張作合 周利軍 孔凡丹

（綏化學(xué)院農(nóng)業(yè)與水利工程學(xué)院 黑龍江綏化 152061）

玉米苗期干旱拔節(jié)期復(fù)水補(bǔ)償效應(yīng)試驗(yàn)研究

張作合 周利軍 孔凡丹

（綏化學(xué)院農(nóng)業(yè)與水利工程學(xué)院 黑龍江綏化 152061）

通過(guò)盆栽試驗(yàn)，玉米苗期受旱拔節(jié)期復(fù)水，研究復(fù)水后的株高的動(dòng)態(tài)變化、干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)變化及干物質(zhì)與根冠比之間的關(guān)系。結(jié)果表明：復(fù)水補(bǔ)償效果最明顯的是輕度干旱和適氮處理，對(duì)干物質(zhì)積累量最有利時(shí)根冠比較低，適量的增加施氮量可以加速干物積累速度，輕度受旱可以使干物質(zhì)積累的最大值增加。

水肥耦合；干旱；復(fù)水；玉米

干旱已成為限制農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要因素，春旱會(huì)造成玉米減產(chǎn)。生物產(chǎn)量是重要指標(biāo)，它是作物高產(chǎn)提高的基礎(chǔ),通過(guò)合理的水肥配比可以調(diào)控生物產(chǎn)量，玉米的產(chǎn)量與水分和養(yǎng)分的供應(yīng)有直接的關(guān)系[1]。水分脅迫在拔節(jié)期結(jié)束后，植株由于前期干旱所減少的生長(zhǎng)量可快速地得到彌補(bǔ)。在苗期適當(dāng)干旱，對(duì)玉米根系的發(fā)育有促進(jìn)作用，可以提高玉米的抗旱能力[2]。國(guó)內(nèi)有大量的研究，王進(jìn)軍等[3]研究表明:適量增加氮肥使用量可加快玉米干物質(zhì)積累速率，進(jìn)而提高產(chǎn)量。孫彩霞[4]等實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明根的干物質(zhì)量及根冠比在苗期和拔節(jié)期受旱均有明顯的下降,這幾個(gè)指標(biāo)變化的規(guī)律性強(qiáng)，可以作為抗旱性鑒定指標(biāo)。許多研究工作在水分協(xié)迫和養(yǎng)分虧缺對(duì)作物的影響方面進(jìn)行大量研究[5-10]，取得了許多重要的研究成果，對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐具有指導(dǎo)意義。本文針對(duì)黑龍江省西部春旱問(wèn)題，對(duì)玉米的株高、干物質(zhì)及根冠比的變化情況進(jìn)行研究，分析了不同處理拔節(jié)期復(fù)水補(bǔ)償效果，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

一、材料與方法

（一）試區(qū)概況。在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗(yàn)站內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。試區(qū)全年平均氣溫4.9度，無(wú)霜期143天，多年平均降水量為458.5 毫米，雨量集中在7～9月，春季降雨少，干燥風(fēng)大，易形成春旱。

供試土壤為黑土，土壤基本性狀為：速效氮115.82mg/kg、速效磷54.3mg/kg、速效鉀182.6mg/kg、全氮1.45g/kg、全磷0.78g/kg、全鉀20.76g/kg、有機(jī)質(zhì)28.56g/kg、pH6.52，土壤最大田間持水量為34.72%。

（二）試驗(yàn)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)兩個(gè)因素分別是灌水量和施氮量，苗期不同灌水量處理見表1。施氮設(shè)置0.05、0.18、0.30g/kg三個(gè)水平,低氮N1、中氮N2、適氮N3。所有處理的磷肥與鉀肥作為基肥施入，P2O5：0.125g/kg，K2O：0.2g/kg，每個(gè)處理重復(fù)10次。

試驗(yàn)采用試盆裝土，每盆裝干土12kg。試驗(yàn)品種為“吉單27”，玉米出苗后長(zhǎng)至三葉期，每盆幼苗定植1株，要求長(zhǎng)勢(shì)基本一致。當(dāng)含水量降至或接近該處理水分控制下限時(shí)進(jìn)行灌水至上限，灌水量以稱重法控制，記錄每次灌水量。

表1 不同灌水量處理

二、結(jié)果與分析

（一）復(fù)水后株高動(dòng)態(tài)變化。株高是重要指標(biāo)之一。如圖1，水分脅迫下不同施氮處理玉米干物質(zhì)積累在0-40天呈“S”形生長(zhǎng)曲線。其中W4在0-60天呈“S”形生長(zhǎng)曲線，株高表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)。0-10天株高生長(zhǎng)差異不大，10-20天差異性表現(xiàn)明顯，20～40天受旱組W1、W2、W3均表現(xiàn)株高增長(zhǎng)速率逐漸減小。復(fù)水后均有不同程度的補(bǔ)償效果，40～50天的補(bǔ)償效果:輕度干旱W3復(fù)水后株高迅速增長(zhǎng)，補(bǔ)償效果明顯；中度干旱W2復(fù)水后株高有所增長(zhǎng)，補(bǔ)償效果較明顯;重度干旱W2復(fù)水后株高有所增長(zhǎng)，補(bǔ)償效果較明顯。50～60天的補(bǔ)償效果:輕度干旱W3復(fù)水后株高增長(zhǎng)速率減慢，補(bǔ)償效果明顯；中度干旱W2復(fù)水后株高增長(zhǎng)速率有所增加，補(bǔ)償效果較明顯；重度干旱W2復(fù)水后株高增長(zhǎng)速率無(wú)下降趨勢(shì)，補(bǔ)償效果較明顯。

圖1 株高隨時(shí)間變化曲線

從圖1可以看出，在低氮狀態(tài)下：重度干旱W1和中度干旱W2,復(fù)水后株高緩慢增長(zhǎng)，補(bǔ)償效果不明顯，增長(zhǎng)速率最大的點(diǎn)均出現(xiàn)在30天之前；輕度干旱W3在復(fù)水后株高迅速增長(zhǎng)；適水條件W4在第47天出現(xiàn)生長(zhǎng)速率最大點(diǎn)。在中氮狀態(tài)下：重度干旱W1復(fù)水后株高緩慢增長(zhǎng)，補(bǔ)償效果不明顯，而中度干旱W2，復(fù)水后補(bǔ)償效果較明顯；適水條件W4在第45天出現(xiàn)生長(zhǎng)速率最大點(diǎn)。在適氮狀態(tài)下：重度干旱W1、中度干旱W2復(fù)水后補(bǔ)償效果均明顯；適水條件W4在第41天出現(xiàn)生長(zhǎng)速率最大點(diǎn)。各組在土壤含水率占田間持水量的65～75%時(shí)補(bǔ)償效果均明顯。

（二）不同水施氮下干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。不同水氮處理干物質(zhì)積累均呈“S”形生長(zhǎng)曲線，試驗(yàn)中重點(diǎn)研究適水和輕度干旱條件下干物質(zhì)積累狀況，各處理干物質(zhì)積累過(guò)程均可用logistic方程積分形式：

式中：Y-干物質(zhì)積累量；t-生長(zhǎng)天數(shù)（d）；K-在相應(yīng)施肥氮條件下可以達(dá)到的最大生物量；b-限制生長(zhǎng)的內(nèi)稟指數(shù)；a-常數(shù)。

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合方程(表2)，再根據(jù)該方程求得增長(zhǎng)速率出現(xiàn)日期獲得的回歸方程經(jīng)F檢驗(yàn)均達(dá)到極顯著水平。從logistic方程擬合結(jié)果看,隨施氮量的增加，玉米產(chǎn)量潛力逐漸提高，換而言之施氮增加了玉米的干物質(zhì)積累的“庫(kù)”容量。研究表明,玉米干物質(zhì)最大生長(zhǎng)速率出現(xiàn)的天數(shù)與施氮量有一定的關(guān)系，施氮量的提高會(huì)使干物質(zhì)積累出現(xiàn)最大速率時(shí)間提前，適水W4的最大速率出現(xiàn)在玉米出苗后56. 69～60.28d，適當(dāng)增加氮肥投入有利于早期干物質(zhì)積累。輕度干旱W3復(fù)水補(bǔ)償效果顯著，最大速率出現(xiàn)在玉米出苗后60.28～62.86d。

表2 干物質(zhì)積累的logistic方程

（三）根冠比及干物質(zhì)。氮素可以促進(jìn)作物根、莖、葉的生長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)表明，土壤水分條件適宜時(shí)，氮對(duì)根營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。輕度干旱施氮對(duì)玉米根系的生長(zhǎng)發(fā)育有促進(jìn)作用，有利于抗倒伏。重度干旱和中度干旱，施氮會(huì)引起根水勢(shì)下降，會(huì)導(dǎo)致根干重減小，不利于根部發(fā)育。氮元素可以促進(jìn)根部呼吸作用，適量施氮可增加總根重，改善根系的水分分布狀況，有助于后期玉米有機(jī)物的合成。

根冠比是評(píng)價(jià)生物量的重要指標(biāo)，它反應(yīng)了地上部分干物質(zhì)積累和根部干物質(zhì)積累的關(guān)系。圖2和圖3表明根冠比與干物質(zhì)的積累有著密切的關(guān)系：相同水分條件下，根冠比減小，干物質(zhì)積累量逐漸增加，各水分條件狀態(tài)下變化趨勢(shì)基本一致；而隨著土壤水分提高根冠比逐漸減小，各施氮水平表現(xiàn)均明顯。地上部分發(fā)育較好，有利于光合作用進(jìn)行，對(duì)根部生長(zhǎng)發(fā)育有利；根部發(fā)達(dá)有利于植物營(yíng)養(yǎng)的吸收，促進(jìn)地上部分生生長(zhǎng)。幼苗期進(jìn)入拔節(jié)期根冠比明顯減小，根冠比和干物質(zhì)積累之間的內(nèi)在關(guān)系基本一致。不同根冠比下干物質(zhì)積累情況差異較大，在根冠比較低時(shí)對(duì)干物質(zhì)積累量最為有利。

圖2 苗期干物質(zhì)積累量與根冠比關(guān)系

圖3 拔節(jié)期干物質(zhì)積累量與根冠比關(guān)系

三、結(jié)語(yǔ)

本試驗(yàn)研究了苗期不同水氮組合對(duì)玉米形態(tài)指標(biāo)及生物量的影響。輕度干旱復(fù)水補(bǔ)償后效果明顯，對(duì)產(chǎn)量的提高有利。中度干旱脅迫下適量的施用氮肥，通過(guò)拔節(jié)期復(fù)水株高得到補(bǔ)償，促進(jìn)根部發(fā)育可提高作物抗旱能力。苗期重度干旱條件下,復(fù)水后玉米形態(tài)指標(biāo)及生物量補(bǔ)償效果非常不明顯。

（一）不同處理玉米干物質(zhì)累積最大速率出現(xiàn)時(shí)間為玉米出苗后56.69～60.28d ,施氮量對(duì)最大速率出現(xiàn)時(shí)間影響極大，通過(guò)復(fù)水補(bǔ)償可以使干物質(zhì)積累最大速率出現(xiàn)時(shí)間提前。

（二）干物質(zhì)累積量與養(yǎng)分有著密切的關(guān)系,充足養(yǎng)分供應(yīng)是干物質(zhì)累積的基礎(chǔ),也是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)。不同水氮耦合條件改變了玉米干物質(zhì)累積量,對(duì)干物質(zhì)動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)的影響很大。本研究表明,玉米干物質(zhì)積累的數(shù)學(xué)模型因試驗(yàn)條件而異,但不同水氮條件下干物質(zhì)積累的總體變化趨勢(shì)是相同的。施氮使干物質(zhì)早期積累速度增加，適度的干旱可增加干物質(zhì)積累量.

（三）根冠比與干物質(zhì)積累量之間存在一定關(guān)系，苗期和拔節(jié)期隨著施氮量增加根冠比明顯減小，干物質(zhì)積累量顯著增加，根冠比較低時(shí)對(duì)干物質(zhì)積累量最為有利。

（四）本研究在證實(shí)了前人研究成果的同時(shí)，對(duì)前人的研究做出了補(bǔ)充和總結(jié),為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中水氮交互作用研究的進(jìn)一步發(fā)展提供理論依據(jù)。

[1]賀冬梅，張崇玉.不同水氮磷鉀耦合條件下玉米干物質(zhì)與養(yǎng)分累積動(dòng)態(tài)變化 [J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2008,26(3)：124-127.

[2]白向歷,孫世賢.不同生育時(shí)期水分脅迫對(duì)玉米產(chǎn)量及生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J].玉米科學(xué)報(bào),2009,17(2):60-63.

[3]王進(jìn)軍,柯福來(lái),白鷗,等.不同施氮方式對(duì)玉米干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響[J].沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2008,39(4):392-395.

[4]孫彩霞,沈秀瑛.玉米根系生態(tài)型及生理活性與抗旱性關(guān)系的研究[J].華北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002,17(3)：20-24.

[5]康紹忠,史文娟,胡笑濤,等.調(diào)虧灌溉對(duì)于玉米生理指標(biāo)及水分利用效率的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),1998,14(4):82-87.

[6]胡笑濤,梁宗鎖,康紹忠,等.模擬調(diào)虧灌溉對(duì)玉米根系生長(zhǎng)及水分利用效率的影響[J].灌溉排水,1998,17(2):11-15.

[7]王密俠,康紹忠,蔡煥杰,等.玉米調(diào)虧灌溉節(jié)水調(diào)控機(jī)理研究[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,32(12): 87-89.

[8]王雙,陳家宙,羅勇.施氮水平對(duì)不同干旱程度夏玉米生長(zhǎng)的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2008,14(4):646-651.

[9]李秧秧,劉文兆.土壤水分與氮肥對(duì)玉米根系生長(zhǎng)的影響[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2001,9(1):13-15.

[10]謝萌,付強(qiáng),汪可欣.東北黑土區(qū)覆膜種植對(duì)土壤水分及玉米產(chǎn)量的影響[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電,2008(11)：38-42.

[責(zé)任編輯 鄭麗娟]

S152.7；S513

A

2095-0438（2017）02-0155-03

2016-08-24

張作合(1988-），男，黑龍江哈爾濱人，綏化學(xué)院農(nóng)業(yè)與水利工程學(xué)院助教，碩士，研究方向：農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉。