水分和养分,尤其是氮素,是紧密关联的两大作物生长因子。农田水肥资源短缺与水肥利用率低造成的资源浪费与环境污染问题普遍存在,且部分地区有加剧趋势。因此, 如何从改善环境条件以适应植物生长发育的角度,转向调控植物与环境的相互作用、利用植物自身对各种环境因子的适应潜力,实现水分、养分综合高效利用和环境质量的提高,成为植物生理学、农业水土工程、土壤学以及植物营养学等多学科领域的前沿与热点问题。近年来,国内外对水分胁迫条件下植物的响应、局部灌水的节水增产效果展开了较多研究。水分、养分是相互作用的两个方面,在水分局部供应条件下,势必会造成养分供应的不平衡;但有关养分胁迫、水分与养分双重胁迫或局部供应条件下植物的反应及对水分、养分的吸收与利用研究目前还非常少,也很不系统。因此,研究根区局部灌水与施肥方式下作物根系发育特征以及水分、养分吸收利用的响应,揭示其作用机理, 不仅有利于充分挖掘植物自身对环境的适应潜力,达到水肥综合高效利用,而且可以充实植物对资源局部供应的适应性及其调控措施的研究内容。本论文以玉米为供试作物,(1)采用分根法进行盆栽、管栽试验,对均匀灌水、根系分区交替灌水和固定部分根区灌水3 种供水方式,在四个连续处理时间段动态地研究了各1/2 根区根系发育特征,氮素的吸收、运输和分配,以及土.根系统水分传导特征。(2)以水培实验,研究了根系分区交替供应水氮对玉米生长及根系功能的影响。(3) 以盆栽实验,对均匀灌水与交替灌水2 种供水方式,在均匀施氮、部分根区固定施氮和根系分区交替施氮3 种方式下,就局部供应水氮对作物生长和水氮吸收利用的影响以及不同根区土壤水分的消耗特征等进行了系统的研究。取得了以下主要结论和进展: 1.通过对3 种供水方式下玉米不同根区的根系生长发育研究,发现根系分区交替灌水能够促使不同根区的根系平衡发展、有利于根毛的生长发育,可以反复刺激灌水区根系生长的补偿效应,并提出了补偿效应的“时间点”。固定灌水条件下,灌水区根系的面积、长度、干重及其增长速率较之非灌水区显著增大;交替灌水条件下,两个根区的增长速率呈交替变化,其绝对数值随时间延长趋于相同。处理40 天时,各处理不同根区间的根面积表现为,交替灌水的各个根区和固定灌水的灌水区,均比固定灌水的非灌水区显著增大,而比均匀灌水减小。根重与根长表现为,固定灌水的非灌水区较之其他根区显著减小。不同处理根系的面积、长度及干重的增长速率随处理时段的变化显示,交替灌水不仅可刺激供水区根系的补偿生长,而且对恢复供水区的根系也有补偿效应(第II 阶段处