玉米的叶片功能性状、形态特征与产量对干旱和复水的响应与机制

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干旱是玉米生产的主要限制因素之一,在全球变化的背景下,干旱发生的频率和强度逐年增加。因此,研究干旱对玉米的影响尤为重要。目前关于不同干旱时期在不同干旱强度下的玉米叶片功能性状和形态特征的动态变化过程及其相互关系,以及叶片发育过程中不同叶龄和叶位的功能性状和形态特征对干旱和复水响应的研究甚少。本研究在辽宁省锦州市生态与农业气象中心进行,通过自动遮雨棚人工控水实验,设置5个灌溉方案,研究玉米叶片功能性状和形态特征对干旱和复水的响应过程及机制,为在全球变化背景下,探讨玉米抗旱机理提供理论依据,同时也可对玉米田间管理措施提供实践指导。研究结果表明:  不同水分处理之间,对于玉米叶片光合、荧光等生理生态指标来说,对照组的光合性能处在较高水平,而干旱处理的植株则具有较低的光合性能;在复水使得干旱解除后,光合能力有一定程度的恢复,但仍没有达到其对照的水平。从整个生长期来看,就同一处理而言,大部分时期中部叶片的光合性能较高,上部次之,下部最低;且中部表现出了较高的干旱适应性。  就植株生长和叶片形态指标来说,前期干旱对玉米营养生长的影响较大,复水虽然能缓解干旱带来的不利影响,但不能使之达到正常水平;而后期干旱对玉米生殖生长影响较大。其中,卷曲度在干旱控制期间明显增加,但复水后则明显下降,因此,卷曲度的变化可作为对干旱和复水响应的敏感性指标之一。  就相关性而言,各功能性状间,除PSⅡ的实际量子效率(ΦPSⅡ)和PSⅡ有效光化学量子产量(Fv/Fm)外,其它指标间多为正相关,而ΦPSⅡ和Fv/Fm本身二者呈正相关;形态特征参数间,株高与单株总叶面积呈显著正相关;功能性状和形态特征参数间多呈负相关。分析叶绿素相对含量(SPAD)和饱和光强下最大净光合速率(Asat)的相关性,发现随着生育期的进展,其相关性越来越显著,而干旱和复水处理也使其相关性变大。该研究结果可为进一步揭示玉米对干旱和复水的适应过程及其机制提供理论依据,也可为指导抗旱管理和田间节水灌溉提供依据。
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