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根际是作物吸收养分和水分的土壤空间,根际微生态系统状况对作物的生长发育、作物产量有重要影响。玉米是吉林省的主产作物,干旱缺水是制约当地农业生产的重要因素。采用盆栽试验、室内培养试验结合实验室测定与分析,选用白单9和白单31,系统研究了耐旱性不同的玉米根际土壤的理化性质、酶活性、微生物和根系分泌物的变化。
结果表明:与白单31相比较,白单9在干旱胁迫下植株生长受抑制和生理机能受损程度较低、自身渗透调节能力较强、减产较少,说明其耐旱性高。干旱胁迫抑制了玉米根系的生长、减弱了其吸收能力。白单31因在苗期生长缓慢,根系受干旱胁迫影响较小,苗期以后以及在受旱最严重时其根系受影响程度比白单9明显。
干旱胁迫下,玉米根际土壤团粒结构、电导率和阳离子交换量的变化存在基因型和生育时期的差异;从pH变化来看,白单9保持了相对较低的根际pH。受旱时玉米根际养分含量相对增加,白单31根际速效氮、钾的表现比白单9明显,白单9根际速效磷含量相对高于白单31;在严重干旱胁迫下,白单31根室速效氮、磷、钾的含量相对高于白单9。受旱时白单9根际速效养分对产量的影响在一定程度上增加;白单31根际有效氮和速效钾对产量的影响有减小趋势,速效磷的影响有增大趋势,且其根际硝态氮与氨态氮的相关性减弱。
玉米根际土壤酶活性的变化存在基因型和生育时期的差异。干旱胁迫下白单9根际/根室蛋白酶、脲酶、转化酶、磷酸酶、过氧化氢酶的活性在一定程度上相对高于白单3l。干旱胁迫降低了玉米根际细菌、有机磷细菌和氨化细菌的数量,在一定程度上增加了硝化细菌的数量。干旱胁迫使得部分酶与细菌之间的关系变为负相关,与白单31相比,白单9根际转化酶对细菌的促进作用突出明显。
玉米根系分泌的有机酸中苹果酸占绝大多数;渗透胁迫下,除乳酸和丁二酸外,白单9对其余各酸分泌的增加程度高于白单31。氨基酸和可溶性糖的变化均随渗透胁迫程度的加重而增加,白单9氨基酸的增加程度大于白单31,可溶性糖的变化与白单31无明显差异。
干旱胁迫下,白单9保持较强的根系吸收能力、较高的根际酶活性和分泌大量的有机酸是其缓解干旱胁迫危害的机制。