施肥可使作物增产 ,补偿干旱条件下作物生长受抑和产量降低的不良效应 ,在抗旱栽培和提高水分利用率方面发挥重要作用 。
1 施肥补偿干旱条件下作物生长受抑的不良效应
地上部。施用 N、P、K肥,增加 N、P、K素营养 ,能够补偿水分胁迫下作物表现出的叶面积减小、叶片伸展缓慢和产量下降等不良效应 ,促进干物质生产 。在水分胁迫下 N、P施用量对小麦产量的影 响呈抛物线形分布,且 N肥和 P肥最佳施用量随另一方施用量增加而降低 ,随水分胁迫加剧 ,施用 N肥效果逐渐降低 ,而施 P肥 的效 应增 大 ,因此在 水分 胁 迫 下增 施 P肥 可 缓解 干旱 对产 量 的不 利 影 响 。
地下部。在不同土壤水分状况下施肥对地下部根系发育的作用效果不同 ,在旱地条件下适量施用 N、
P肥。一方面可增加单株次生根条数 ,另一方面还增加根系生物总量和深层根系的数量 ,并能提高根系活力。相对于施 N肥而言,施 P肥对根系发育的促进作用更为明显。N、P配合施用,比单一施用 N肥或 P肥促进根系发育的效果更为显著 与施 N 肥相 比,施 P肥能显著促进根系发育 ,加速根系生长,提高根干物质量:尤其在土壤严重干旱(土壤相对含水量为 40%)时其增效作用更为显著
根/冠比值施N肥可降低干旱条件下根/冠比值,说明高N对地上部的促进作用大于对地下部的促进作用。
2 施肥改善干旱条件下作物生理功能
2.1 光合作用
干旱条件下小麦叶片气孔阻力增加 ,叶肉光台活性降低 ,叶绿素含量减少 ,光合作用下降,这种光台速率(Pn)的明显下降主要是中度 以上的土壤干旱(土壤 相对含水量为 40%~25%) 。施 N肥对 干旱条件下叶片光台速率的影响与干旱程度、施 N肥水平有密切的关系。与不施N肥相比,施用 N肥能提高干旱条件下叶片的光合速率。干旱条件下光合速率随施N肥量增加而增大,严重干旱条件下施用N肥影响光合速率的主要因素不是气孔 ,而是叶肉光合能力。在干旱条件下的光合速率主要受制于非气孔 因素,此时使用N肥可加剧干旱对叶绿体光合能力的抑制:在旱地条件下1次施用N肥,能增大叶面积 ,提高功能叶片的叶绿素、总糖和可溶性糖含量 ,这是施N肥增加叶片同化物的一个佐证 。施P、K肥增加干旱条件下叶片的叶绿素含量,降低叶片CO2补偿 点 ,提高单叶光速率。
2.2 水分状况
施用化肥和有机肥可提高土壤肥力,明显提高植株水势 ,随土壤肥力提高,植物水有效性相应增加 。这表明施肥在一定程度上可缓解干旱对植物的胁迫伤害 。
2.3 渗透调节
施肥能提高干旱条件下植物叶片的渗透调节能力,这样作物本身通过降低渗透势使叶片维持一定的膨压,以利于干旱条件下叶片的正常生理代谢进行。从渗透调节物质E看水分胁迫下单独施用N、K肥和混施能提高叶片中脯氨酸含量 。通过对室内培养的玉米幼苗营养液中有无 P的效应研究表明 ,在渗透胁迫下有 P处理者大量积累渗透物质(可溶性糖、蔗糖、游离氨基酸和脯氨酸)的时 间较无 P处理滞后约 3d左右 ,维持较 高渗透物质积累量的时间较长,表明P对促进作物适应干旱胁迫及御旱性有显著的作用。
2.4 蒸腾与蒸发
施用 N、P肥可促进地上部发育,增加植株蒸腾量,减少土壤水分蒸发量,随土壤含水量的下降,高N和中 N条件下叶片的气孔导度和蒸腾速率下降很快 ,而低N叶片则下降较慢。在严重水分胁迫下(30%和 25%的土壤毛管持水量),高N和中N叶片的气孔导度和蒸腾速率反而小于低N叶片说明施N肥提高了植物叶片对水分胁迫的敏感性,即提高了气孔的调节能力。但在土壤严重干旱条件下N营养引起蒸腾蒸发量明显下降,表现为负作用 ,P营养则为正作用,只是效果不及轻度干旱或不干旱的情况。同时施P肥植物叶片蒸腾速率低,日变化的双峰现象减弱,这种情况一方面加大了土壤根系一空气的水势梯度,便于植物执干燥的土壤中吸收水分;另一方面增加了植株的失水量,不利于维持水分,再加上施肥后植株叶面积增大,蒸腾 耗水量高 。
2.5 N代谢
水分胁迫时施N肥有利于提高植物叶片的硝酸还原酶活性,从而有利于土壤中 NO3-N向NH4-N的转化,有利于植物对N的利用,且降低蛋白酶、肽酶及核糖核酸酶活性,使蛋白质和RNA保持在较高的水平,减缓N代谢紊乱。
2.6 其他生理指标
在渗透胁迫的初期和渗透胁迫程度轻时,植物根系中无机磷含量高于对照,但根系活力则随胁迫程度的
加重而降低,而施用P肥能明显提高根系比表面积,降低根系呼吸速率。干旱时施K植株叶片细胞透性低于未施K者,表明施K提高植物抗旱性。但严重干旱条件下施用N肥多时增大细胞膜透性,表明过量施用肥对植 株的发育并不利 。