氮、钾是作物需求量大而旱地土壤往往缺乏的矿质营养元素,除直接营养作物外,又对抗旱有一定效果。甜菜碱是季铵型水溶性生物碱,是作物细胞质中重要的渗透调节剂,喷施可提高作物抗旱能力。旱农地区,水分胁迫是常见现象,确定这3种物质的抗旱效果并揭示其抗旱机理,在理论和实践上都具有重要意义。过去绝大多数试验仅在干旱条件下进行,未能区分氮、钾的营养作用和其影响生理过程而表现出来的抗旱效果,也未区分甜菜碱本身的作用与抗旱功能。本研究在盆栽和水培条件下,以对水分胁迫有不同反应的2个玉米基因型品种和小麦为材料在水分胁迫和适量供水条件进行试验,从生物特性和生理反应等方面揭示它们增强作物抗旱性的效果和机理。主要结论如下:1.水分胁迫下,陕单9号干物质量和籽粒产量降低31.9%和6.8%,抗旱系数为0.93,是抗旱型品种;陕单911降低42.4%和24.4%,抗旱系数为0.76,是水分敏感型品种。水分胁迫下施钾和甜菜碱能显著提高干物质量及籽粒产量和水分利用效率,而在适量供水下无显著效果,表明二者有抗旱作用。水分胁迫和适量供水条件下施氮均有效,但水分胁迫下更突出。对水分敏感型品种效果更好。施用氮、钾和甜菜碱能不同程度降低蒸腾速率,增加叶绿素含量,提高净光合速率,为干物质量和籽粒产量提高奠定了物质基础。2.水分胁迫下,水分敏感型品种的硝酸还原酶活性下降幅度,可溶性渗透物质脯氨酸、甜菜碱、可溶性蛋白质、可溶性糖和K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺含量上升幅度均大于抗旱型品种。氮、钾肥对硝酸还原酶活性和渗透物质提高有显著效果。施用甜菜碱对提高硝酸还原酶活性,增加脯氨酸、甜菜碱、可溶性蛋白质和K⁺含量的效果更显著。适量供水施氮作用降低,施钾和甜菜碱未显示明显效果。表明氮、钾和甜菜碱通过改善氮代谢和提高渗透调节能力是增强作物抗旱性能的机理之一。3.水分胁迫下,抗旱品种的叶片相对含水量、保护酶活性、根系活力下降幅度小,而水分敏感品种下降幅度大。水分胁迫虽能促使叶片抗坏血酸含量上升,丙二醛不同程度累积,质膜透性增大,但抗旱品种的变动幅度小于水分型敏感品种。钾和甜菜碱能显著提高叶片相对含水量、保护酶活性、抗坏血酸含量和根系活力,降低丙二醛含量,减缓水分胁迫下的膜质过氧化作用;而氮肥效果则因品种、生育期和施用量而定。适量供水,上述生理效果明显下降,甚至消失。由此可见,这些物质引起的这些生理变化是增强作物抗旱性的根源所在。4.在加入PEG液培条件下研究了水分和氮素胁迫时,甜菜碱对2种玉米品种苗期生