摘要:分根区交替灌溉是一种新型的节水灌溉方式,而固定部分根区灌溉在实践中又普遍存在,对这两种局部根区灌溉(或称局部根区水分胁迫,Partial Rootzone Drying,PRD)方式下,水肥之间的耦合作用多集中于水氮之间的数量和空间耦合对氮吸收和残留、产量的影响。氮形态对植物的生长与抗旱性有重要的影响。然而在(交替、固定)局部根区水分胁迫下,不同的氮形态与氮供应部位(氮均匀供应、水氮同区、水氮异区)对植物干旱胁迫反应的调节及其机制缺少研究。本研究从植株体内光合生理、叶绿素含量及叶绿素荧光特性、植物生长响应、水分和养分吸收利用、激素(脱落酸)的变化、木质部汁液流速及pH的响应、叶片以及根系的形态响应和解剖结构的变化等方面深入研究上述问题,为局部根区灌溉水分高效利用提供理论依据。试验以‘金海五号’玉米品种为材料,在分根条件下采用聚乙二醇(PEG6000)模拟局部根区水分胁迫,设3种供氮形态(硝态氮、铵态氮、两者各占50%的混合氮)和三种供氮部位(水氮同区,氮加入到无PEG侧;水氮异区,氮加入到含PEG侧;两侧均匀供氮)。结果发现:局部根区供应水氮时,与水氮异区供给相比,水氮同区供应下,植株光合能力、光能利用与转化效率(Yield,ETR,qP,ETRm)较强,蒸腾速率、耗水量、木质部汁液流速、根系活力、养分总吸收量和生物量较高,根茎叶长势良好;但水氮异区下植株合成与运输ABA的能力增强,光呼吸较高,比水氮同区更有利于提高水分和氮的利用效率。氮形态间比较发现,氮供应部位相同条件下,供应混合氮和硝态氮植株光合能力、光能利用与转化效率较强,植株的蒸腾速率、耗水量、木质部汁液流速和生物量均以混合氮、硝态氮、铵态氮的顺序依次降低,但单一铵态氮处理植株的ABA浓度较高,水分和氮利用效率均高于其它氮形态。两侧均匀供氮时,固定根区水分胁迫下,相对于其他氮形态,铵态氮在胁迫初期具有促进玉米植株生长的效应,体现出较强的短期抗旱性。而在胁迫后第7天,铵态氮供应的植株生长滞缓,光合能力、光能利用与转化效率降低,而硝态氮以及混合氮处理的植株生长相对加快,表现出对长期水分胁迫的适应性。随着胁迫时间的延长,混合氮处理的植株能相对维持较高的木质部水分运输速率;而铵态氮对木质部汁液pH以及ABA浓度的调节作用较强,有利于减少水分蒸腾损失,提高水分利用效率。两侧均匀供氮时,交替根区水分胁迫下,在水分胁迫初期,铵态氮对植株的生长具有相对促进作用,光合速率、光能利用和转化效率较高。在根系进行交替胁迫后,交替初期可能对植株有一定的胁迫作用,之后有个短暂的恢复过程,表明在交替过程中植株有一个适应补偿机制。硝态氮处理的植株恢复作用优于铵态氮,适应性强,补偿生长明显,尤其是对根系生长有明显促进作用。到交替后第3天,硝态氮处理的植株增重已经显著超出铵态氮处理的,混合氮处理的植株增重也有增加的趋势,而铵态氮供应的植株光合能力、光能利用与转化效率下降最明显,生长相对减缓。在水分交替胁迫初期,原先胁迫侧根系内的ABA得到释放,木质部汁液ABA浓度升高2-2.5倍,木质部汁液流速降低。铵态氮对木质部汁液pH以及ABA的调节作用较强,水分利用效率以铵态氮的相对较高。