水分不足是干旱半干旱地区农业生产的主要限制因子，这种环境下的农业生产必须以水分的高效利用为中心，为此，除采取工程、农艺措施以减少农田水分的径流、蒸发、渗漏损失外，提高作物本身的水分利用效率（WUE）应是实现作物高效用水的中心和潜力所在。本研究以不同倍性的小麦进化材料和不同玉米品种为材料，在盆栽、管栽和大田条件下，就作物根系行为（根系大小、分布、功能）、根冠关系对其WUE的影响进行了研究，同时以玉米杂交种户单四号为材料在盆栽条件下就N、P营养影响作物根冠关系从而调控其WUE的机理进行了研究。获得如下主要结果：1、在玉米上，叶片水分状况和根源ABA浓度共同控制玉米叶片的气孔行为，且根源ABA浓 度与气孔阻力的关系更为密切，木质部汁液pH也在调控气孔行为方面有作用，pH值的增 加降低了玉米叶片的气孔开度；玉米根源ABA浓度与其叶片的光合和蒸腾速率成抛物线关 系，但由于光合和蒸腾对根源ABA浓度反应的敏感性区间存在差异，因而玉米的叶片WUE 也与其根源ABA浓度成显著抛物线关系，过高或过低的根源ABA浓度均会降低玉米的叶 片WUE；在可以长期产生ABA的情况下，根源ABA浓度与玉米产量和WUE成显著负相 关关系，两者均随根源ABA浓度的增加而降低，且以子粒产量计的WUE对根源ABA浓 度的敏感性要大于以生物量计的WUE对根源ABA浓度的敏感性，虽然根源ABA浓度对 地上部生长的影响要大于对产量的影响；玉米根系生长与根源ABA浓度也成显著负相关关 系，但根、冠生长对根源ABA浓度的敏感性不同，其对根系生长的拟制要小于对冠层生长 的拟制。杂交种户单四号由于在干旱下有相对较低的根源ABA浓度，因而在叶片气体交换 能力、生物量、产量和WUE上均高于其相应亲本，干旱下单叶WUE分别较两个亲本高38％ 和33％，整株水平WUE分别高25％和17％。2、根系水力导度Lp是反映根系吸水能力的重要水力学参数，玉米叶片的光合和蒸腾速率均随 其Lp的增加而线性增加，Lp也与玉米叶片WUE成抛物线关系，过高或过低的Lp均会降 低玉米的叶片WUE，且这种关系存在品种间差异；而Lp与玉米生物量、产量和WUE均 成正相关关系，随Lp的增大而增加，杂交种产单四号与其亲本相比有较高的根系Lp。3、作物的根、冠大小对其水分利用有明显调控作用，在小麦2n→6n进化过程中，小麦根系大 小与其整株水平WUE成显著负相关，WUE随根重的增大而减小，地上部生物量与其整株 水平WUE成抛物线关系，过大或过小的冠部生长均会降低小麦的整株水平WUE，根冠比 与其WUE成负相关关系。这说明在小麦从2n→6n的进化过程中，根系生长存在着对WUE 不利的冗余，而这种根系生长的冗余随染色体倍性的增加而减小，从而使其整株水平WUE 增大。在玉米上，根重和生物量与其WUE成抛物线关系，过大的根系生长反而会降低玉米 的WUE，杂交种户单四号合适的根冠比、深层根系的较多分布有利于促高其水分利用。因11 地冠关系对作物水分刊用的调控 此过大的根系生K反而时水分高效利川付个利影响。4、在小麦从Zn－6n的进化过程中，随染色体倍件的增加，小麦的生物翁呈递增进化趋势，l（根 系生长则呈递减进化趋势（根重、根长、根系表面积均降低），根冠比也呈递减进化趋势，汁 因此造成小麦整株水平WUE呈递增进化趋势，WUE随小麦染色体倍性的增加而增加。5、所有二倍体材料中，以法国黑麦（染色体组型g）的WUE为最高，而以斯卑尔脱山羊草（BB） 的WUE为最低。在其根冠生长方面，冠层生长以法国黑麦为最大，以斯卑尔脱山羊草为最 小；而根系则以一粒小麦和斯卑尔脱山羊草为最大，以节节麦（DD）为最小，且四组材料根 系在土壤剖面的分布存在差异，5（）elf？以下，A、B两染色体组小麦的根重明显大于D、R组 小麦，A、BM组小麦的根冠比也明显大于D、R组小麦。可见，不同染色体组在控制小麦生 长和WUE方面的作用不同。6、N、P影响了干旱下玉米叶片的气体交换能力，表现为提高了干旱下玉米叶片的气孔导度和光 合速率，且N的作用要大于P的作用：N具有同时降低玉米叶片光合作用的气孔和非气孔限 制的作用，而P提高玉米光合则主要是由于降低了于旱下的非气孔限制。施用N、P明显改 变了干旱下玉米的根系行为，表现为降低了干旱下根源ABA浓度，也同时降低了其ZRs浓 度；N、P提高了玉米根系的水力导度，且N的作用要明显大于P的作用；促进了玉米的生 长，但由于P对玉米根系生长的较大促进作用，使得N降低了玉米的根冠比，而P提高了玉 米的根冠比。由于施用N、P对玉米根系行为和根冠关系的影响，因而明显提高了玉米的叶 片和整株水平WUE，且在严重干旱下P的促进作用更为明显。7、较大的根系、较高的根源ABA浓度是作物适应于旱的重要机制，但其对作物在于旱下生存的 重要性要大于其对生产力和水分利用的重要性，因此，通过人为措施减小根系生长、降低根