階段性干旱對夏玉米生長發育及產量的影響

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，濟寧 273100；3 山東省氣候中心，濟南 250031）

階段性干旱對夏玉米生長發育及產量的影響

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，濟寧 273100；3 山東省氣候中心，濟南 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行定量控制，分析了拔節—抽雄和抽雄—成熟期干旱脅迫對玉米生長發育及產量構成等要素的影響。結果表明，玉米受干旱脅迫后，植株生長發育受到抑制，產量明顯降低。拔節—抽雄期干旱對玉米營養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生長的影響相對較小，但對產量影響較大，其中穗長、穗粒數、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，生長發育，產量

山東是我國玉米主要產區之一，也是各類氣象災害的多發地區，其中干旱不僅影響玉米的播種出苗，對玉米的生長發育及產量形成也可造成嚴重影響[1-3]，是造成玉米產量不高、不穩的主要原因。

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]。有關干旱對玉米影響的研究前人已做了不少工作[5-8]。多數研究得出，干旱脅迫不利于玉米的生長發育，光合性能受到抑制，不利于干物質積累，進而導致玉米產量降低。但受限于大田條件下土壤水分不易控制，多數試驗是在盆栽條件下進行；并且對不同等級干旱影響下不同生育階段內玉米的響應特征研究較少。本試驗在大田條件下，利用可移動遮雨棚排除降水影響，對土壤濕度進行定量控制，研究了不同生育階段干旱對夏玉米生長發育及產量形成的影響，從而為通過提高農田管理的水平，科學應對夏玉米不同生育時期干旱所帶來的負面影響，實現夏玉米高產提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試驗設計

本試驗以鄭單958為供試材料，試驗地設在夏津縣北城街道辦事處羅莊村（116°01＇E，36°59＇N），土壤類型為粘質砂壤土，屬溫帶大陸性季風氣候，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—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3個重復，隨機排列，每個重復面積為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。各重復四周均用防水塑料膜隔開，防

止水分側滲；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，與當地玉米播種時間一致。播種前進行適當灌溉，保證底墑充足，后期為準確控制土壤相對濕度，播種后每隔7天調查一次0～50cm土壤含水量，根據需要對土壤濕度進行定量控制。

1.2 觀測項目與方法

發育期觀測：在玉米生長期內記錄不同處理發育進程。

株高觀測：在拔節期、抽雄期、吐絲期測定植株高度，觀測采用定株觀測，每個重復取3株。

生長量測定：在主要發育期（七葉、拔節、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），每個重復取3株。

產量結構分析：在玉米收獲后，自然風干，進行產量結構分析，分別測定各小區果穗長（cm）、果穗粗（cm）、穗粒數、百粒重（g）等產量構成要素。

以上測定項目的具體測定方法均按照農業氣象觀測規范進行。

2 試驗結果與分析

2.1 干旱脅迫對玉米生長發育的影響

2.1.1 對株高的影響

干旱處理后，研究區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—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（CK）。與CK相比，C1玉米株高明顯降低，變化幅度高達34.7%；C2與CK相比，玉米株高差異較小，降低幅度僅為4.4%。結果表明，拔節期水分不足，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，但影響遠遠小于拔節期。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育的影響，得出玉米拔節期水分脅迫對株高影響最為顯著的結論一致。

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—抽雄期干旱影響大于抽雄—成熟期干旱。總體上，對照區葉面積最大，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，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論一致。C1與CK相比，單株最大葉面積減少比例高達41.0%；而C2與CK相比，單株最大葉面積相差不大。這與紀瑞鵬等[12]研究得出拔節—吐絲期為營養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致同化

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

表1 不同時期干旱脅迫對玉米穗部性狀及產量構成要素的影響

2.2 干旱脅迫對玉米果穗性狀和產量構成要素的影響

由表1可以看出，干旱處理后，玉米穗長、單株穗粒數、穗總重以及穗粒重均小于CK處理，干旱脅迫不利于產量形成。經方差分析得出，C1和C2處理下，玉米穗長、單株穗粒數、穗總重以及穗粒重的減少均達顯著水平（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，穗粒數減少；白向歷等[9]認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、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、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 結論與討論

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

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

（2）干旱處理后，玉米穗長、單株穗粒數、穗總重以及穗粒重均小于對照。經方差分析得出，拔節—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、穗總重以及穗粒重的減少均達顯著水平（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—抽雄期干旱脅迫對玉米株高、葉面積以及干物質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，生殖生長階段所受的影響降低，玉米穗粒數、穗總重以及穗粒重有所增加。抽雄—成熟期干旱脅迫下，雖然玉米營養生長所受影響相對較小，但對玉米籽粒授粉結實以及后期籽粒灌漿均極為不利，籽粒敗育嚴重，減產較大。

本試驗玉米生長環境比盆栽試驗更接近大田，但試驗僅對兩段時期進行了水分控制，未設計玉米生長前期水分處理，試驗設計還有待進一步細化及深入。

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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（氣象）科研專項（GYHY201006041）