中国农业科学 | 石河子大学农学院蒋桂英课题组探析不同抗旱性春小麦根系生长对干旱胁迫的响应及滴灌复水补偿效应

因全球气候变化，新疆地区干旱频发，尤其是春夏两季干旱发生频率和危害程度逐渐加强，不利于小麦的幼穗分化和产量形成，成为该地区小麦高产高效的重要限制因素。根系在植物-土壤关系中起到了关键的调控作用，干旱发生的时期、程度、时长等与作物根系形态特征和生理特性密切相关，影响根系的生长发育。分蘖至拔节期是小麦幼穗分化、根系发育的重要时期，是水分调控的关键时期。因此，探明新疆麦区分蘖和拔节期干旱复水后根系适应性及补偿效应变化的潜在机制，挖掘其生理节水潜力，对新疆小麦进一步节水高产具有指导意义。

近期，石河子大学农学院蒋桂英课题组完成的题为“不同抗旱性春小麦根系生长对干旱胁迫的响应及滴灌复水补偿效应”的研究论文在《中国农业科学》2023年第56卷24期正式发表。

蒋桂英课题组于2021—2022年采用土柱栽培法，以强抗旱性品种新春6号和弱抗旱性品种新春22号为材料，在分蘖和拔节期分别设置轻度（T1和T3，60%—65% FC，FC为田间持水量）、中度（T2和T4，45%—50% FC）干旱胁迫处理后滴灌复水，以常规滴灌为对照（CK，75%—80% FC），研究生育前期干旱胁迫下根系形态特征（根长密度（RLD）、根体积密度（RVD））、抗氧化系统（丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD））、渗透物质（脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS））及根系活力的时空变化特征，分析滴灌春小麦根系生长对干旱-复水的补偿效应。

田间种植示意图

结果显示，随干旱胁迫程度的增加，根长密度和根体积密度呈先增后降的变化趋势，轻度干旱（T1和T3）条件下，显著增加了20—60 cm土层的根长密度和根体积密度。各土层根系丙二醛含量随着胁迫程度的加剧呈上升趋势，而SOD、POD、脯氨酸及可溶性糖均随干旱程度加剧呈先升后降趋势，并随土层加深逐渐增大。T1处理复水后，根系形态特征、抗氧化酶活性、渗透物质、根系活力均达到最大值，进而提高产量，较其余处理增加2.77%—19.58%。

干旱胁迫对不同抗旱性春小麦品种根系丙二醛含量的影响

逐步回归分析表明，根体积密度和可溶性糖是决定产量的重要因素，根长密度、SOD和可溶性糖是对新春6号抗旱性影响较为显著的指标，根长密度、丙二醛含量以及POD是对新春22号抗旱性影响较为显著的指标。

不同抗旱性春小麦根系形态、生理指标与胁迫程度的逐步回归分析

春小麦在分蘖和拔节期维持60%—65%田间持水量，滴灌复水后会增加根系在20—60 cm土层的分配比例，提高根系清除活性氧及渗透调节能力，延缓根系衰老，改善根系生理特性，进而提高产量。

该研究获得国家自然科学基金（32060422）、国家级大学生创新创业训练计划（202210759001）、南疆重点产业创新发展支撑计划（2021DB010）的资助。论文链接：《不同抗旱性春小麦根系生长对干旱胁迫的响应及滴灌复水补偿效应》

引用本文：

王荣荣, 陈天鹏, 尹豪杰, 蒋桂英. 不同抗旱性春小麦根系生长对干旱胁迫的响应及滴灌复水补偿效应[J]. 中国农业科学, 2023, 56(24): 4826-4841.WANG RongRong, CHEN TianPeng, YIN HaoJie, JIANG GuiYing. Response and Drip Irrigation Re-Watering Compensation Effect of Spring Wheat Roots to Drought Stress with Different Drought Tolerance Varieties[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(24): 4826-4841.