單長卷

（河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003）

水分是影響我國北方冬小麥生產(chǎn)力提高的重要因素之一,因此冬小麥與水分關(guān)系的研究成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)研究中的重要課題.隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,水源匱乏對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響愈加嚴(yán)峻.農(nóng)業(yè)是用水大戶,而麥田灌溉消耗了大量的淡水資源.冬小麥的苗期整個生育過程受到水、肥、氣、熱等外界因素的綜合影響.在諸因素中,水既是小麥植株體細(xì)胞的主要組成部分,又是體內(nèi)一切代謝活動所不可缺少的物質(zhì).而水分短缺是影響我國北方冬小麥生產(chǎn)力提高的重要因素[1-3].根系是冬小麥幼苗吸收水分的主要部位,也是對水分脅迫最先起反映的部位,因而研究冬小麥幼苗根系生長特征對干旱脅迫的響應(yīng)機(jī)制,對于揭示冬小麥抗旱性的本質(zhì)具有重要意義.

近年來,盡管前人對水分脅迫條件下冬小麥葉片或根系的生理特性進(jìn)行了大量的研究,但主要集中在水分脅迫條件下冬小麥幼苗某一生長時期關(guān)于酶活性、細(xì)胞膜透性、細(xì)胞膜穩(wěn)定性、可溶性糖含量、脯氨酸含量、滲透調(diào)節(jié)等生理特性的研究上[4-6],對水分脅迫下冬小麥幼苗期根系生長特征的動態(tài)變化缺乏系統(tǒng)研究.因此,本文通過水培試驗對水分脅迫下洛麥9133幼苗在0 d、6 d、12 d、18 d、24 d、30 d的根系生長特征進(jìn)行測定,以期為揭示冬小麥根系形態(tài)抗旱提供參考依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為冬小麥品系洛麥9133,屬半冬性、中早熟、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、多抗型品系,抗旱、耐凍性較強(qiáng).麥種發(fā)芽、生根展葉后移入小塑料杯進(jìn)行營養(yǎng)液培養(yǎng).小塑料杯高10 cm,直徑為5 cm.

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗在河南科技學(xué)院植物生理生化實驗室進(jìn)行,以洛麥9133為實驗材料,挑選子粒飽滿的種子用5%次氯酸鈉消毒5 min,自來水反復(fù)沖洗后放入25℃溫箱.2 d后,挑選生長均勻的幼苗放入小塑料杯中,在光照培養(yǎng)箱進(jìn)行培養(yǎng).共設(shè)2個處理,分別為10%（W/V）PEG-6000脅迫處理和對照處理,每個處理3個重復(fù),分別在幼苗脅迫的0 d、6 d、12 d、18 d、24 d和30 d對幼苗根系生長特征進(jìn)行測定.

1.2.2 測定方法 主要技術(shù)指標(biāo)測定：每6 d對不同水分脅迫處理測定1次,每次3個重復(fù),每次分別從各處理中選擇完整的根,分別測定總根數(shù)、根系總長、最大根系長、根系體積、根系干重、地上部干重和根冠比,根冠比%=（根干重/地上部干重）×100%,所得數(shù)據(jù)采用SPSS軟件處理,并進(jìn)行差異顯著性比較.

2 結(jié)果與分析

2.1 水分脅迫對冬小麥幼苗根系總數(shù)的影響

圖1為水分脅迫下冬小麥根系總數(shù)的動態(tài)變化情況,水分脅迫下冬小麥幼苗總根數(shù)呈增加趨勢.隨生長進(jìn)程的推進(jìn),冬小麥幼苗分根數(shù)逐漸增大,且在6～30 d之間水分脅迫處理的冬小麥總根數(shù)均小于對照,這說明水分脅迫降低了冬小麥的分根能力,對根系生長不利.通過方差分析和顯著性測驗得知,0～30 d處理對照差異均不顯著,這說明水分脅迫對冬小麥總根數(shù)影響不顯著.

2.2 水分脅迫對冬小麥幼苗根系總長的影響

圖2為水分脅迫下冬小麥幼苗根系總長的動態(tài)變化情況,水分脅迫條件下冬小麥幼苗根系總長呈增加趨勢,且在6～30 d之間處理的冬小麥根系總長均小于對照.這說明,水分脅迫限制根系組織細(xì)胞的伸長能力,阻礙了冬小麥根系總長的增加,對根系生長不利.通過方差分析可知,水分脅迫對冬小麥幼苗根系總長的影響在6～30 d均達(dá)到顯著水平.這進(jìn)一步說明,水分脅迫嚴(yán)重影響了冬小麥根系總長.

圖1 水分脅迫對冬小麥總根數(shù)的影響

圖2 水分脅迫對冬小麥根系總長的影響

2.3 水分脅迫對冬小麥幼苗最大根系長的影響

圖3為水分脅迫下冬小麥幼苗最大根系長的動態(tài)變化情況,水分脅迫條件下冬小麥幼苗最大根系長呈增加趨勢.且在6～30 d之間處理的冬小麥最大根系長均小于對照.這說明,水分脅迫降低了冬小麥幼苗最大根系長,限制了根系組織細(xì)胞的伸長能力,對根系生長不利.水分脅迫對冬小麥幼苗最大根系長的影響0～6 d不顯著,12～30 d均達(dá)到顯著水平.這進(jìn)一步說明,水分脅迫影響了冬小麥最大根系長,對冬小麥根系生長不利.

2.4 水分脅迫對冬小麥幼苗根系體積的影響

圖4為水分脅迫下冬小麥根系體積的動態(tài)變化情況,水分脅迫條件下冬小麥幼苗根系體積呈增加趨勢.但在6～30 d冬小麥根系體積因水分脅迫而降低.水分脅迫對冬小麥幼苗期根系體積的影響在0～6 d差異不顯著,而12～30 d時均達(dá)到顯著水平.這說明水分脅迫限制了冬小麥幼苗根系組織的伸長能力,不利于冬小麥根系生長.

2.5 水分脅迫對冬小麥幼苗根系干重的影響

圖5為水分脅迫下冬小麥幼苗根系干重的動態(tài)變化情況,水分脅迫條件下冬小麥幼苗根系干重均呈增加趨勢,但在6～30 d之間對照冬小麥根系干重始終大于處理.這說明冬小麥幼苗在水分脅迫條件生長受到了抑制.0 d水分脅迫對冬小麥幼苗期根系干重的影響不顯著,6～30 d達(dá)到顯著水平.這說明水分脅迫嚴(yán)重影響了冬小麥根系生長,降低了根系干重.

2.6 水分脅迫對冬小麥幼苗根冠比的影響

圖6水分脅迫下冬小麥根冠比動態(tài)變化情況,水分脅迫處理和對照冬小麥幼苗根冠比均呈下降趨勢,且處理的根冠比始終大于對照.這說明冬小麥為了適應(yīng)水分脅迫,自我調(diào)節(jié)光合產(chǎn)物的分配方向,較多地提高根比重,有利于根系吸收水分,緩解植物對水分的供求矛盾.0 d水分脅迫對冬小麥幼苗期根冠比的影響不顯著,6～30 d達(dá)到顯著水平.這說明,水分脅迫嚴(yán)重影響了冬小麥幼苗的生長,改變光合產(chǎn)物的分配策略,一方面降低地上部比重,另一方面較多地提高根比重,這有利于根系吸收水分增加抗旱性來抵御水分脅迫,從而提高冬小麥抗旱性,使其適應(yīng)干旱逆境.

圖3 水分脅迫對冬小麥最大根系長的影響

圖4 水分脅迫對冬小麥根系體積的的影響

圖5 水分脅迫對冬小麥根系干重的影響

圖6 水分脅迫對冬小麥根冠比的影響

3 討論

根系的生長特征變化是根系在外部形態(tài)上對水分脅迫的響應(yīng).從冬小麥幼苗期的根系部分生長特征的測量結(jié)果可知,水分脅迫降低了冬小麥總根數(shù)、根系總長、最大根系長、根系體積、根系干重,限制了根系的生長.這說明水分脅迫對根系生長不利.這與前人的研究結(jié)果[7-8]基本一致.

根冠比是反映根系與地上部生長協(xié)調(diào)狀況的重要指標(biāo)[9],是在環(huán)境因素作用下,經(jīng)過作物體內(nèi)許多基本變化過程及自我適應(yīng)、自我調(diào)節(jié)后最終表現(xiàn)出的綜合指標(biāo).根、冠生長過程中存在著相互依存,互為競爭的關(guān)系；當(dāng)水分充足時,二者相互依賴和促進(jìn)；當(dāng)環(huán)境條件不利時,又為自身獲得生存物質(zhì)而競爭[1 0-1 1].同時,根和冠的生長又是異速的,兩者各有其快速生長階段,它們的相對生長速率隨時間和環(huán)境條件而變化[12].如果作物生長不受任何條件的限制,則干物質(zhì)在根、冠間只有一種分配模式,根、冠生長速率之間只有一個固定的比率；如果環(huán)境條件改變,則根、冠間的分配模式發(fā)生改變.水分脅迫顯著影響冬小麥的干物質(zhì)生產(chǎn)總量及其在根、冠間的分配比例[7-8],從而對冬小麥根、冠生長關(guān)系產(chǎn)生重要影響,進(jìn)而影響產(chǎn)量形成.研究根冠關(guān)系對合理利用水資源,調(diào)控作物生長發(fā)育,達(dá)到用最經(jīng)濟(jì)的水分資源換取根冠間的最適比例,實現(xiàn)作物高產(chǎn)高效具有重要意義.

通過對水分脅迫條件下根冠比的方差分析可知,水分脅迫對冬小麥幼苗期根冠比的影響0 d不顯著,6～30 d達(dá)到顯著水平.這說明,水分脅迫能夠改變光合產(chǎn)物的分配策略,增大向根系的分配份額,維持其生長,相對增加根系生物量,這有利于根系吸收水分增加抗旱性來抵御水分脅迫,從而提高冬小麥抗旱性,使其適應(yīng)干旱逆境.

冬小麥幼苗對水分脅迫的生態(tài)反應(yīng)是整體的,生物量分配在一定程度上反映了幼苗受水分脅迫時的生存對策,幼苗在地上部重量降低的同時,較多地提高根比重,有利于緩解植物對水分、養(yǎng)分的供求矛盾,使其適應(yīng)水分逆境,從而提高了冬小麥幼苗的根冠比.

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