不同淹水時期與歷時對夏玉米生長和產量的影響試驗研究

俞 建 河(天長市二峰灌溉試驗重點站，安徽 天長 239300)

由洪澇、長時降雨、地勢低洼及排水條件差引起的澇漬災害是影響作物產量較為嚴重的災害之一。中國約有2/3國土面積存在不同程度的澇害，以黃淮平原和長江中下游最為嚴重，占全國受災面積3/4以上[1,2]，玉米是中國種植面積最大的糧食作物，還可以用作飼料及工業原料，其產量高低直接影響我國的糧食安全。但玉米生長期間雨熱同步，降雨較多，尤其是強風暴雨或持續降水，往往造成倒伏、莖折和漬澇等災害。導致玉米產區存在單產不高、總產不穩的現象。已有研究表明，澇漬會引起玉米發生一系列生理生化和形態特征變化，如莖葉生長受到抑制，株高和葉面積指數降低，果穗性狀變差，穗粒數減少，千粒重和產量降低。且產量下降幅度與澇漬發生的生育階段、澇漬程度、澇漬時間長短以及氣象因子有關[3-8]。上述的研究結果絕大多數試驗是在盆栽條件下進行的，且局限于玉米的某一生育期和某一個年度，因試驗環境條件的不同使其試驗結果與大田生長狀態下的實際情況有較大差異。目前關于大田條件下在不同生育時期漬澇程度對玉米生長發育及產量的影響及其致害機理的研究方面比較薄弱，缺乏洪澇災害監測評估的依據以及能夠在生產上指導的玉米不同生育期灌排管理的適宜指標，不能滿足玉米生產需求。為此，本文采用模擬大田條件下的有底測坑試驗，從2012年起連續3年進行了不同生育期淹水歷時對夏玉米生長發育及產量性狀的影響研究，以期為夏玉米農田水分的科學管理、澇漬災害損失的評估以及提高抗災減災能力提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2012-2014年6-9月在安徽省天長市二峰電灌總站提水灌區灌溉試驗站的有底測坑中進行，供試品種：2012和2013年為魯單818，2014年為魯單981。試驗站多年平均氣溫為15 ℃，日照時數2 047 h，無霜期220 d，平均降水量1 025 mm，平均蒸發量878 mm(E601)。測坑上口面積為2 m×2 m，深度為1.5 m，下部設20 cm的砂石濾層，土層深度為1.2 m，每2排測坑中間設地下廊道，配備完善的供排水裝置，可根據需要排除測坑里的地下水。各測坑內土壤為黏壤土，0～100 cm土層平均土壤容重1.46 g/cm3，田間持水量29%(質量含水率)。

1.2 試驗處理設計

試驗采用隨機區組設計，在夏玉米的苗期、拔節期、抽雄吐絲期、灌漿期分別淹水2、4、6、8、10 d，以適宜水分處理(CK)為對照，共21個處理(表1)，重復3次。油菜收后，試驗播種前整地時使用N：75 kg/hm2，P2O575 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2作底肥，于當年6月1日貼茬點種玉米，行距50 cm，株距33.3 cm，每坑播種4行，每行6穴，每穴點2粒種子，4～5葉定苗，每穴1株，定植密度為60 000株/hm2。播種后立即灌蒙頭水，苗期、拔節期、抽雄吐絲期、灌漿期淹水的開始時間分別為當年6月21日、7月11日、8月1日、8月26日，淹水時的苗期水層深度保持3～5 cm左右，其他期水層深度保持5～10 cm左右，處理期間不設防雨棚，如發生降雨水層深度超過設計深度時，可通過測坑底部自動排水設施排除，當各處理達到設計的淹水時間后，打開測坑底部的排水閥進行排水，直到排除土壤中的漬水為止，測坑底部的排水閥除處理期間關閉外，其余期間為常開狀態，對于淹水處理非淹水生育階段的土壤水分按適宜水分處理的標準進行管理。當處理的土壤水分降至其下限指標時，采用地面灌溉方式灌水，每次灌溉定額均為45 mm。各處理除淹水時間不同外，其他田間栽培管理措施相同，當年9月15日左右開始收獲，生長期107 d左右。

表1 夏玉米淹水試驗處理設計(2012-2014)Tab.1 Test design of waterlogging treatment for summer maize(2012-2014)

注：適宜水分處理編號為CK, 苗期、拔節期、抽雄吐絲期、灌漿期的土壤相對含水率下限為70%、70%、75%、70%，沒有淹水處理的時期均為適宜。

1.3 觀測項目與方法

(1)土壤含水量：采用取土烘干法測定，每20 cm土層測定一個數據，測定深度為0～100 cm。每旬第1 d觀測，每10 d測定1次，淹水的處理在淹水期間不測定。

(2)生育進程：包括播種期、出苗期、抽雄期、吐絲期、成熟期及收獲期，調查標準各小區內植株50%以上達到為記載期。

(3)株高、莖粗與葉面積。每測坑選取生長一致的3株定點掛牌標記，每旬第1 d進行株高、莖粗與葉面積測量。株高采用鋼尺進行測量，抽雄前為土面至最高葉尖的高度，抽雄后由土面量至雄穗頂端的高度；莖粗采用游標卡尺測定，抽雄以前測定離地面5～8 cm的橫位直徑，抽雄期后測定玉米植株地上第三節中部的橫位直徑；葉面積采用直尺對葉片進行長、寬測量，葉面積=長×寬×系數(展開葉系數為0.75，未展開葉為0.5)。葉面積指數LAI=單株葉面積×單位土地面積內株數/單位土地面積。

(4)考種與測產。夏玉米收獲前除去邊行，選中間的隨機取10個果穗進行考種，測定穗長、穗粗、禿尖長、穗行數、行粒數、穗粒數、百粒質量等。經濟產量與秸桿重為每測坑單收單打的實測結果，經濟產量與秸桿重之和即為生物產量。

(5)數據分析。采用Microsoft Excel2003軟件處理數據和制圖，運用DPS7.05進行統計分析，并用Duncan新復極差法(SSR)進行各性狀的差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 淹水對夏玉米株高的影響

水分是制約夏玉米生長發育最主要的生態因子之一，各生育期不同淹水天數處理夏玉米株高hz隨橎種天數tb的變化如圖1～圖3所示，由圖1～圖3可以看出，淹水時期與歷時對夏玉米株高的影響程度差異較大，隨著淹水時期的后移，株高受到的影響逐漸減小，除灌漿期株高已長到應有高度外(播后80 d株高已定型)，其余生育期發生淹水，其株高隨著淹水歷時的增加呈降低趨勢，其中拔節期淹水對玉米株高影響最大，其次是苗期，苗期淹水前期雖對株高影響較大，但澇漬解除后其后期補償能力較強，影響在逐步減小，抽雄吐絲期淹水前期對株高有影響，但澇漬解除后經過補償影響已不顯著。方差分析表明(LSD法，下同)，苗期淹水發生10 d后(即播后30 d)，S4及以上處理顯著低于對照(CK)，其中、S4達顯著水平(P<0.05,下同)，S6、S8、S10達極顯著水平(P<0.01,下同)，苗期淹水發生60 d后(即播后80 d)，除S8、 S10的株高達極顯著水平外，其他處理均不顯著，可見，苗期淹水的處理隨著生育進程的推進，其株高與CK間的差異逐漸縮小。拔節期淹水發生10 d后(即播后50 d)，J2及以上處理極顯著低于對照(CK)，拔節期淹水發生40 d后(即播后80 d)，除J2外、其他處理顯著低于對照(CK)，其中、J4達顯著水平，J6、J8、J10達極顯著水平，由此看出，拔節期淹水對玉米的株高影響最大。抽雄吐絲期淹水發生10 d后(即播后60 d)，除T10的株高達顯著水平外，其他處理均不顯著，抽雄吐絲期淹水發生30 d后(即播后80 d)，各處理株高已無明顯差異，說明抽雄吐絲期淹水對株高影響較小。到夏玉米收獲前10 d觀測，同CK相比，苗期、拔節期和抽雄吐絲期淹水使株高平均分別降低0.48%～18.76%、1.22%～36.18%、3.06%～6.83%。

圖1 夏玉米苗期不同淹水天數處理株高變化過程(2012-2014) Fig.1 Summer maize in seedling stage in different flooding days processing plant height change process(2012-2014)

圖2 夏玉米拔節期不同淹水天數處理株高變化過程(2012-2014)Fig.2 Summer maize in jointing stage in different flooding days processing plant height change process(2012-2014)

圖3 夏玉米抽雄吐絲期不同淹水天數處理株高變化過程(2012-2014) Fig.3 Summer maize in tasseling stage in different flooding days processing plant height change process(2012-2014)

2.2 淹水對夏玉米莖粗的影響

各生育期不同淹水天數處理夏玉米莖粗a隨橎種天數tb的變化如圖4、圖5所示，由圖4、圖5可以看出，淹水時期與歷時對夏玉米莖粗的影響程度同株高一樣差異較大，隨著淹水時期的后移，莖粗受到的影響逐漸減小，抽雄吐絲期(播后70 d)及之后莖粗已基本定型，其余生育期發生淹水，其莖粗隨著淹水歷時的增加呈降低趨勢，其中拔節期淹水對玉米的莖粗影響最大，其次是苗期，苗期淹水前期雖對莖粗影響較大，但澇漬解除后經過補償，影響有所減小。方差分析表明，苗期淹水發生10 d后(即播后30 d)，S4及以上處理顯著低于對照(CK)，其中、S4、S6、S8達顯著水平， S10達極顯著水平，苗期淹水發生60 d后(即播后80 d)，S6及以上處理顯著低于對照(CK)，其中、S6達顯著水平、S8、S10達極顯著水平，可見，苗期淹水的處理隨著生育進程的推進，其莖粗與CK間的差異逐漸縮小。拔節期淹水發生10 d后(即播后50 d)，J8及以上處理極顯著低于對照(CK)，后來差距進一步擴大，拔節期淹水發生40 d后(即播后80 d)，除J2、J4外、其他處理極顯著低于對照(CK)，由此看出，拔節期淹水對玉米的莖粗影響最大。到夏玉米收獲前10 d觀測，同CK相比，苗期和拔節期淹水使莖粗平均分別降低2.23%～20.01%、1.31%～44.79%。

圖4 夏玉米苗期不同淹水天數處理莖粗變化過程(2012-2014)Fig.4 Summer maize in seedling stage in different flooding days processing plant stem diameter change process(2012-2014)

圖5 夏玉米拔節期不同淹水天數處理莖粗變化過程(2012-2014)Fig.5 Summer maize in jointing stage in different flooding days processing plant stem diameter change process(2012-2014)

2.3 淹水對夏玉米葉面積指數的影響

各生育期不同淹水天數處理夏玉米葉面積指數b隨橎種天數tb的變化如圖6～圖9所示，由圖6～圖9可以看出，淹水時期與歷時對夏玉米葉面積指數(LAI)的影響同株高和莖粗相似，拔節期淹水對LAI的影響最大，其次是苗期、抽雄吐絲期和灌漿期淹水對夏玉米LAI的影響最小，且LAI隨著淹水歷時的增加逐漸降低。方差分析表明，苗期淹水處理，當漬澇剛結束后，所有淹水處理均極顯著的低于CK，但后期由于補償生長使得淹水處理的LAI與CK間的差異逐步減小，特別是淹水少于6 d的處理，最后其LAI已恢復到CK水平，與CK間的差異不顯著，甚至淹水2 d后處理在淹后80 d后其LAI超過CK。

圖6 夏玉米苗期不同淹水天數處理葉面積指數變化過程(2012-2014)Fig.6 Summer maize in seedling stage in different flooding days processing leaf area index change process(2012-2014)

圖7 夏玉米拔節期不同淹水天數處理葉面積指數變化過程(2012-2014)Fig.7 Summer maize in jointing stage in different flooding days processing leaf area index change process(2012-2014)

圖8 夏玉米抽雄吐絲期不同淹水天數處理葉面積指數變化過程(2012-2014)Fig.8 Summer maize in tasseling stage in different flooding days processing leaf area index change process(2012-2014)

圖9 夏玉米灌漿期不同淹水天數處理葉面積指數變化過程(2012-2014)Fig.9 Summer maize in treatment stage in different flooding days processing leaf area index change process(2012-2014)

拔節期淹水處理，當淹水10 d后，淹水大于2 d的處理與CK間的差異達極顯著，后因植株倒伏和下部葉片變黃死亡，使差距進一步加大，當淹水20 d后，所有淹水處理均極顯著的低于CK，后期由于補償生長使得淹水處理的LAI與CK間的差異有所減小，特別是淹水少于4 d的處理，最后其LAI與CK間的差異已不顯著。抽雄吐絲期和灌漿期淹水處理，因為植株已長成，根系下扎較深，淹水天數分別低于4 d和6 d的處理后對上部葉片影響較小，其LAI受到的影響相對較小，抽雄吐絲期淹水的LAI與CK間的差異已不顯著，但如果抽雄吐絲期淹水高于4 d或灌漿期淹水高于6 d處理，因當時天氣還比較炎熱，導致澇水水溫較高，長時間淹水使植株上部葉片也容易變黃死亡，對夏玉米LAI的影響也比較大。按各生長期淹水20 d后與同期CK相比，苗期、拔節期、抽雄吐絲期和灌漿期淹水使平均分別下降35.10%～80.71%、10.90%～97.77%、4.40%～74.17%、-1.14%～50.98%。到夏玉米收獲前10 d觀測，與CK相比，最終苗期、拔節期、抽雄吐絲期和灌漿期淹水使平均分別下降-7.91%～37.31%、12.78%～96.47%、3.97%～85.74%、-1.14%～50.98%。

2.4 對穗部性狀及產量的影響

由表2可以看出，淹水時期與歷時對夏玉米的禿尖長無顯著影響，而對其他性狀具有一定的影響，其影響程度與淹水發生時期與歷時有關。在苗期發生淹水，有效穗數、果穗長、穗位高、穗粒數、百粒重、生物產量和經濟產量隨淹水歷時的增加呈降低趨勢，淹水超過2 d的處理對果穗長、生物產量和經濟產量影響顯著，淹水超過6 d的處理對有效穗數、穗位高和百粒重影響顯著，淹水超過8 d的處理對穗粒數影響顯著；在拔節期發生淹水，有效穗數、果穗長、果穗粗、穗位高、行粒數、穗粒數、百粒重、生物產量和經濟產量隨淹水歷時的增加呈降低趨勢，淹水超過2 d的處理對果穗長、果穗粗、穗位高、穗粒數和經濟產量影響顯著，淹水超過4 d的處理對有效穗數、行粒數、百粒重和生物產量影響顯著；在抽雄吐絲期發生淹水，有效穗數、果穗長、穗位高、行粒數、穗粒數、百粒重、生物產量和經濟產量隨淹水歷時的增加呈降低趨勢，淹水超過2 d的處理對百粒重、生物產量和經濟產量影響顯著，淹水超過4 d的處理對果穗長影響顯著，淹水超過6 d的處理對有效穗數、果穗粗、行粒數和穗粒數影響顯著；在灌漿期發生淹水，僅有百粒重、生物產量和經濟產量隨淹水歷時的增加呈降低趨勢，淹水超過2 d的處理對百粒重和經濟產量影響顯著，淹水超過4 d的處理對生物產量影響顯著。通過對不同處理的經濟產量的方差分析及顯著性檢驗表明，苗期淹水減產5.9%～31.78%，5處理平均減產18.36%；拔節期淹水減產5.32%～96.56%，5處理平均減產48.41%；抽雄吐絲期淹水減產6.80%～71.19%，5處理平均減產35.05%；灌漿期淹水減產3.29%～23.96%，5處理平均減產12.51%；當苗期、拔節期和抽雄吐絲期淹水超過4 d，灌漿期淹水超過6 d，均會造成顯著減產，其減產率分別為12.30%、15.58%、18.23%和11.85%，其中：拔節期淹水10 d產量幾乎絕收，由此可見，玉米對澇漬生育期敏感程度由大到小分別為拔節期、抽雄吐絲期、苗期和灌漿期。從產量構成因素分析，苗期淹水減產的主要原因在于有效穗減少和百粒重降低的雙重作用，拔節期淹水減產的主要原因在于每穗粒數減少，抽雄吐絲期淹水減產的主要原因在于每穗粒數和百粒重降低的雙重作用，灌漿期淹水減產的主要原因在于百粒重降低。

3 結 論

(1)拔節期淹水對玉米的株高和莖粗影響最大，苗期次之，且隨著淹水歷時的增加呈降低趨勢，苗期淹水前期雖對株高和莖粗影響較大，但澇漬解除后經過補償，影響有所減小。抽雄吐絲期淹水前期對株高和莖粗有影響，但澇漬解除后經過補償影響已不顯著。到夏玉米收獲前10 d觀測，同CK相比，苗期、拔節期和抽雄吐絲期淹水使株高平均分別降低0.48%～18.76%、1.22%～36.18%、3.06%～6.83%。苗期和拔節期淹水使莖粗平均分別降低2.23%～20.01%、1.31%～44.79%。

表2 淹水時期與歷時對玉米穗部性狀及產量的影響(2012-2014年)Tab.2 Effect of waterlogged timing and duration on ear character and yield of summer maize(2012-2014)

注：同列內小寫字母不同表示顯著差異(P<0.05)。

(2)不同淹水處理LAI的變化趨勢與株高相似，拔節期淹水對LAI的影響最大，其次是苗期、抽雄吐絲期和灌漿期，且LAI隨著淹水歷時的增加逐漸降低，按各生長期淹水20 d后與同期CK相比，苗期、拔節期、抽雄吐絲期和灌漿期淹水使平均分別下降35.10%～80.71%、10.90%～97.77%、4.40%～74.17%、-1.14%～50.98%。澇漬解除后經過補償，到夏玉米收獲前10 d觀測，與CK相比，最終苗期、拔節期、抽雄吐絲期和灌漿期淹水使平均分別下降-7.91%～37.310%、12.78%～96.47%、3.97%～85.74%、-1.14%～50.98%。

(3)從對有效穗數、果穗長、果穗粗、禿尖長、穗位高、行粒數、穗粒數、百粒重、生物產量和經濟產量的穗部性狀及產量影響來看，各生育期除對禿尖長，苗期除果穗粗和行粒數，抽雄吐絲期除穗位高，其他均有不同程度的影響，灌漿期僅對百粒重有影響，并隨淹水歷時的增加呈降低趨勢。苗期、拔節期、抽雄吐絲期和灌漿期淹水分別減產5.9%～31.78%、5.32%～96.56%、6.80%～71.19%和3.29%～23.96%，其淹水歷時分別超過4、4、4和6 d，均會造成顯著減產，減產率分別為12.30%、15.58%、18.23%和11.85%，其中：拔節期淹水10 d產量幾乎絕收。從產量構成因素分析，苗期淹水減產的主要原因在于有效穗減少和百粒重降低的雙重作用，拔節期淹水減產的主要原因在于每穗粒數減少，抽雄吐絲期淹水減產的主要原因在于每穗粒數和百粒重降低的雙重作用，灌漿期淹水減產的主要原因在于百粒重降低。基于淹水后的玉米產量性狀以及減產率的變化，不難看出，在玉米灌漿期之前均為玉米淹水的關鍵時期，應及時采取措施排水降漬，否則會造成嚴重減產。

□

[1] 劉祖貴，劉戰東，肖俊夫，等.苗期與拔節期淹澇抑制夏玉米生長發育、降低產量[J].農業工程學報，2013，29(5)：44-52.

[2] 郭九信，周 毅，范東坡，等.淹水脅迫萌發對玉米幼苗生長的影響及耐淹性評價[J].安徽農業科學，2010，38(9)：4 464-4 465.

[3] 馮躍華，高子樂，肖俊夫.澇漬對夏玉米生長發育及產量的影響[J]. 人民黃河，2013，35(3)：76-78，81.

[4] 劉戰東，肖俊夫， 馮躍華，等.淹水歷時與排水對夏玉米葉面積和產量的影響[J].河南農業科學，2012，41(1)：32-35，39.

[5] 劉戰東，肖俊夫， 南紀琴，等. 淹水對夏玉米形態、產量及構成因素的影響[J].人民黃河，2010，32(12)：157-159.

[6] 李香顏，劉忠陽，李彤宵.淹水對夏玉米性狀及產量有影響試驗研究[J]. 灌溉排水，2002，21(2):17-20.

[7] 馮躍華，姜云鷺，肖俊夫. 豫東平原夏玉米耐淹試驗研究[J]. 灌溉排水學報，2011，30(6)：120-122.

[8] 房穩靜，武建華，陳 松，等. 不同生育期積水對夏玉米生長和產量的影響試驗[J]. 中國農業氣象，2009，30(4)：616-618.