水分脅迫對春播糧飼玉米苗期生理特性的影響

宋桂云，蘇雅樂，苑秀蓮，劉 杰，趙清華，玉 蘭，王 旭

（1.內蒙古民族大學 農學院，內蒙古 通遼 028042；2.內蒙古自治區興安盟扎賚特旗農畜產品質量安全監督管理站，內蒙古 烏蘭浩特 137600；3.內蒙古自治區興安盟科右中旗農畜產品質量安全監督管理站，內蒙古 烏蘭浩特 029400；4.內蒙古自治區興安盟扎賚特旗產品質量計量檢測所，內蒙古烏蘭浩特 137600；5.通遼國家農業科技園區發展服務中心，內蒙古 通遼 028000）

近年來，玉米在中國的播種面積和總產量超過水稻和小麥，在干旱半干旱區，水分已經成為制約玉米生產的最重要生態因子［1］，由于水分脅迫導致的減產超過其他因素造成減產的總和［2-4］.近年來，我國東北春玉米區經常出現春旱，素有“十年九旱”之說，目前季節性干旱已經成為制約我國玉米生長的最主要的自然逆境因素［5-8］.當玉米在播種期遭受干旱后，出苗率大幅下降，導致缺苗斷壟，影響幼苗的生長以及果穗的發育，進而影響產量形成［9］.葛體達等［10］指出長期水分脅迫下，超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）活性均在夏玉米生長發育前中期顯著升高而后期下降，MDA 含量隨著水分脅迫程度加劇增加，脯氨酸含量成倍增加.齊健等［11］在玉米幼苗（四葉一心）時進行中度干旱脅迫的試驗表明，中度干旱脅迫使玉米根系和地上部的生物量降低，根冠比增大，根系活力增強；根系和葉片中的游離脯氨酸含量升高.郭相平、趙先麗等指出干旱脅迫下，玉米生長發育受到抑制，株高降低，莖粗變細，根系和地上部的生物量降低，葉片光合面積減小，根冠比增大［13-14］.

干旱作為一種主要的非生物脅迫因子，限制農作物的生長，因此，研究水分脅迫對糧飼玉米生理特性的影響，可為春播糧飼玉米的高產栽培提供理論依據.

1 材料及方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2018年在內蒙古民族大學農學院農場試驗田的遮雨棚內進行，試驗田位于東經122.23°，北緯43.35°，該地區海拔為178.5 m，年平均氣溫5.9 ℃，≥10 ℃的年積溫約為3 201 ℃.試驗田土壤為灰色草甸土，土壤有機質含量為16.2 g/kg，堿解氮為64.1 mg/kg，速效磷為34.2 mg/kg，速效鉀為149.7 mg/kg，土壤pH為8.4.

1.2 試驗材料與設計

供試玉米品種為農華315，選用20 cm（直徑）×25 cm（高）的白色塑料盆，試驗設3個處理：以正常供水為對照，對照土壤含水量控制為田間持水量的70%左右（CK），中度脅迫水分含量為田間持水量的50%（W1）；重度脅迫水分含量為田間持水量為的30%（W2），每個處理3次重復.2018年5月20日播種，每盆播4粒種子.待幼苗長至三葉一心時開始水分脅迫處理，用稱重法測量各處理土壤含水量，控制不同處理土壤水分條件恒定.處理后每天于8：00 稱重，補充失去的水分，使各處理保持設定的土壤含水量.土壤含水量達到設定值后持續處理7 d，選取長勢一致的幼苗測定葉綠素含量、丙二醛、可溶性蛋白質及根系活力等指標.

1.3 測試方法

土壤有機質的測定采用重鉻酸鉀-外加熱法；pH值的測定采用電位法；土壤堿解氮的測定采用堿解擴散法；土壤速效磷的測定采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法；土壤速效鉀測定采用1 mol/L中性NH4OAC浸提-火焰光度法［15］.

葉綠素a和葉綠素b含量的測定采用比色法，根系活力的測定采用甲烯藍法，丙二醛的測定采用用硫代巴比妥酸法，可溶性蛋白質含量的測定采用考馬斯亮藍法［16］.

1.4 數據分析

本試驗數據采用Excel2003和DPS軟件進行統計分析.

2 結果與分析

2.1 水分處理對玉米幼苗葉綠素含量的影響

葉綠素含量高低影響植物的光合作用，進而影響植物干物質積累和產量的形成.圖1為水分脅迫對糧飼玉米葉綠素含量的影響.從圖中可以看出，水分脅迫處理葉綠素a和葉綠素b含量均低于對照，CK處理葉綠素a 和葉綠素b 含量比W1 處理分別高1.74%和9.43%，比W2處理分別高20.65%和39.76%，由此可知水分脅迫對葉綠素b影響較大，重度水分脅迫使葉綠素a和葉綠素b下降幅度較大.葉綠素a含量W1處理和W2處理之間差異顯著，其它處理之間差異不明顯.

2.2 水分脅迫對糧飼玉米幼苗丙二醛和可溶性蛋白質含量的影響

由圖2（a）可知，隨著水分脅迫加重，丙二醛的含量增加，表明水分脅迫導致膜脂過氧化，使葉片受到傷害程度增加，產生的過氧化物增多.與CK相比，W1提高了17.68%，W2提高了64.64%.W2與W1和CK之間差異達到顯著水平，其它處理之間差異不大.

可溶蛋白質是植物細胞內一種滲透調節物質，植物在缺水環境中為了更好生長，其體內滲透調節物質會積極響應提高細胞滲透勢，以利于植物從外界吸收水分，從圖2（b）可以看出W1和W2分別比CK高0.37%和0.56%.CK、W1和W2處理之間差異不顯著.

2.3 水分處理對玉米幼苗根系活力的影響

由表1可知，中度水分脅迫提高了根系總吸收面積和活躍吸收面積，但重度水分脅迫卻使根系總吸收面積和活躍吸收面積減少，說明適度的水分脅迫有利于根系的生長.與CK相比，W1處理根系總吸收面積和活躍吸收面積分別增加1.46 m2和0.64 m2，W2處理分別降低0.16 m2和0.09 m2.其中，根系總吸收面積W1 處理和CK、W2 處理之間差異達到顯著水平，根系活躍吸收面積CK、W1 和W2 處理之間達到顯著水平.水分脅迫降低了根系活躍吸收面積比和比表面積，CK 處理比W1 處理根系活躍吸收面積比提高了0.45%，比W2處理增加了0.47%；CK處理比W1處理比表面積提高了0.63%，比W2處理增加了1.27%.根系活躍吸收面積比和根系比表面積CK、W1與W2處理之間差異不顯著.

表1 水分脅迫對糧飼玉米幼苗根系活力的影響Tab.1 Effect of water stress on root activity in seedlings of dual-purpose maize

3 結論與討論

近年來，東北春玉米區經常出現春旱，對玉米生產造成很大影響.研究指出，植物在受到逆境傷害時，其體內發生一系列的生理生化反應來消除或降低外界環境對其傷害［17-18］.可通過測定植物在逆境條件下的葉綠素含量、滲透調節物質（Pro）、膜脂過氧化的程度（MDA）、根系活力等指標的變化來衡量植物受到傷害程度［19］.MDA是直接反映植物受傷害程度大小的指標，含量高表明受到傷害程度大，含量低表明受到傷害程度小.本試驗結果表明，糧飼玉米在受到水分脅迫時，葉綠素含量下降，MDA含量和可溶性蛋白質含量上升，其中MDA 含量增幅在17.68%-64.64%之間，可溶性蛋白質含量增幅在0.37%-0.56%之間.說明該品種在水分重度脅迫情況下，受到傷害程度較大.

丁端峰指出，適當的水分脅迫可以促進根系的生長，提高根冠比［20］.本研究結果表明，中度水分脅迫促進了根系生長，提高了根系總吸收面積和活躍吸收面積.與CK相比，W1處理根系總吸收面積和活躍吸收面積分別提高了91.82%和81.01%，而重度水分脅迫使根系總吸收面積和活躍吸收面積減少，該研究結果與前人研究結果一致.