Abstract Water and fertilizer are major factors affecting maize (Zea mays L.) yield on the Loess Plateau of China. To determine the effects of zinc (Zn) fertilizer on maize yield and water-use efficiency (WUE) under different soil water conditions, a field experiment was conducted using cultivar Zhengdan 958. The effects of Zn (0, 20, 50, and 80 kg ha−1 ZnSO4) on maize transpiration, leaf relative water content (RWC), root morphological characteristics, root hydraulic conductance (RHC), yield and WUE under rainfed conditions (well-watered, WW) or rainout shelter conditions (drought stress, DS) were assessed. Compared with the zero-Zn controls under the respect water treatments, the chlorophyll content, stem sap flow rate (SFR) and RHC in response to Zn increased by 8%, 30% and 177%, respectively, at 20 kg ha−1 of Zn under WW and 18%, 46% and 52%, respectively, at 50 kg ha−1 under DS. Compared with those in the controls, leaf RWC in response to 50 kg ha−1 Zn under DS and 20 kg ha−1 under WW increased significantly. Zn fertilizer increased grain yield (GY) by 12.5% and 7.5% and WUE by 11% and 6.5% at 50 kg ha−1 under DS and 20 kg ha−1 under WW, respectively, relative to the controls without Zn. These results suggest that in the alkaline soil area of Loess Plateau, 50 kg ha−1 Zn can effectively improve water absorption capacity of maize, thus increasing yield and WUE under DS, while 20 kg ha−1 is sufficient under WW.

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不同土壤水分条件下锌肥对玉米产量和水分利用效率的影响

摘要 水肥是影响黄土高原玉米（Zea mays L.）产量的主要因素。为确定不同土壤水分条件下锌（Zn）肥对玉米产量和水分利用效率（WUE）的影响，以品种郑单958进行田间试验。锌（0、20、50和80 kg ha−1 ZnSO4) 对玉米蒸腾作用、叶片相对含水量 (RWC)、根系形态特征、根系导水率 (RHC)、产量和雨养条件（充足浇水，WW）或雨棚条件（干旱胁迫、 DS) 进行了评估。与相应水处理下的零锌对照相比，20 kg ha-1 的叶绿素含量、茎液流速 (SFR) 和 RHC 对 Zn 的响应分别增加了 8%、30% 和 177%。 WW 和 18%、46% 和 52% 下的 Zn，分别为 50 kg ha-1 在 DS 下。与对照相比，DS下50 kg ha-1 Zn和WW下20 kg ha-1的叶片RWC显着增加。相对于不含锌的对照，在 DS 下 50 kg ha-1 和 WW 下 20 kg ha-1 下，锌肥分别使谷物产量 (GY) 增加了 12.5% 和 7.5%，WUE 增加了 11% 和 6.5%。这些结果表明，在黄土高原碱性土壤区，50 kg ha-1 Zn 可以有效提高玉米的吸水能力，从而增加DS 下的产量和WUE，而WW 下20 kg ha-1 就足够了。相对于不含锌的对照，DS 下 50 kg ha-1 和 WW 下 20 kg ha-1 分别为 5%。这些结果表明，在黄土高原碱性土壤区，50 kg ha-1 Zn 可以有效提高玉米的吸水能力，从而增加DS 下的产量和WUE，而WW 下20 kg ha-1 就足够了。相对于不含锌的对照，DS 下 50 kg ha-1 和 WW 下 20 kg ha-1 分别为 5%。这些结果表明，在黄土高原碱性土壤区，50 kg ha-1 Zn 可以有效提高玉米的吸水能力，从而增加DS 下的产量和WUE，而WW 下20 kg ha-1 就足够了。