Effects of drought stress on root growth characteristics of peanut during mid-to-late growth stages

Abstract

花生是较耐旱的经济和油料作物, 长期少雨或季节性干旱是限制花生产量提高的重要环境因子, 也是花生收获前黄曲霉素感染的重要因素。根系是植物吸水的主要器官, 不同土壤水分状况下植物的根系构型可能会表现出显著差异, 进而影响植物根系吸收养分和水分的能力。研究不同土壤水分状况下花生根系形态的发育特征与抗旱性的关系对进一步理解花生的水分吸收、运输、利用和散失机制以及培育抗旱性花生具有非常重要的作用。为明确不同抗旱性花生品种的根系形态发育特征, 探讨其根系形态发育特征对不同土壤水分状况的响应机制, 在防雨棚旱池内进行土柱栽培试验, 研究抗旱型花生品种"花育22号"和干旱敏感型花生品种"花育23号"生育中后期根系生长特征及其对干旱胁迫的响应。设置正常供水和中度干旱胁迫(分别控制土壤含水量为田间持水量的80%~85%和45%~50%)2个水分处理, 分别在花针期、结荚期和饱果期进行取样,根长、根表面积和体积扫描后通过WinRhizo Pro Vision 5.0a程序进行分析; 收获时测定产量和抗旱系数(干旱胁迫处理与正常供水处理下产量之比)。结果表明, "花育22号"具有较高的产量和抗旱系数, "花育23号"对干旱胁迫的适应性小于"花育22号"。抗旱型品种"花育22号"具有较大的根系生物量、总根长和根系表面积, 且深层土壤内根系表面积和体积大于"花育23号"。与正常供水处理相比, 干旱胁迫显著降低2个品种花针期的根系总根长、根系总表面积和总体积, 对结荚期和饱果期根系性状无显著影响; 干旱胁迫增加2个品种生育中后期40 cm以下土层内的根长密度分布比例、根系表面积和体积, 但"花育23号"各根系性状增加幅度小于"花育22号"。干旱胁迫处理下20~40 cm和40 cm以下土层内根系表面积和体积分别与总根长、总表面积和总体积呈显著或极显著正相关, 而正常供水处理下0~20 cm土层内根系表面积和体积与整体根系性状表现极显著正相关。总体而言, 具有较大根系和深层土壤内较多的根系分布是抗旱型花生的主要根系分布特征; 土壤水分亏缺条件下, 花生主要通过增加深层土壤内根长、根系表面积和体积等形态特性调节植株对水分的利用。