不同红小豆品种幼苗对干旱胁迫的生理响应

为筛选红小豆(Phaseolus angularis Linn.)幼苗抗旱性鉴定指标,采用盆栽控水方法,对红小豆3个品种‘保红947’、‘东北大红袍’、‘晋小豆5号’进行了苗期形态特征及根系生理生化特性的研究。结果表明:干旱胁迫抑制了红小豆3个品种植株的生长;重度干旱胁迫下,3个品种光系统Ⅱ(PSⅡ)的潜在活性(可变荧光/初始荧光,Fv/Fo)、最大光化学效率(可变荧光/最大荧光产量,Fv/Fm)、株高、叶面积、茎粗、根鲜重、根系活力、可溶性蛋白质含量等指标均随干旱胁迫强度的增加呈明显下降趋势,根冠比、根系脯氨酸(Pro)含量、可溶性糖含量、SOD活性、POD活性、MDA含量等指标随着干旱胁迫强度的增加呈明显上升趋势。综合各项生理指标,‘东北大红袍’在干旱胁迫下能保持相对较优的生理状态,抗旱性最强。通过主成分分析表明,株高、叶面积、茎粗、主根长、根鲜重、最大光化学效率、根系活力、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、SOD活性、MDA含量等生理生化特性可作为鉴定红小豆苗期抗旱性的指标。

水氮耦合对红小豆根系生理生态及产量的影响

采用盆栽称重全生育期控水法研究了不同水分（干旱胁迫与正常灌水）和施氮（纯氮用量分别为0 g·kg^-1、0.1 g·kg^-1、0.3 g·kg^-1）组合处理对红小豆根系生理生态指标及产量的影响,为红小豆在黄土高原高产优质栽培提供理论依据。结果表明：1）在干旱胁迫条件下,红小豆苗期株高、茎粗、地上部干重、总根长、根表面积、根系体积、根系平均直径、最大根长、根系干重、壮苗指数、根系可溶性蛋白质含量,开花结荚期净光合速率、蒸腾速率、气孔导度以及成熟期豆荚横径、单荚重、单荚粒数、百粒重均随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势,除根表面积和荚横径外,0.1 g·kg^-1施氮处理各指标均显著高于其他处理;根系SOD和POD活性随施氮量的增加而增加,0.3 g·kg^-1施氮处理与其他处理间差异显著;根系可溶性糖含量随施氮量的增加呈先降低后升高的趋势,0.1 g·kg^-1施氮处理显著低于其他处理;但根系MDA含量、豆荚荚长和单株荚数对氮素并不敏感。在正常灌水条件下,最大根长随施氮量的增加而降低;根系SOD、POD活性和气孔导度随施氮量的增加而增加,且0.3 g·kg^-1施氮处理显著高于其他处理;根系MDA含量和可溶性糖含量随施氮量的增加呈先降低后升高的趋势,0.1 g·kg^-1施氮处理显著低于其他施氮处理;单株荚数对氮素不敏感外,其余各豆荚性状和产量指标均随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势,且除荚横径外,0.1 g·kg^-1施氮处理各豆荚性状和产量指标显著高于其他处理。2）在相同施氮条件下,随着灌水量的增加,除根系SOD和POD活性、根系可溶性糖和可溶性蛋白质含量降低,根系MDA含量、荚横径和单株荚数对水分不敏感,其余各指标均呈增加趋势,且除茎粗、地上部干重、根系平均直径、根系可溶性蛋白质含量、荚长和单荚粒数外,不同水分处理间差异均达显著水平。3）无论水分条件如何,0.1 g·kg^-1的施氮处理下红小豆产量最高,与其他施氮处理相比,在干旱胁迫和正常灌水条件下的增产幅度分别为95.2%-118.3%和63.8%-137.1%;在施氮量一定的情况下,正常灌水处理比干旱胁迫处理增产84.5%-198.7%。研究表明,合理的水氮管理有利于红小豆植株的生长发育和产量形成,红小豆在旱薄胁迫并存的山西黄土高原丘陵区更适合在低水中肥条件（土壤含水量保持在田间持水量的35%-45%,施纯氮量为0.1 g·kg^-1）下种植。

化学调节物质浸种对不同水分条件下苦荞生长及其生理特性的影响

以‘黑丰一号’苦荞为材料,采用盆栽试验,研究了硫酸锌、硫酸锰、水杨酸及脯氨酸等4种化学调节物质浸种对正常灌水及干旱胁迫下苦荞生长的影响,探索提高苦荞抗旱性的最佳化学调控物质。结果表明:(1)在正常水分条件下,用化学调节物质浸种可不同程度提高苦荞幼苗的叶面积、株高、总根长、根表面积、根体积、壮苗指数、叶片相对含水量、叶绿素含量、游离脯氨酸含量、可溶性糖含量、根系活力、SOD活性、POD活性以及光合速率;其中用硫酸锌的浸种效果最好,其次为水杨酸,二者与对照均达极显著差异,而叶片相对电导率、MDA含量较对照明显下降;硫酸锌和水杨酸浸种使苦荞比对照的单株穗数分别增加31.8%和21.0%,单株粒数增加38.0%和28.9%,百粒重提高8.9%和4.2%。(2)干旱胁迫与正常水分条件下相比,各调节物质浸种处理的苦荞幼苗叶面积、茎粗、总根长、根表面积、根体积、根重、叶片相对含水量、叶绿素含量、游离脯氨酸含量、可溶性糖含量、根系活力、SOD活性、POD活性以及光合速率均有所降低,但不同处理的下降幅度不同,其中以清水浸种(对照)的下降幅度最大;但叶片相对电导率和MDA含量明显上升,而且以清水浸种的上升幅度最大。(3)干旱胁迫下,硫酸锌和水杨酸浸种与对照相比,二者分别使苦荞叶片SOD活性、POD活性、光合速率、叶面积、总根长、叶绿素含量、根系活力均极显著提高,其中叶片相对含水量分别提高79.9%和70.9%,游离脯氨酸含量分别提高32.2%和36.6%,可溶性糖含量上升66.0%和43.9%,株穗数、株粒数、百粒重分别增加38.6%和36.2%、40.4%和39.0%、10.7%和6.9%。研究表明,在正常水分条件和干旱胁迫下,利用化学调节物质浸种均可显著提高苦荞的光合生理特性及其抗旱性,而且硫酸锌和水杨酸的处理效果更好。

不同抗旱性小豆根系对干旱-复水的生理生态响应

为了探究不同抗旱性的小豆品种根系对于干旱-复水的生理生态响应规律,以京农2号、遵化红和B1783为试验材料,研究了干旱胁迫和复水处理对根系形态、根系活力、根系抗氧化酶活性、根系的丙二醛(MDA)、可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量的影响。结果表明:干旱胁迫对小豆的根系造成了不同程度的损害,引起了小豆根干重、主根长、根系活力、根系可溶性蛋白质含量显著下降,3个品种中京农2号的下降幅度最小,重度干旱胁迫(SS)下降幅分别是8.82%、12.15%、18.83%和15.80%,复水后,各指标值存在不同程度的回升,但仍低于对照;根系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性升高,京农2号的增幅最大,SS处理下增幅分别是15.02%、86.76%、37.70%;根系MDA、可溶性糖和脯氨酸含量随着干旱胁迫程度的加深而升高,且品种的抗旱性越强,增加量越大,复水后有所恢复但未达到对照水平。不同抗旱性小豆的干旱-复水后的恢复能力存在较大差异,整体表现为抗旱能力越强的小豆品种,干旱-复水后的恢复能力也越强。