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在水土资源紧张以及干旱事件频发的严峻形势下,我国玉米生产面临巨大的挑战。采用高效合理的节水灌溉技术以提高作物产量和水分利用效率是保障农业可持续发展的有效方案。随着植物生理学的发展,如何利用作物自身的生理响应机制实现生物节水将是一种必然趋势。根系分区交替灌溉技术是一种有效的通过调控作物生理生化过程实现生物节水的灌溉技术。然而关于分根区垂向交替灌溉对玉米生长、形态结构和生理生化代谢造成的影响尚不明确。本研究设置3种灌溉方式,包括常规地表滴灌（CDI）、地下滴灌（SDI）和分根区垂向交替灌溉（ADI）;3种灌溉水平,包括100%ETc（W1;ETc夏玉米需水量）,80%ETc（W2）和60%ETc（W3）,共计9个处理。通过为期两年的田间夏玉米试验（2018-2019）,研究分根区垂向交替灌溉对夏玉米生长、抗氧化酶、渗透调节特性、光合特性、生物量积累、籽粒灌浆特征、产量和水分利用的影响,探讨了分根区垂向交替灌溉对夏玉米生长、生理及产量的影响机制,并优选适合西北半干旱区的夏玉米灌溉组合模式,以期为西北半干旱区夏玉米的灌溉策略提供理论依据。主要结论如下:（1）探明了夏玉米生长指标对分根区垂向交替灌溉的响应规律。夏玉米株高、茎粗、叶面积指数和根系性状等生长指标基本上均随着灌溉水平的减少而降低。与地面滴灌和地下滴灌相比,分根区垂向交替灌溉可以缓解水分胁迫对夏玉米生长造成的不利影响,改善夏玉米的根系性状,增强根系活力,并能调控根系在土层中均匀分布。根系性状的改善有利于根系对水分和养分的吸收,进而促进地上部的生长。根长密度与标准化根系取样深度之间呈现显著的三阶多项式函数关系。（2）揭示了夏玉米抗氧化防御系统对分根区垂向交替灌溉的响应规律。灌溉方式和灌溉水平对夏玉米叶片抗氧化酶活性均有显著影响（P<0.05）。与地下滴灌和地面滴灌处理相比,分根区垂向交替灌溉能够增强夏玉米叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性,并显著降低了叶片中丙二醛（MDA）含量。表明分根区垂向交替灌溉处理主要通过提高SOD、POD和CAT活性来增强对水分胁迫的适应性和抵抗能力。利用Linear-plateau方程对叶片相对含水率（Lrwc）、SOD和POD活性在土壤水分逐渐减少过程中的变化规律进行了量化模拟,表明Lrwc、SOD和POD活性在初期保持相对稳定,当相对土壤含水率降低到一定阈值时,才会发生明显改变。SOD活性发生明显变化时的阈值高于POD活性发生显著变化时的阈值,说明水分胁迫下,SOD比POD更加敏感。分根区垂向交替灌溉处理的Lrwc发生明显变化时的相对土壤含水率最低,表明分根区垂向交替灌溉能增强叶片水分的保持能力,增加夏玉米的耐旱性,这是因为分根区垂向交替灌溉处理下的SOD活性发生变化时的阈值最高,能够更敏感的感知活性氧的过量表达,从而及时启动抗氧化防御系统抵抗水分胁迫对玉米造成的氧化损伤。（3）明确了分根区垂向交替灌溉对夏玉米叶片光合特性的影响。随着水分胁迫程度的增加,叶绿素总量和净光合速率呈现下降趋势,但与地下滴灌和地面滴灌处理相比,分根区垂向交替灌溉处理显著提高了叶绿素总量和叶片净光合速率（P<0.05）。分根区垂向交替灌溉处理维持较高的光系统II最大光化学效率（Fv/Fm）、光化学淬灭系数（q P）和光系统II实际量子产量（ΦPSⅡ）并降低非光化学淬灭系数（NPQ）,说明分根区垂向交替灌溉能在水分胁迫条件下保持光合结构的稳定,缓解光抑制。与地面滴灌处理相比分根区垂向交替灌溉处理显著降低了蒸腾速率,表明分根区垂向交替灌溉能够通过降低蒸腾速率减少植株体内水分的损失,增强水分胁迫条件下的适应能力。（4）探明了分根区垂向交替灌溉对夏玉米产量和水分利用的影响规律。分根区垂向交替灌溉处理在提高总生物量的同时增加了吐丝后生物量对籽粒的贡献率。分根区垂向交替灌溉处理通过对籽粒灌浆过程的调控,延长了籽粒有效灌浆期和活跃灌浆期,并提高了最大灌浆速率和平均灌浆速率,为获得较高产量奠定了基础。随着灌溉水量的减少,产量及其构成要素下降。在灌溉水平相同时,分根区垂向交替灌溉处理的产量最高,产量增加提高了灌溉水利用效率。分根区垂向交替灌溉处理2018年和2019年的年平均灌溉水利用效率比地下滴灌和地面滴灌处理分别提高了5.94%和11.22%。（5）基于模糊Borda组合评价提出了最佳的夏玉米灌溉模式。运用多种评价方法结合夏玉米生长、生理生化、光合特性、产量和灌溉水利用效率等指标对夏玉米灌溉模式进行综合评价,各评价方法关于灌溉模式的排序结果存在差异性。因此在上述评价结果的基础上建立模糊Borda组合评价模型,结果表明,垂向分根区交替灌溉+100%ETc组合是西北半干旱区夏玉米适宜的灌溉模式。垂向分根区交替灌溉能增强夏玉米的抗旱能力,协调植株生长,为实现西北半干旱区夏玉米高效用水和增产的生产目的提供了有效保障。