]通过对夏玉米交替灌溉
施肥的水肥耦合效应研究表明,氮因素的产量效应
为抛物线,其抛物线的顶点就是氮单因素对应的最
高产量值,与其对应的便是氮因素的最适投入量。
当投入量低于最适投入量时,随着投入量的增加,产
量随之增加;到达最适投入量时产量最大;继续加大
投入量,产量随之减小。 而在本盆栽试验中,由于所
用土壤养分含量较高,所施的低氮磷水平或许已经
超出了其最适产量时的氮磷投入量,因而造成高、低
两种氮磷水平间玉米总干物质增加不明显。
4摇 结论
(1)拔节前期至抽雄期分根区交替灌溉不显著
影响玉米叶绿素(Chl)、类胡萝卜素(Car)、可溶性糖
(SS)和脯氨酸(Pro)含量,总干物质量和水分利用效
率(WUE)。
(2)拔节前期至抽雄期轻度亏水也不显著影响
玉米各项指标。 拔节前期至中期中度亏水显著降低
玉米 Chl含量和总干物质量,提高 SS和 Pro含量,但
是在拔节中期至抽雄期复水后这些指标会恢复到正
常灌水水平。
(3)施肥水平对玉米各项指标的影响也不显著。
因此,轻度亏水、低肥和拔节前期至抽雄期分根
区交替灌溉结合可以节约灌水量和施肥量。
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