干旱胁迫下作物根系构型变化与复水补偿效应是相对独立、但又紧密相关的两个生理生态过程,属于作物生态与系统进化的基础科学问题。对上述问题的回答,是提高作物水分利用效率,了解作物的需水规律和水分胁迫及复水补偿效应的理论问题。本实验采用半量复水和全量复水两种不同的干旱复水方式,测定作物产量、水分利用效率和生长参数的变化,比较补偿效应的差异,揭示复水补偿效应的生理生态机制与复水策略优化。选用广泛种植的旱地春小麦品种,大根系古老品种和尚头（简称HST）和小根系、耐旱性强的现代品种陇春8275（简称L8275）。干旱胁迫下作物根系构型实验研究设计了不同容器（横向、均衡和纵向）的盆栽试验,充分供水组WW和单侧根系交替复水组（APRI）,通过控制根系不同空间构型与交替根系分区灌溉,测定干旱胁迫下旱地小麦根系空间构型特征、水分利用和产量等指标及根系分区复水的复水补偿效应。干旱胁迫下作物复水补偿效应实验中,对小麦进行不同时间的水分处理3天、6天、9天和12天,（记做D3、D6、D9和D12）,水分胁迫程度为中度胁迫,65%土壤田间持水量（FWC）,对照组（CK）为85%FWC,从生理补偿、生长补偿和产量补偿三方面研究各处理的水分胁迫响应和复水补偿效应机制,确定最适的水分亏缺时间,使作物在水分胁迫后实现高效高产,为生物节水提供生物学理论基础。本实验主要结果如下:（1）根系分区交替灌溉组（APRI）与充分灌溉组（WW）的三种根系构型对产量和产量及生长的影响趋势基本一致纵向组的生长及产量受到显著抑制横向组与均衡组与显著差异,等量补偿。APRI组的产量降低,水分利用效率均升高,但均差异不显著,等量补偿。产量方面,WW组纵向组的产量为12.17g/盆.对照27.97g/盆,显著降低。横向组的产量21.53g/盆,与均衡组无显著差异但低于均衡组。APRI组产量横向组、均衡组和纵向组分别为21.2g/盆、22.41g/盆和9.41g/盆,纵向组显著低于均衡组。WW组三种根系构型组的产量均高于相应的APRI组,但差异不显著,等量补偿。产量水分利用效率（产量WUE）方面,WW组横向组产量WUE为0.83g/kg,显著低于均衡组1.29g/kg,纵向组的耗水量显著降低,WUE较高与均衡组持平。APRI组横向组、均衡组和纵向组分别为0.89g/kg、1.49g/kg和1.24g/kg。由WW组产量WUE均低于APRI组,单侧根系交替复水有利于水分利用效率的提高。纵向根系构型产量构成因子均降低,有效小穗数的下降,穗粒数和粒重的下降,根生物量和地上生物量显著降低,不利于产量的繁殖输出。横向组和均衡组的地上生物量无显著差异。由单侧根系交替复水实验可知,纵向组的产量和生物量均显著下降,WUE显著提高。横向组的产量与生物量与均衡组差异不显著,但是低于均衡组,WUE显著降低。所以均衡组的根系构型补偿效果最好,最有利于作物的高产高效,横向组和纵向组的根系构型的限制抑制了充分供水条件下作物的生长和生殖输出。APRI灌水方式在三种根系构型中均产生等量补偿,其中横向组和均衡根系构型组的补偿效果较好。单侧根系分区交替灌溉复水在减量供水的条件下产量未显著下降,水分利用效率提高,其原因在于蒸腾速率下降较少,光合速率没有下降,生物量下降但是产量构成因素下降不显著。横向组和纵向组的根系构型的限制抑制了充分供水条件下作物的生长和生殖输出。（2）和尚头的四个水分处理组的产量及水分利用效率均产生等量补偿或超级补偿,其中6天水分处理组超级补偿。L8275四各水分处理组产量及水分利用效率均等量补偿,D3组和D6组补偿效果最好。两个品种个各水分处理组的产量及水分利用效率都出现现增加后减少的趋势,短期胁迫复水补偿效应优于长期胁迫组。和尚头6天处理组的产量为2.68g/株,对照组（ck）为2.06g/株,超级补偿。3天、9天、12天等量补偿。L8275的水分处理组产量均实现等量补偿,3天干旱处理组最高,为2.07g/株,对照为1.67g/株。说明适量的水分胁迫可以促进产量的提高。产量水分利用效率方面,和尚头的6天处理组WUE为0.37g.kg^-1,显著提高,超级补偿,ck为0.3g.kg^-1.,其他处理组等量补偿。L8275水分处理组产量WUE均产生等量补偿,短期干旱胁迫组3天和6天胁迫的简称WUE均提高,长期水分胁迫组9天和12天胁迫两个处理组与对照持平。灌浆方面,两个品种的6天处理组的灌浆速率或有效灌浆时间高于对照。除6天处理组外,其他处理组的灌浆速率和有效灌浆时间受到干旱胁迫影响,低于对照。产量构成因素方面,干旱胁迫尤其是长时间水分胁迫显著增加了无效小穗数,这一现象在和尚头中更为明显。穗重和穗粒数在短期胁迫后高于或持平于对照。6天处理组和3天处理组的产量和水分利用效率均得到较好的补偿,长期胁迫不利于作物产量和水分利用效率的提高。（3）出现较好补偿效应的L8275的D3和D6、和尚头的D6的地上生物量未下降,株高、叶面积生长未受到显著抑制,均产生等量补偿,但是长期水分胁迫组的生物量较低,短期干旱胁迫组的生物量较高,四各水分处理组的趋势为现增加后减少。L8275的6天处理组株高为79.6cm/株,对照组（ck）74.3cm/株,产生较为明显的补偿生长,复水后,植株加快同化物积累速率、快速生。3天和9天干旱处理组低于对照,但差异不显著,产生等量补偿。L8275叶面积均大于或与对照一致,补偿效果较好。和尚头各处理株高均未显著变化,6天干旱组叶片的衰老速度与对照差异不大,叶片功能期较长,产生等量补偿,其他水分处理组叶片功能期缩短,12天干旱处理组最大叶面积较小。L9285的处理组12天干旱处理组的地上生物量低于对照组,长时间的水分胁迫使植株地上生物量下降。3天、6天和9天处理组地上生物量高于对照组,均等量。和尚头水分处理组中四个处理组的地上生物量均下降,D6较高,D3显著下降。（4）水分胁迫条件下,光合作用和蒸腾作用速率均显著降低,渗透调节物质含量迅速升高,保护酶活性迅速升高,复水后恢复,短期胁迫处理组恢复较快,且可以恢复到对照水平,产期胁迫组恢复滞后。光合特性方面,光合作用受抑制的程度较小,复水后迅速升高,但是光合速率和蒸腾速率的补偿作用均滞于复水时间。D9和D12处理由于胁迫历时增加,复水后补偿能力下降;短期水分处理组D3和D6的复水补偿效果较好。渗透调节物质含量在胁迫前后的动态变化表明,水分胁迫条件下,渗透调节物质含量上升,复水后下降,这一补偿效应随着胁迫时间延长逐渐降低,最终降至不补偿。3天到6天胁迫处理为最佳胁迫历时。从三种渗透物质的变化规律可以看出,现代品种抵御胁迫时,体内生理活动比较稳定,复水后恢复较快,通过各种生理过程相互协调,能够维持系统正常生长,复水后补偿效果较好。综上,两个品种的小麦的产量、生长参数、水分利用效率等均在3-6天水分胁迫复水后产生较好的等量补偿或超补偿,利于作物高效高产。其他水分胁迫组均产生等量补偿。现代六倍体品种表现出更高的耐旱性。纵向根系构型不利于作物生长及产量形成,耗水少,水分利用效率较高,分蘖能力及同化物积累均显著下降,横向根系构型对小麦的生长影响不显著。重度胁迫条件下的单侧根系分区灌溉与充分供水相比,使产量降低,WUE提高,均不显著,表明在较少灌水条件下,单侧根系分区交替复水仍可以产生等量补偿,利于作物的节水稳产。