锌是植物体内多种生理反应不可缺少的一种微量元素，在植物的新陈代谢中起着至关重要的作用。玉米是我国最主要的粮食作物之一，在西北干旱半干旱地区大量种植，其产量主要受到水分和养分的影响，其中微量元素锌的缺乏未受重视。干旱条件下增加作物产量对中国的粮食生产安全至关重要。旱地施用适量锌肥可以提高玉米产量，但其调控机制仍不清楚。而且锌对干旱条件下玉米水分吸收、水分平衡、产量和水分利用效率的影响及其机制目前尚不明确。
　　本文以玉米为材料(品种：郑单958)，通过室内水培试验和两年田间试验分析了不同水分条件下锌对玉米根叶解剖结构，根系发育、水分吸收、蒸腾失水、干物质积累、水分消耗、产量、水分利用效率、以及相关酶活性、蛋白基因表达的影响，旨在明确不同水分条件下锌对玉米水分利用的影响及其调控机制。
　　主要结论如下：
　　1.预实验确定玉米水培最适锌浓度后进行低锌和适量锌处理，发现与正常水分相比，水分胁迫下缺锌玉米根系维管束的直径、维管束细胞的数目、根直径、内皮层与中柱鞘细胞的面积和木质部的直径均明显减小。水分胁迫下玉米叶片的叶绿素类囊体出现排列紊乱、结构受损，叶绿体解体，胞间连丝结构断裂及其周围细胞器稀疏模糊，细胞壁与细胞质膜出现明显分离的现象。水分胁迫下，6μMZn处理的玉米，以上根系参数均没有出现明显的结构变化。表明适量的锌能够缓解干旱引起的这些变化，维持根系和叶片细胞结构的完整性。
　　2.与正常水分相比，水分胁迫下缺锌抑制了玉米根系生长，降低了根系导水率(RHC)、气体交换参数、叶水势、叶面积和叶片叶绿素含量；水分胁迫下，6μM锌处理使RHC提高，抗氧化酶活性降低，光合速率升高，叶水势、叶面积和叶片叶绿素含量增加。缺锌玉米根系中4个水通道蛋白(ZmPIP)基因的相对表达量在干旱胁迫48h后显著下降，6μMZn处理的玉米根系中ZmPIP1;1，ZmPIP1;2和ZmPIP2;2三个基因的相对表达量在干旱胁迫48h后均显著提高。结果表明适量锌能够提高干旱条件下玉米对水分的吸收，适量锌通过增加根系对水分的吸收和地上部蒸腾，从而维持了玉米植株的水分平衡，缓解了水分胁迫对玉米的伤害。
　　3.总体上DS处理下的茎流速率(SFR)和RHC明显低于WW处理下的，而蒸腾蒸散比则是DS处理高于WW处理。与不施加锌肥相比，WW-20处理使玉米SFR、RHC和蒸腾蒸散比分别增加了30%、52%和27.63%，DS-50处理分别增加了46%、177%和31.33%。DS-50和WW-20两处理的水分利用效率比同水分下不施加锌肥处理的也显著升高，分别提高了11.02%和7.71%。WW-20处理下根和叶中的锌含量与DS-50处理下的相近，WW-50处理下与DS-80处理下的相近。表明在干旱胁迫条件下，锌是被大量固定的，植物吸收和利用受阻。结果表明适量施加锌肥提高了干旱条件下玉米根系导水率和蒸腾蒸散比，有助于玉米对水分的吸收利用，显著提高玉米的水分利用效率。
　　4.与不施加锌肥处理相比，适量施加锌肥(干旱条件下50kgha-1ZnSO4(DS-50)，水分充足条件下20kgha-1ZnSO4(WW-20))能显著提高玉米株高，茎粗，叶面积指数，生物量以及根长密度。两年数据显示，十二叶期，开花期与乳熟期三个生育期基本呈现WW-20处理与DS-50处理下玉米以上各生长参数较大，水分充足条件下50kgha-1ZnSO4(WW-50)处理与DS-20处理分别次之的一个现象。干旱显著降低了玉米的产量，DS处理下的产量是WW处理的一半甚至更低。在干旱条件下DS-50处理产量最大，正常供水条件下WW-20处理的最大，这两个处理下的产量构成要素中秃尖长度最小。相对于同水分下不施锌的对照组，DS-50处理和WW-20处理分别使产量提高了12.5%和7.5%。表明适量锌肥处理能够促进玉米的生长发育和深层根系的生长，提高了根系对深层水分的吸收，提高干旱条件下玉米的产量。