階段性干旱對夏玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

徐英陳立成李曼華陳辰

（1 夏津縣氣象局，德州 253200；2 曲阜市氣象局，濟(jì)寧 273100；3 山東省氣候中心，濟(jì)南 250031）

階段性干旱對夏玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

徐英1陳立成2李曼華3陳辰3

（1 夏津縣氣象局，德州 253200；2 曲阜市氣象局，濟(jì)寧 273100；3 山東省氣候中心，濟(jì)南 250031）

本試驗通過可移動遮雨棚對大田夏玉米不同生長階段土壤濕度進(jìn)行定量控制，分析了拔節(jié)—抽雄和抽雄—成熟期干旱脅迫對玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量構(gòu)成等要素的影響。結(jié)果表明，玉米受干旱脅迫后，植株生長發(fā)育受到抑制，產(chǎn)量明顯降低。拔節(jié)—抽雄期干旱對玉米營養(yǎng)生長階段植株性狀的影響較大；抽雄—成熟期干旱對玉米營養(yǎng)生長的影響相對較小，但對產(chǎn)量影響較大，其中穗長、穗粒數(shù)、穗總重和穗粒重較對照處理均顯著減小，穗粗、禿尖比及百粒重變化不顯著。

干旱，夏玉米，生長發(fā)育，產(chǎn)量

山東是我國玉米主要產(chǎn)區(qū)之一，也是各類氣象災(zāi)害的多發(fā)地區(qū)，其中干旱不僅影響玉米的播種出苗，對玉米的生長發(fā)育及產(chǎn)量形成也可造成嚴(yán)重影響[1-3]，是造成玉米產(chǎn)量不高、不穩(wěn)的主要原因。

玉米不同生育期的需水情況不同，不同階段的干旱對玉米生長會有不同程度的抑制作用[4]。有關(guān)干旱對玉米影響的研究前人已做了不少工作[5-8]。多數(shù)研究得出，干旱脅迫不利于玉米的生長發(fā)育，光合性能受到抑制，不利于干物質(zhì)積累，進(jìn)而導(dǎo)致玉米產(chǎn)量降低。但受限于大田條件下土壤水分不易控制，多數(shù)試驗是在盆栽條件下進(jìn)行；并且對不同等級干旱影響下不同生育階段內(nèi)玉米的響應(yīng)特征研究較少。本試驗在大田條件下，利用可移動遮雨棚排除降水影響，對土壤濕度進(jìn)行定量控制，研究了不同生育階段干旱對夏玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響，從而為通過提高農(nóng)田管理的水平，科學(xué)應(yīng)對夏玉米不同生育時期干旱所帶來的負(fù)面影響，實現(xiàn)夏玉米高產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試驗設(shè)計

本試驗以鄭單958為供試材料，試驗地設(shè)在夏津縣北城街道辦事處羅莊村（116°01＇E，36°59＇N），土壤類型為粘質(zhì)砂壤土，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均降水量492.1mm，平均氣溫13.1℃。

本試驗共有3個處理，分別為C1（拔節(jié)—抽雄期土壤相對含水量控制在40%以下，其他時期均在自然條件下生長）、C2（抽雄期—成熟期土壤相對含水量控制在40%以下，其他時期均在自然條件下生長）和CK（全生育期土壤相對含水量在75%左右）。每個處理設(shè)3個重復(fù)，隨機(jī)排列，每個重復(fù)面積為28m2，播種行距50cm，株距35cm，播種密度為4000株/畝（1畝≈666.7m2），播種深度4～7cm。各重復(fù)四周均用防水塑料膜隔開，防

止水分側(cè)滲；各處理間放置200cm的隔離帶，以防止處理間土壤水分水平交換的影響。于2012年6月16日播種，與當(dāng)?shù)赜衩撞シN時間一致。播種前進(jìn)行適當(dāng)灌溉，保證底墑充足，后期為準(zhǔn)確控制土壤相對濕度，播種后每隔7天調(diào)查一次0～50cm土壤含水量，根據(jù)需要對土壤濕度進(jìn)行定量控制。

1.2 觀測項目與方法

發(fā)育期觀測：在玉米生長期內(nèi)記錄不同處理發(fā)育進(jìn)程。

株高觀測：在拔節(jié)期、抽雄期、吐絲期測定植株高度，觀測采用定株觀測，每個重復(fù)取3株。

生長量測定：在主要發(fā)育期（七葉、拔節(jié)、抽雄、乳熟、成熟）測定葉面積，利用烘干法測定地上部分器官干物重（黃葉、綠葉、莖、果穗），每個重復(fù)取3株。

產(chǎn)量結(jié)構(gòu)分析：在玉米收獲后，自然風(fēng)干，進(jìn)行產(chǎn)量結(jié)構(gòu)分析，分別測定各小區(qū)果穗長（cm）、果穗粗（cm）、穗粒數(shù)、百粒重（g）等產(chǎn)量構(gòu)成要素。

以上測定項目的具體測定方法均按照農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范進(jìn)行。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對玉米生長發(fā)育的影響

2.1.1 對株高的影響

干旱處理后，研究區(qū)玉米植株生長受到抑制，玉米株高降低。由圖1可以看出拔節(jié)—抽雄期干旱（C1）的玉米株高最小，抽雄后干旱（C2）的玉米株高低于對照區(qū)（CK）。與CK相比，C1玉米株高明顯降低，變化幅度高達(dá)34.7%；C2與CK相比，玉米株高差異較小，降低幅度僅為4.4%。結(jié)果表明，拔節(jié)期水分不足，對玉米株高影響非常大，而抽雄后，玉米株高雖會受到水分的影響，但影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于拔節(jié)期。這與白向歷等[9]利用盆栽試驗研究不同生育時期水分脅迫對玉米生長發(fā)育的影響，得出玉米拔節(jié)期水分脅迫對株高影響最為顯著的結(jié)論一致。

圖1 不同時期干旱脅迫對玉米株高的影響

2.1.2 對葉面積的影響

由圖2可以看出，玉米單株葉面積隨生長時間的推移呈“S”型曲線變化，干旱脅迫處理后植株葉面積呈減小趨勢，且拔節(jié)—抽雄期干旱影響大于抽雄—成熟期干旱?？傮w上，對照區(qū)葉面積最大，C1處理的玉米葉面積最小，單株葉面積為2897.7cm2，C2干旱處理的玉米單株葉面積為4667.5cm2。這與鮑巨松等[10]研究得出干旱對玉米葉片生長不利，隨著水分脅迫增強(qiáng)，葉片萎蔫卷縮，綠葉面積逐漸減少，以及劉樹堂等[11]試驗表明隨著土壤水分脅迫加劇，單株葉面積大幅下降的結(jié)論一致。C1與CK相比，單株最大葉面積減少比例高達(dá)41.0%；而C2與CK相比，單株最大葉面積相差不大。這與紀(jì)瑞鵬等[12]研究得出拔節(jié)—吐絲期為營養(yǎng)生長與生殖生長并行階段，葉面積受干旱脅迫的影響相對較小有所不同。

2.1.3 對干物重的影響

圖2 不同時期干旱脅迫下玉米葉面積的變化

圖3 不同時期干旱脅迫對玉米干物重的影響

由圖3可以看出，受干旱脅迫的玉米植株長勢明顯較CK處理差，且C1處理較C2處理影響大，C1和C2處理下玉米干物重分別為98g和159g，較CK分別減少56%和29%。劉樹堂等[11]研究得出水分脅迫導(dǎo)致同化

物代謝源受阻，干物質(zhì)積累量大幅減少；白莉萍等[13]試驗表明水分脅迫無論輕重均對玉米生長發(fā)育不利，導(dǎo)致玉米生物產(chǎn)量大幅降低。本試驗結(jié)果表明干旱對玉米干物質(zhì)的積累不利，拔節(jié)—抽雄期發(fā)生干旱較抽雄后干旱對玉米干物重的不利影響更為嚴(yán)重。

表1 不同時期干旱脅迫對玉米穗部性狀及產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

2.2 干旱脅迫對玉米果穗性狀和產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

由表1可以看出，干旱處理后，玉米穗長、單株穗粒數(shù)、穗總重以及穗粒重均小于CK處理，干旱脅迫不利于產(chǎn)量形成。經(jīng)方差分析得出，C1和C2處理下，玉米穗長、單株穗粒數(shù)、穗總重以及穗粒重的減少均達(dá)顯著水平（P＜0.05）。干旱對玉米穗粗、禿尖比以及百粒重影響較小，雖然穗粗和百粒重有減小趨勢，禿尖比有增加趨勢，但處理間差異不顯著（P＞0.05）。

王鵬文等[14-15]研究表明，干旱脅迫使果穗長度縮短，穗粒數(shù)減少；白向歷等[9]認(rèn)為干旱對穗粗影響顯著，對禿尖比的影響不大；劉樹堂等[11]認(rèn)為，干旱對穗粗影響不顯著，而對禿尖比的影響較大。本試驗結(jié)論與以上有所不同，本研究得出干旱處理后玉米穗長、單株穗粒數(shù)、穗總重以及穗粒重均小于CK處理，穗粗、禿尖比以及百粒重所受影響不大。對比C1和C2兩個處理的影響，C2對玉米穗長、禿尖比、穗粒數(shù)、穗總重以及穗粒重的影響相對較大，而C1對穗粗、百粒重的影響較大。

3 結(jié)論與討論

干旱脅迫對玉米的生長發(fā)育與產(chǎn)量形成均產(chǎn)生明顯影響，不同發(fā)育階段對干旱脅迫的反應(yīng)不同。分析玉米不同生育時期對水分的不同敏感程度，為玉米生產(chǎn)中抗旱對策的選擇提供科學(xué)依據(jù)，實現(xiàn)玉米的高產(chǎn)有很大積極意義。

（1）采用遮雨棚控制的大田試驗方法，得出了拔節(jié)—抽雄期和抽雄—成熟期干旱脅迫對玉米生長發(fā)育有不利影響。干旱處理后，研究區(qū)玉米植株生長受到抑制，玉米株高降低，相比抽雄—成熟期，拔節(jié)—抽雄期水分脅迫對株高影響較大；相比對照區(qū)，干旱區(qū)植株葉面積減少，且拔節(jié)—抽雄期干旱影響大于抽雄—成熟期干旱；干旱對玉米干物質(zhì)的積累不利，拔節(jié)—抽雄期發(fā)生干旱較抽雄后干旱的不利影響更為嚴(yán)重。

（2）干旱處理后，玉米穗長、單株穗粒數(shù)、穗總重以及穗粒重均小于對照。經(jīng)方差分析得出，拔節(jié)—抽雄期干旱和抽雄—成熟期干旱處理下，玉米穗長、單株穗粒數(shù)、穗總重以及穗粒重的減少均達(dá)顯著水平（P＜0.05）；玉米穗粗、禿尖比以及百粒重變化不顯著（P＞0.05）。

（3）與抽雄—成熟期干旱相比，拔節(jié)—抽雄期干旱脅迫對玉米株高、葉面積以及干物質(zhì)積累的不利影響更加明顯，生長后期玉米植株性狀部分得到恢復(fù)，生殖生長階段所受的影響降低，玉米穗粒數(shù)、穗總重以及穗粒重有所增加。抽雄—成熟期干旱脅迫下，雖然玉米營養(yǎng)生長所受影響相對較小，但對玉米籽粒授粉結(jié)實以及后期籽粒灌漿均極為不利，籽粒敗育嚴(yán)重，減產(chǎn)較大。

本試驗玉米生長環(huán)境比盆栽試驗更接近大田，但試驗僅對兩段時期進(jìn)行了水分控制，未設(shè)計玉米生長前期水分處理，試驗設(shè)計還有待進(jìn)一步細(xì)化及深入。

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Effects of Phased Drought on the Growth Development and Grain Yield of Summer Maize

Xu Ying1, Chen Licheng2, Li Manhua3, Chen Chen3
(1 Xiajin Meteorological Bureau, Dezhou 253200 2 Qufu Meteorological Bureau, Jining 273100 3 Shandong Climate Center, Jinan 250031)

In this paper, an experiment was conducted to study the impact of drought on the growth and the production of maize at the jointing-tasseling stage and the tasseling-mature stage. The soil moisture was controlled quantitatively in different growth periods by the movable water-proof canopy. The result shows that: compared with the suitable water treatment, the growth and development of maize were restrained by drought, and the yield decreased signif i cantly. Compared with the drought at the jointing-tasseling stage, the drought at the tasseling-mature stage has less effect on the growth of nutritional organ, but has a greater inf l uence on yield. The ear length, grain number per ear, ear dry mass and grain mass per ear decreased signif i cantly, but the changes of ear diameter, length of bare tip and 100-kernel mass were insignif i cant compared with the suitable water treatment.

drought, summer maize, growth and development, yield

10.3969/j.issn.2095-1973.2014.04.009

2013年10月14日；

2014年1月8日

徐英（1962—）， Email：13792200718@163.com

陳辰（1988—），Email：beibei1988820@163.com

資助信息：公益性行業(yè)（氣象）科研專項（GYHY201006041）