水澇漬害對夏玉米生理特性和主要產(chǎn)量性狀指標(biāo)的影響

許海濤，王友華，許 波，王成業(yè)

（駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)院/河南玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系駐馬店綜合試驗站，河南駐馬店463000）

水分是玉米生長發(fā)育過程中具有重要影響作用的環(huán)境因素之一，過多或不足均不利于玉米的生長發(fā)育[1]。漬害是土壤中水分含量過高或處于飽和狀態(tài)，使玉米生長發(fā)育不良，是作物生產(chǎn)過程中所要面對的非生物逆境之一，致使全球糧食作物減產(chǎn)1/5左右[2-3]。河南屬于大陸性季風(fēng)型半濕潤氣候，隨著全球環(huán)境的不斷惡化，異常氣候逐漸增多，年際間降水量變化較大，年內(nèi)降水時空分布嚴(yán)重不均衡，極易遭受水澇漬害的危害[4]。夏玉米生育期間雨熱同步，降雨集中，易發(fā)生強風(fēng)暴雨或持續(xù)強降雨，過量降水會使田間土壤持久積水，導(dǎo)致水分飽和濕度過大而發(fā)生漬害，對玉米生長發(fā)育產(chǎn)生嚴(yán)重影響[5]。河南雨季基本發(fā)生于7—8月，而夏玉米正處于營養(yǎng)生長和生殖生長的關(guān)鍵時期，也是受澇漬危害風(fēng)險最大的生育時期。隨著區(qū)域極端降水概率的增加，水澇漬害一旦發(fā)生便可對夏玉米產(chǎn)生不可估量的影響。余衛(wèi)東等研究了苗期澇漬對夏玉米產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)苗期淹水3～7 d，產(chǎn)量降低58.8%～69.8%，漬水15 d產(chǎn)量降低47.8%[6]；房穩(wěn)靜等研究表明，夏玉米在拔節(jié)期田間積水危害5 d，抽雄期田間積水危害7 d，會造成產(chǎn)量幾乎絕收，并且玉米苗植株越小，耐澇漬危害的能力越弱[7]。de Souza等研究認(rèn)為，水澇漬害使玉米開花吐絲間隔時間延長，造成玉米授粉花期不遇，授粉困難對產(chǎn)量產(chǎn)生一定影響，而耐漬耐澇玉米品種開花吐絲間隔通常不超5 d[8]。拔節(jié)期是玉米生長發(fā)育過程中十分重要的生育時期，也是玉米對水澇漬害較為敏感的關(guān)鍵生育階段。本研究通過在拔節(jié)期人工模擬與大田澇漬危害相似的環(huán)境條件，研究水澇漬害對夏玉米生理特性、主要農(nóng)藝性狀的影響及致害機理，為農(nóng)田水分管理和排漬除澇降災(zāi)，以及品種的耐漬性能和產(chǎn)量的提高提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)域概況

試驗于2018年6月安排在駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)試驗站（114°02′E、32°98′N），屬亞熱帶向暖溫帶的過渡區(qū)域，為典型大陸性季風(fēng)型半濕潤氣候，位于河南南部。供試土壤類型為0～20 cm黏壤，試驗田間平均持水量為26.86%。基本肥力指標(biāo)：有機質(zhì)含量為17.57 g/kg，全氮含量為1.89 g/kg，堿解氮含量為 54.50 mg/kg，速效鉀（K2O）含量為 55.42 mg/kg，速效磷（P2O5）含量為 14.01 mg/kg，pH值 6.3。季風(fēng)性氣候?qū)涤戤a(chǎn)生主要影響，2018年6—9月降水量為626.8 mm，日照時數(shù)為644.6 h，平均氣溫25.6℃，光熱資源豐沛，玉米生長發(fā)育期間氣象狀況詳見表1。

表1 2018年6—9月試驗地氣象狀況表

1.2 試驗材料

供試玉米品種為創(chuàng)玉198，由駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所選育。供試肥料為沃夫特牌緩釋復(fù)合肥（含N29%、含P2O55%、含K2O6%）。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用無底坑接近大田環(huán)境條件下進(jìn)行，隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)，行長5 m，5行區(qū)，行距0.6 m，小區(qū)面積15 m2，種植密度7.5萬株/hm2。每小區(qū)周圍設(shè)置高35 cm、寬50 cm的土埂，埂內(nèi)周圍鋪設(shè)厚塑料膜防滲水，方便人工模擬水澇漬害試驗。6月8日播種，6月14日出苗，播種前施沃夫特緩釋復(fù)合肥750 kg/hm2。在拔節(jié)期7月13日開始淹水進(jìn)行澇漬危害試驗，設(shè)置5個澇漬危害時間，分別為處理T1（1 d）、處理T3（3 d）、處理T5（5 d）、處理T7（7 d）、處理T0（為對照，正常供水保持適宜水分70%～75%），各小區(qū)在試驗淹水期間淹水深度3～5 cm，人工造成澇漬環(huán)境，當(dāng)水面下降到3 cm時及時補水至規(guī)定深度。淹水規(guī)定時間結(jié)束后及時人工抽排解除小區(qū)內(nèi)漬水，各小區(qū)除澇漬、補水時間不同外，其他栽培管理技術(shù)措施與對照一致。試驗區(qū)上方設(shè)置有棚架，澇漬試驗期間下雨時可覆蓋防雨膜，防止降雨對試驗的影響。

1.4 測定項目與方法

株高、莖粗的測定，各小區(qū)在玉米完全抽雄后選取生長一致、有代表性的玉米5株。株高用塔尺測定植株根莖地面部至頂部之間的距離，莖粗用游標(biāo)卡尺對玉米植株基部橫位直徑進(jìn)行測量，用直尺測量該莖節(jié)間長度，莖粗系數(shù)=莖粗/節(jié)間長度[9]。葉面積指數(shù)（LAI）、綠葉數(shù)的調(diào)查，單株葉面積用長寬系數(shù)法測量，葉片的最長度和最寬度用直尺測量，葉面積＝葉長×葉寬×系數(shù)（展開葉、未展開葉系數(shù)分別為0.75、0.50），葉面積指數(shù)＝（平均單株葉面積×單位土地面積內(nèi)玉米株數(shù)）/單位土地面積[10]。葉綠素相對含量（CCI值）的測定，澇漬淹水結(jié)束后3 d，每小區(qū)隨機選取生長整齊基本一致的玉米植株5株，在光照基本相對穩(wěn)定，晴好天氣上午10:00—12:00用CCM-200葉綠素測定儀對植株頂葉測定葉綠素相對含量（CCI值）。凈光合速率（Pn）的測定，澇漬淹水結(jié)束后3 d各小區(qū)隨機選取生長一致植株5株，用LI-6400便攜式光合儀（美國LI-COR公司生產(chǎn)），于晴好天氣上午10:00—12:00，在植株最上部1張全展開葉片中間部位測定凈光合速率。成熟時調(diào)查死株率、成穗率、各小區(qū)隨機選取果穗10穗，室內(nèi)調(diào)查穗長、穗粗、禿尖長、穗粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量，各小區(qū)調(diào)查中間3行實收籽粒產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel2003軟件進(jìn)行計算與統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水澇漬害對夏玉米形態(tài)指標(biāo)的影響

由表2可知，隨著水澇漬害時間的增加，玉米株高、莖粗、基部莖節(jié)間長度有降低的趨勢，水澇漬害1～3 d株高與對照相比降低不明顯，每增加1 d株高平均降低0.85 cm，超過3 d株高明顯降低，水澇漬害5 d以上明顯限制了玉米的生長發(fā)育，水澇漬害5、7 d株高比對照分別降低11.11%、15.71%。基部莖粗水澇漬害1～5 d與對照相比降低不明顯，每增加1 d莖粗平均降低0.28 cm，水澇漬害7 d莖粗比對照降低26.17%，莖粗系數(shù)隨著水澇漬害時間的增加有增加的趨勢，這與基部莖節(jié)間長度生長較慢有關(guān)，基部莖節(jié)間長度與株高變化基本一致，水澇漬害 1、3、5、7 d分別比對照降低 5.73%、12.74%、20.38%、38.85%，水澇漬害5 d之后基部莖節(jié)間長度大幅變短。

表2 水澇漬害對夏玉米形態(tài)指標(biāo)的影響

2.2 水澇漬害對夏玉米葉面積指數(shù)及綠葉數(shù)的影響

由圖1可知，水澇漬害抑制了玉米葉面積的發(fā)育，不同處理時間對葉面積指數(shù)和綠葉數(shù)影響不同，但均呈現(xiàn)出遞減的變化趨勢。水澇漬害1～3 d綠葉數(shù)下降不明顯，水澇漬害每增加1 d，綠葉數(shù)平均下降0.8張，漬害時間越長減少的葉片越多，5 d之后綠葉數(shù)明顯下降，7 d時綠葉數(shù)比對照下降35.62%，但未發(fā)生植株枯萎死亡情況。水澇漬害1、3、5 d葉面積指數(shù)分別比對照降低9.60%、26.32%、30.65%，5 d之后對葉面積指數(shù)的抑制越來越嚴(yán)重，7 d時葉面積指數(shù)比對照降低39.32%。

圖1水澇漬害對夏玉米葉面積指數(shù)及綠葉數(shù)的影響

2.3 水澇漬害對夏玉米葉綠素相對含量的影響

由圖2可知，水澇漬害不同時間對玉米葉片葉綠素相對含量（CCI值）影響變化呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，均低于對照。水澇漬害1、3 d葉綠素相對含量（CCI值）與對照相差不明顯，比對照分別降低5.90%、9.53%，水澇漬害5、7 d處理葉綠素相對含量比對照降低明顯，分別降低27.23%、56.61%，這一時期水澇漬害每延長1 d，葉綠素相對含量就減少6.28（CCI值）。水澇漬害不超過3 d，葉綠素相對含量變化不明顯，超過5 d后葉綠素相對含量大幅降低，導(dǎo)致其可能無法恢復(fù)，而葉綠素相對含量的高低又對光合強度產(chǎn)生直接影響，最終影響玉米的產(chǎn)量。

圖2 水澇漬害對夏玉米葉綠素相對含量的影響

2.4 水澇漬害對夏玉米凈光合速率的影響

由圖3可知，水澇漬害對夏玉米的凈光合速率（Pn）產(chǎn)生一定影響，水澇漬害1、3 d凈光合速率稍高于對照，分別為 37.27、38.19 μ mol/(m2·s)，比對照分別增加1.17%、3.66%；水澇漬害5、7 d，凈光合速率比對照明顯降低，分別為 31.85、28.56 μ mol/(m2·s)，比對照分別降低13.55%、22.48%，這說明水澇漬害每延長 1 d，凈光合速率平均降低 1.65 μ mol/(m2·s)，平均降低4.47百分點。

圖3水澇漬害對夏玉米凈光合速率的影響

2.5 水澇漬害對夏玉米主要農(nóng)藝指標(biāo)的影響

水澇漬害對夏玉米死株率、成穗率、穗長、穗粗、禿尖長、穗粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量和產(chǎn)量均有不同程度的影響。由表3可知，水澇漬害1 d，死株率較低，成穗率較高，3 d以上死株率明顯增加，由18.3%增加到75.1%，成穗率反而迅速降低，只有12.7%～29.5%，導(dǎo)致穗粒質(zhì)量比對照嚴(yán)重降低。處理T3、處理T5、處理T7穗粒質(zhì)量比對照分別降低44.85%、69.03%、70.05%。水澇漬害使玉米穗變短變細(xì)，隨著漬害時期延長影響越重，禿尖明顯加重，處理T1、處理T3、處理T5、處理T7禿尖率分別達(dá)到22.5%、80.9%、91.4%、77.4%，禿尖長度的增加使穗粒數(shù)減少，穗粒質(zhì)量降低。水澇漬害1、3 d百粒質(zhì)量與對照相比變化不大，水澇漬害5、7 d百粒質(zhì)量降低明顯，分別比對照降低7.23%、14.16%，百粒質(zhì)量的降低也是減產(chǎn)的重要原因之一。處理T1、處理T3、處理T5、處理T7產(chǎn)量分別比對照T0降低3.69%、75.67%、92.34%、95.79%，水澇漬害3 d，產(chǎn)量減產(chǎn)在70%以上，5 d以上產(chǎn)量則減產(chǎn)達(dá)到90%以上。

表3 水澇漬害對夏玉米主要產(chǎn)量指標(biāo)的影響

3 結(jié)論與討論

水分是限制玉米生育過程中極為關(guān)鍵的生態(tài)因素之一[11]，株高相對比較穩(wěn)定由自身遺傳性狀來決定，但外界環(huán)境條件對其也有較明顯的影響[12]，是其生長快慢及生長狀況的關(guān)鍵衡量因子[13]。水澇漬害抑制了玉米正常的生長發(fā)育，植株變矮，莖粗變細(xì)，莖節(jié)間長度變短，水澇漬害前3 d，時間每增加1 d，株高降低0.85 cm，水澇漬害5、7 d株高分別比對照降低11.11%、15.71%。基部莖粗水澇漬害5 d內(nèi)，每增加1 d莖粗降低0.28 cm，水澇漬害7 d，莖粗比對照降低26.17%，水澇漬害5 d之后基部莖節(jié)間長度大幅變短。綠葉葉面積的多少將影響到玉米的光合能力和最終產(chǎn)量，葉面積指數(shù)（LAI）是評價葉片光合性能的極為關(guān)鍵指標(biāo)[12]。隨著水澇漬害時間的增加，玉米綠葉數(shù)逐漸減少，葉綠素含量降低，葉片色淡，水澇漬害不超過3 d，葉綠素相對含量變化不明顯，超過5 d后，葉綠素相對含量大幅降低，并導(dǎo)致其可能無法恢復(fù)。水澇漬害1、3、5 d葉面積指數(shù)分別比對照降低9.60%、26.32%、30.65%，5 d之后對葉面積指數(shù)的抑制越來越嚴(yán)重，7 d時葉面積指數(shù)比對照降低39.32%。水澇漬害5、7 d凈光合速率比對照明顯降低，分別為 31.85、28.56 μ mol/(m2·s)，比對照分別降低13.55%、22.48%，這說明水澇漬害每延長 1 d，凈光合速率平均降低 1.65 μ mol/(m2·s)，平均降低4.47百分點。

水澇漬害1 d，死株率較低，成穗率較高，3 d以上死株率明顯增加，導(dǎo)致穗粒質(zhì)量比對照嚴(yán)重降低，處理T3、處理T5、處理T7穗粒質(zhì)量分別比對照降低44.85%、69.03%、70.05%。水澇漬害使玉米穗變短變細(xì)，隨著漬害時期延長影響越重，禿尖明顯加重，處理 T1、處理 T3、處理 T5、處理 T7禿尖率分別達(dá)到22.5%、80.9%、91.4%、77.4%。水澇漬害 5、7 d百粒質(zhì)量降低明顯，分別比對照降低7.23%、14.16%，百粒質(zhì)量的降低也是減產(chǎn)的重要原因之一。處理T1、處理 T3、處理 T5、處理 T7產(chǎn)量比對照 T0分別降低3.69%、75.67%、92.34%、95.79%，水澇漬害3 d，產(chǎn)量減產(chǎn)在70%以上，5 d以上產(chǎn)量則減產(chǎn)達(dá)到90%以上。由此可見，生產(chǎn)上應(yīng)特別重視夏玉米在生長發(fā)育過程中進(jìn)行防澇降漬工作。