【摘 要】
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干旱胁迫影响棉花的生长发育和产量形成,制约其产量与品质。根系的构型及分布是反映根系功能的重要表型特征,与植物的抗旱性密切相关。黄河流域棉区,棉花苗期和蕾期的降雨量不足,易遭受干旱胁迫。这一时期干旱胁迫下棉花的根系结构和分布与抗旱性的关系尚不清晰。为此,本研究选用30个抗旱性不同的棉花品种,在河北农业大学清苑实验站实施早期干旱胁迫对棉花根系构型和分布等表型特征研究的大田试验,设置正常水分供应的对照处
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干旱胁迫影响棉花的生长发育和产量形成,制约其产量与品质。根系的构型及分布是反映根系功能的重要表型特征,与植物的抗旱性密切相关。黄河流域棉区,棉花苗期和蕾期的降雨量不足,易遭受干旱胁迫。这一时期干旱胁迫下棉花的根系结构和分布与抗旱性的关系尚不清晰。为此,本研究选用30个抗旱性不同的棉花品种,在河北农业大学清苑实验站实施早期干旱胁迫对棉花根系构型和分布等表型特征研究的大田试验,设置正常水分供应的对照处理（灌水量为1175 m3/hm2,其中底墒水为800 m3/hm2,蕾期为375 m3/hm2）和减少水分供应的干旱处理（灌溉量为对照的70%）。分别在播种后的第30、90和120 d测定棉株的根系构型、根系分布及地上部表型特征,以揭示早期干旱胁迫下棉花根系构型和分布的响应特征。主要结果如下:1、干旱胁迫降低了棉花的株高和茎粗,降低了干旱敏感型品种的产量。对30个品种田间表型特征分析认为,干旱显著降低了植株的株高和茎粗,其中在播后30 d时较对照处理分别降低了 11.76%和8.53%（p＜0.05）,在播后90 d时分别减少了 15.52%和4.43%（p＜0.05）。对30个品种的地上部形态指标以及根系指标进行分析,得到各综合指标载荷系数及累计贡献率和隶属函数值,进一步获得评价各种抗旱能力的综合得分值（D）,D值越高抗旱性越强,以此将30个抗旱性不同的品种分为敏感型、较敏感型、中间型、较抗旱型和抗旱型五个等级。其中,抗旱型品种增加了早期干旱胁迫下的根冠比,保持甚至提高了产量和水分利用效率（p＜0.05）,能够适应早期干旱胁迫。2、干旱处理下显著降低了棉花叶片的相对叶绿素含量（SPAD）,在播后30、90和120 d分别较对照处理降低了 3.36%、3.23%和3.40%（p＜0.05）。播后30、90和120 d,干旱处理显著降低了 Fv/Fm,分别为1.94%、0.48%和1.37%（p＜0.05）。在生育时期干旱胁迫处理显著提高了棉花的冠层温度,分别为4.64%、4.68%和3.05%（p＜0.05）。3、棉株通过降低侧根数量和根系角度,增加根系宽深比和根冠比,提高抵御干旱胁迫的能力。播后90 d,干旱胁迫降低了不同抗旱品种的平均侧根角度,敏感型、抗旱型和中间型分别为9.70%、7.17%和11.16%（p＜0.05）;显著减少敏感型、抗旱型和中间型的侧根数量,分别为25.00%、22.86%和21.88%（p＜0.05）;降低了敏感型品种的根系宽深比达29.19%（p＜0.05）;显著增加了抗旱型根系宽深比,为11.22%（p＜0.05）。早期干旱处理显著增加抗旱型与中间型品种的根冠比,为40.00%和57.14%（p＜0.05）,虽增加了敏感型品种植株的根冠比,但是未表现出差异性。播后120d,干旱胁迫显著增加了敏感型品种的平均侧根角,降低了侧根数量,显著增加了根系的宽深比（p＜0.05）;降低了抗旱型品种的平均侧根角度和侧根数量,增加了根系宽深比;降低了中间型品种的平均侧根角度。在播后120 d干旱胁迫显著增加了敏感型品种根冠比（8.70%,p＜0.05）;降低了抗旱型根冠比（16.13%,p＜0.05）;与敏感型品种相比,抗旱型棉株在开花前保持较低的根冠比。4、早期干旱胁迫增加了棉花深层根系（35～50 cm）的根长密度,促使深层根系生长。播后90 d,与对照相比,干旱处理下敏感型品种35～50 cm 土层的根长密度显著增加,0～30 cm 土层的根系生物量减少,促使根系深层根系生长;干旱胁迫下抗旱型品种35～50 cm 土层的根长密度增加程度小于敏感型品种,根系生物量要少于敏感型品种;中间型品种减少了 35～50 cm 土层的根长密度。在播后120 d,干旱胁迫处理增加了敏感型品种35～50 cm 土层的根长密度,减少了抗旱型和中间型品种35～50 cm 土层的根长密度。综上所述,本研究结果初步揭示干旱胁迫下不同抗旱型的棉花根系构型和根系分布的响应特征。早期水分不足时,根系的可塑性通过调整根系构型,降低侧根夹角和侧根数量,增加根系宽深比,调整35～50 cm 土壤中的根系分布和根长密度,提高抗旱能力,进而提升干旱胁迫的棉花产量。
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