漬澇對玉米產量和根際土壤微生物的影響

郭太忠+袁劉正+趙月強+柳家友+谷川

摘要：以漯玉336（抗青枯病）和浚單20（易感青枯病）兩個玉米品種為試驗材料，在吐絲后20 d時采用人工淹水處理，淹水時間為1 d，以淹水前為對照，研究漬澇對不同玉米品種根際土壤微生物的影響。結果表明，淹水使漯玉336和浚單20的產量下降，浚單20下降10.6%，漯玉336下降8.7%；淹水使兩品種土壤根際周圍的細菌數量增加，漯玉336真菌數量減少，浚單20真菌數量增加，但浚單20淹水后土壤根際周圍的細菌數量和真菌數量均高于漯玉336；放線菌數量增加。

關鍵詞：玉米；漬澇；土壤微生物；產量

中圖分類號：Q945.78 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）03-0505-03

目前，隨著全球環境惡化，極端異常天氣頻繁出現，造成洪澇等自然災害出現的概率增多，對作物產量影響很大。在豫中南夏玉米生長期間，特別是后期易遭受漬澇災害，漬澇災害造成一系列次生傷害，如根際缺氧，影響根系生長，進而影響玉米產量。另外，玉米植株遭受淹水缺氧，產生一些對細胞和蛋白質有毒的物質；一些酶類如SOD、POD等活性下降，導致細胞受到傷害[1]。土壤水分過多易產生澇害，影響植物生長發育，嚴重時爛根死苗[2]。漬澇時間越長，根系受害越嚴重，甚至腐爛變黑，葉片衰老，光合作用下降，產量損失嚴重。同時，淹水導致土壤中CO2濃度增加，根際微生物數量發生變化，造成玉米青枯病的發生，給玉米產量造成很大的損失。漬澇對玉米根際土壤微生物的影響在國內研究薄弱。本試驗采用人工模擬淹水處理，研究后期淹水對夏玉米產量及根際土壤微生物的影響以及夏玉米青枯病的發病情況，以期掌握淹水后夏玉米根際土壤微生物的變化情況，為玉米高產栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試玉米材料為漯玉336（抗青枯病）、浚單20（易感青枯病）。

1.2 試驗設計

試驗于2011年在漯河市農業科學院試驗基地進行，采用隨機區組設計，3次重復，等行距種植（行距為67 cm），密度為60 000株/hm2，以淹水前為對照；試驗于6月15日播種，17日澆蒙頭水，于小喇叭口期施用玉米專用肥，施肥量為750 kg/hm2，在大喇叭口期用辛硫磷顆粒防治玉米螟。其他管理參照大田管理。在玉米授粉20 d后采用人工淹水，水深5 cm，淹水1 d。

1.3 調查項目及方法

1.3.1 葉面積指數 葉面積測定采用量測法，測定時間為授粉后20 d、淹水后10 d、淹水后20 d，在小區內隨機取5株，測量葉片的長度和最寬處，按照 “葉長×葉寬×0.75”計算單株葉面積，再計算葉面積指數。

1.3.2 淹水前后玉米根際土壤微生物數量 微生物功能群用平板計數法測定。細菌采用牛肉膏蛋白胨培養基；真菌采用馬丁氏培養基培養；放線菌采用高氏1號培養基培養[3]。

1.3.3 產量 收中間2行，單收、單脫、單曬、稱重。

1.4 數據分析

利用Excel 2003進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 淹水對漯玉336和浚單20葉面積指數的影響

從圖1可以看出，不同玉米品種在同一生育期進行淹水對夏玉米葉面積指數的影響并不相同，淹水對漯玉336和浚單20的葉面積指數影響較大，能加速葉片衰老，其中對浚單20葉面積指數的影響比漯玉336大。

2.2 淹水對漯玉336和浚單20根際土壤細菌數量的影響

由圖2可知，淹水后漯玉336和浚單20根際土壤細菌數量均增加，但浚單20淹水后根際土壤細菌數量大大高于漯玉336，這可能是浚單20淹水后，葉片全部干枯，根系受影響嚴重的原因。漬澇易造成土壤細菌數量大量增加，少量灌水也易造成此現象[4]。細菌有很強的適應性，在大量水分存在的情況下，很多微生物具有滲透調節機制，通過一系列作用來保持作物體內的水勢與外界環境相對平衡[5]。淹水后土壤細菌數量快速增加，但是對于不同作物根際土壤細菌數量的多少也不相同。

2.3 淹水對漯玉336和浚單20根際土壤真菌數量的影響

由圖3可知，淹水使漯玉336根際土壤真菌的數量減少，使浚單20根際土壤真菌的數量增加，且浚單20根際土壤真菌的數量高于漯玉336，這可能是造成淹水后浚單20易感青枯病的一個重要原因，因為真菌中的鐮刀菌和腐霉菌是造成玉米青枯病的主要菌類，浚單20淹水后根際土壤真菌的數量高可能就是鐮刀菌和腐霉菌的數量多，進而造成其淹水后易感青枯病。

2.4 淹水對漯玉336和浚單20根際土壤放線菌數量的影響

由圖4可知，淹水使2個玉米品種根際土壤放線菌數量增加。淹水前漯玉336根際土壤放線菌數量低于浚單20，而淹水后浚單20低于漯玉336。

2.5 淹水對漯玉336和浚單20產量的影響

由圖5可知，淹水使玉米產量降低，且淹水后漯玉336產量高于浚單20，下降幅度低于浚單20，說明后期淹水對浚單20影響較大。原因是浚單20淹水后易感青枯病，而漯玉336感青枯病相對較輕，青枯病是生育后期危害玉米產量的重要病害，其造成淹水對浚單20影響較大。

3 結論與討論

在黃淮海夏玉米區，降雨分布不均勻，生育后期降雨量偏多，易導致青枯病大面積發生，玉米產量不穩定。本試驗采用人工模擬淹水研究漬澇后夏玉米根際土壤微生物的變化，明確漬澇與青枯病發病的關系。通過試驗研究初步得出以下結論：

1）土壤淹水后，玉米葉面積指數迅速降低，不抗青枯病的品種下降較快。原因可能是在長時間內淹水引起玉米葉片氣孔關閉，CO2擴散的氣孔阻力加大，光合速率降低，光合產物的運輸不暢[6]，從而加速葉片衰老。

2）淹水后玉米根際土壤微生物發生變化，細菌數量增加，抗青枯病的品種根際周圍真菌的數量較少，放線菌數量增加。在長時間漬澇的條件下造成玉米根際環境的低氧，易產生一些厭氧的細菌，進而對根系造成傷害。淹水時間越長，玉米植株體內積累的有毒物質越多，導致玉米根系變黑腐爛。易造成青枯病的大面積發生，從而給玉米帶來次生危害，引起玉米產量大幅度下降。建議在低洼地帶種植玉米時，選擇抗漬澇、抗青枯病的品種，起壟種植，排水設施要保證，玉米受漬澇后要及時施用增氧肥，保證玉米根系氧氣的供應，降低漬澇對玉米造成的影響。

3）在黃淮海夏玉米主產區，生產上一要選擇抗漬澇玉米品種，搞好田間排水工程[7]，如遇較大降雨，能在最短的時間內排除積水，盡量縮短漬澇時間，盡可能減少玉米產量損失；二要選擇抗青枯病的品種，青枯病的遺傳是數量遺傳，其抗性接近雙親[8]。因此，建議在品種選育過程中，選擇抗性好的親本作為材料，以便篩選出高產、穩產、廣適、多抗的優良品種。

參考文獻：

[1] FAN T W M， HIFASHI R M， LANE A N. An in vivo 1H and 31P NRM investigation of the effect of nitrate on hypoxic metabolism in maize roots[J]. Arch Biochem Biophys，1988， 266：592-606.

[2] 趙可夫.植物對水澇脅迫的適應[J].生物學通報，2003，38（12）：11-14.

[3] 劉紅杰，習向銀，劉朝科，等.深翻耕和連作對植煙土壤養分及其生物活性的影響[J].福建農業學報，2011，26（2）：298-303.

[4] NORTON U， MOSIER A R， MORGAN J A， et al. Moisture pulses， trace gas emissions and soil C and N in cheatgrass and native grass-dominated sagebrush-steppe in Wyoming， USA[J]. Soil Biology and Biochemistry，2008，40：1421-1431.

[5] SCHIMEL J P， BALSER T C， WALLENSTEIN M. Microbial physiology and its implications for ecosystem stress response function [J].Ecology，2007，86：1386-1394.

[6] 晏 斌，戴秋杰，劉曉忠，等.玉米葉片澇漬傷害過程中超氧自由基的積累[J].植物學報，1995，37（9）：738-744.

[7] 張曉偉，黃占斌，李秧秧.不同灌溉目標下玉米排水制度研究[J].水土保持研究，1999，6（1）：76-78.

[8] 席章營，任和平.玉米對青枯病的抗性遺傳研究[J].華北農學報，1992，7（3）：76-80.

3）在黃淮海夏玉米主產區，生產上一要選擇抗漬澇玉米品種，搞好田間排水工程[7]，如遇較大降雨，能在最短的時間內排除積水，盡量縮短漬澇時間，盡可能減少玉米產量損失；二要選擇抗青枯病的品種，青枯病的遺傳是數量遺傳，其抗性接近雙親[8]。因此，建議在品種選育過程中，選擇抗性好的親本作為材料，以便篩選出高產、穩產、廣適、多抗的優良品種。

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3）在黃淮海夏玉米主產區，生產上一要選擇抗漬澇玉米品種，搞好田間排水工程[7]，如遇較大降雨，能在最短的時間內排除積水，盡量縮短漬澇時間，盡可能減少玉米產量損失；二要選擇抗青枯病的品種，青枯病的遺傳是數量遺傳，其抗性接近雙親[8]。因此，建議在品種選育過程中，選擇抗性好的親本作為材料，以便篩選出高產、穩產、廣適、多抗的優良品種。

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