水分脅迫對春玉米干物質積累及產量的影響

蔡倩 楊姝

摘要：為探明玉米生育中期水分脅迫對干物質積累及產量的影響，以春玉米為試材，采用盆栽方法，設置了正常供水（CK）、輕度水分脅迫（Ⅰ）和重度水分脅迫（Ⅱ）3個處理，開展水分脅迫對春玉米干物質積累、產量及產量構成因素影響的研究。結果表明，輕度水分脅迫處理玉米地上干物質量、根干質量、根冠比、產量及產量構成因素與正常供水處理差異不顯著，而重度水分脅迫顯著降低了玉米地上干物質量、根干質量、產量、穗數、穗粒數及收獲指數，顯著增加了玉米根冠比。

關鍵詞：玉米;水分脅迫;干物質;產量

中圖分類號：S513? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2022）03-0001-04

遼西地區水資源短缺、旱災頻發，灌溉用水十分有限，干旱限制了作物高產穩產。玉米是遼寧第一大糧食作物，正常年份整個生育期降水量基本能滿足玉米生長對水分的需求，但由于降水時空分布不均，伏旱現象頻發，導致玉米產量大幅降低。為保證該區域玉米高產穩產，在改善栽培管理措施方面已經做了大量工作，取得了一定成效，但以當地氣候、土壤條件為背景，如何調動玉米自身的生理抗旱潛力還有待于進一步研究。本研究在遼寧省農業科學院抗旱模擬實驗場進行，采用盆栽試驗方法，定量研究生育中期水分脅迫對玉米干物質積累及產量的影響，以期為干旱地區玉米生理節水、高產穩產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

本試驗于2014—2015年在遼寧省農業科學院干旱模擬實驗場進行。玉米品種為遼單565，采用盆栽試驗方法，設置3個試驗處理，分別為正常供水（CK），輕度水分脅迫（Ⅰ），重度水分脅迫（Ⅱ）。水分脅迫時期為玉米拔節期至灌漿期，各處理整個生育期的供水量見表1。試驗盆直徑40 cm、高40 cm，每盆裝40 kg干土，土壤容重為1.31 g/cm3，全氮1.46 g/kg，全磷0.46 g/kg，全鉀12.96 g/kg。每盆1 株玉米，各處理施肥量一致。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 干物質測定 玉米成熟期取樣測定干物質，每個水分處理選取3盆玉米植株，將地上植株和地下根系分開。采用烘干法測定干物質量，并計算根冠比。

1.2.2 產量測定 玉米收獲時，每個處理測產取3盆玉米，分別置于網袋中，風干后進行考種。測定每盆玉米的穗數、穗行數、行粒數、百粒質量、總粒質量等，計算每株玉米的粒數、千粒質量、收獲指數等。

1.3 統計與分析

采用Excel進行整理分析試驗數據并作圖，SPSS20軟件（SPSS Inc.Chicago，USA）對試驗數據進行方差分析（ANOVA）。

2 結果與分析

2.1 降雨量及干旱發生頻率分析

通過對1965—2015年玉米整個生育期降雨量進行分析表明，年降雨量在500 mm以上發生頻率為68.6%，輕度干旱脅迫（350～450 mm）發生概率為27.5%，嚴重干旱脅迫（200～300 mm）發生概率為3.9%，可見，正常年份降雨量能夠滿足玉米生長對水分的需求，玉米生產受到輕度干旱的頻率較高，受到嚴重干旱的頻率很低，所以該區域玉米整個生育期主要受輕度水分脅迫影響，見圖1。

2.2 產量及產量構成因素

水分脅迫對產量及產量構成因素的影響見表2。

由表2可知，從玉米產量方面，2014年和2015年輕度水分脅迫處理（Ⅰ）的玉米單株產量有下降趨勢，但降低幅度與正常供水處理相比差異不顯著（P>0.05），重度水分脅迫處理（Ⅱ）的玉米單株產量顯著降低（P<0.05），較正常供水處理（CK）兩年平均降低55.6%。可見，重度水分脅迫嚴重降低了玉米產量。

就玉米產量構成因素分析，2014年和2015年玉米穗數和穗粒數兩年平均值均表現為重度水分脅迫處理小于正常供水處理，且差異達到顯著水平（P<0.05），輕度水分脅迫處理與正常供水處理差異不顯著（P>0.05）;2014年輕度水分脅迫處理和重度水分脅迫處理玉米千粒質量均有不同程度的下降，且與正常供水處理達到顯著差異（P<0.05），2015年各處理千粒質量則均未達到顯著差異（P<0.05），2014年和2015年千粒質量兩年平均值表現為輕度和重度水分脅迫處理與正常供水處理差異不顯著（P>0.05），均未顯著降低千粒質量;2014年和2015年收獲指數兩年平均值表現為重度水分脅迫處理顯著低于正常供水處理（P<0.05），輕度水分脅迫處理與正常供水處理差異不顯著（P>0.05）。可見，重度水分脅迫處理玉米產量大幅度下降的原因是嚴重干旱降低了玉米穗數、穗粒數及收獲指數（HI）。

2.3 干物質動態變化

水分脅迫對玉米干物質量及根冠比影響見圖2。

通過圖2對玉米干物質積累分析表明，2014年和2015年輕度水分脅迫與正常供水處理的地上部干物質量和根干質量差異不顯著（P>0.05），但與重度水分脅迫處理達到顯著差異（P<0.05），地上部干物質量的降低幅度大于根干質量降低幅度。2014和2015年根冠比表現為正常供水<輕度水分脅迫<重度水分脅迫，且重度水分脅迫與正常供水處理間差異達到顯著水平（P<0.05）。可見，干旱對地上部植株的干物質積累影響大于地下部干物質積累，因此，增加了玉米的根冠比。

3 結語

在干旱環境中，作物為適應水分脅迫會在株高、葉面積指數、根系的形態和活力等方面做出一系列反應。本研究表明重度水分脅迫大大減少玉米地上部生物量，原因可能是通過大幅降低地上部生物量、葉面積等增長，從而減少冠層對光的攔截和蒸騰作用。輕度水分脅迫未顯著降低地上部和根系干物質量，這與Cakir的研究結果相似。可見，適度水分虧缺可使玉米地上和地下干物質量發生變化，增加根冠比，提高玉米水分利用效率，從而通過自身的生理調節來減少水分的損失。研究表明，花期干旱對玉米產量的影響大于其他生育時期。本研究表明，輕度水分脅迫下的玉米產量未明顯降低，而重度水分脅迫下的玉米產量大幅下降，這一結果與Liu等人的研究結果相似。分析當地50 a間作物生育期的氣候條件，可知發生重度水分脅迫的年份較少，而發生輕度水分脅迫年份較多。輕度干旱年份玉米產量受到的影響較小，均能獲得正常產量。在生產實踐中，可通過選擇適宜作物品種、調整播期、覆蓋地膜等農藝措施，一定程度地抵御或減輕干旱為害。

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Effects of Water Stress on Dry Matter Accumulation and Yield of Spring Maize

CAI Qian1，2，YANG Shu1*

（1. Tillage and Cultivation Research Institute， Liaoning Academy of Agricultural Sciences ， Shenyang 110161， China; 2.? National Agricultural Environment Fuxin Scientific Observation and Experimental Station， Fuxin Liaoning 123100， China）

Abstract： To explore the effects of water stress on dry matter accumulation and yield of maize in middle growth stage， take spring maize as test material， using pot method， set up the normal water supply （CK）， mild water stress （Ⅰ） and severe water stress （Ⅱ） three processing， to carry out the research of the effect of water stress on dry matter accumulation， yield and yield components of spring maize. Results show that： With mild water stress treatment the ground maize dry matter weight， root dry weight， root-shoot ratio， yield and yield components were not significantly different with normal water treatment， while the severe water stress significantly decreased the ground maize dry matter weight， root dry weight， yield， number of ears and grains and harvest index， which significantly increased in the maize root-shoot ratio.

Key words： maize; water stress; dry matter; yield