渍涝对玉米产量和根际土壤微生物的影响

郭太忠+袁刘正+赵月强+柳家友+谷川

摘要：以漯玉336（抗青枯病）和浚单20（易感青枯病）两个玉米品种为试验材料，在吐丝后20 d时采用人工淹水处理，淹水时间为1 d，以淹水前为对照，研究渍涝对不同玉米品种根际土壤微生物的影响。结果表明，淹水使漯玉336和浚单20的产量下降，浚单20下降10.6%，漯玉336下降8.7%；淹水使两品种土壤根际周围的细菌数量增加，漯玉336真菌数量减少，浚单20真菌数量增加，但浚单20淹水后土壤根际周围的细菌数量和真菌数量均高于漯玉336；放线菌数量增加。

关键词：玉米；渍涝；土壤微生物；产量

中图分类号：Q945.78 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）03-0505-03

目前，随着全球环境恶化，极端异常天气频繁出现，造成洪涝等自然灾害出现的概率增多，对作物产量影响很大。在豫中南夏玉米生长期间，特别是后期易遭受渍涝灾害，渍涝灾害造成一系列次生伤害，如根际缺氧，影响根系生长，进而影响玉米产量。另外，玉米植株遭受淹水缺氧，产生一些对细胞和蛋白质有毒的物质；一些酶类如SOD、POD等活性下降，导致细胞受到伤害[1]。土壤水分过多易产生涝害，影响植物生长发育，严重时烂根死苗[2]。渍涝时间越长，根系受害越严重，甚至腐烂变黑，叶片衰老，光合作用下降，产量损失严重。同时，淹水导致土壤中CO2浓度增加，根际微生物数量发生变化，造成玉米青枯病的发生，给玉米产量造成很大的损失。渍涝对玉米根际土壤微生物的影响在国内研究薄弱。本试验采用人工模拟淹水处理，研究后期淹水对夏玉米产量及根际土壤微生物的影响以及夏玉米青枯病的发病情况，以期掌握淹水后夏玉米根际土壤微生物的变化情况，为玉米高产栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试玉米材料为漯玉336（抗青枯病）、浚单20（易感青枯病）。

1.2 试验设计

试验于2011年在漯河市农业科学院试验基地进行，采用随机区组设计，3次重复，等行距种植（行距为67 cm），密度为60 000株/hm2，以淹水前为对照；试验于6月15日播种，17日浇蒙头水，于小喇叭口期施用玉米专用肥，施肥量为750 kg/hm2，在大喇叭口期用辛硫磷颗粒防治玉米螟。其他管理参照大田管理。在玉米授粉20 d后采用人工淹水，水深5 cm，淹水1 d。

1.3 调查项目及方法

1.3.1 叶面积指数 叶面积测定采用量测法，测定时间为授粉后20 d、淹水后10 d、淹水后20 d，在小区内随机取5株，测量叶片的长度和最宽处，按照 “叶长×叶宽×0.75”计算单株叶面积，再计算叶面积指数。

1.3.2 淹水前后玉米根际土壤微生物数量 微生物功能群用平板计数法测定。细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基；真菌采用马丁氏培养基培养；放线菌采用高氏1号培养基培养[3]。

1.3.3 产量 收中间2行，单收、单脱、单晒、称重。

1.4 数据分析

利用Excel 2003进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 淹水对漯玉336和浚单20叶面积指数的影响

从图1可以看出，不同玉米品种在同一生育期进行淹水对夏玉米叶面积指数的影响并不相同，淹水对漯玉336和浚单20的叶面积指数影响较大，能加速叶片衰老，其中对浚单20叶面积指数的影响比漯玉336大。

2.2 淹水对漯玉336和浚单20根际土壤细菌数量的影响

由图2可知，淹水后漯玉336和浚单20根际土壤细菌数量均增加，但浚单20淹水后根际土壤细菌数量大大高于漯玉336，这可能是浚单20淹水后，叶片全部干枯，根系受影响严重的原因。渍涝易造成土壤细菌数量大量增加，少量灌水也易造成此现象[4]。细菌有很强的适应性，在大量水分存在的情况下，很多微生物具有渗透调节机制，通过一系列作用来保持作物体内的水势与外界环境相对平衡[5]。淹水后土壤细菌数量快速增加，但是对于不同作物根际土壤细菌数量的多少也不相同。

2.3 淹水对漯玉336和浚单20根际土壤真菌数量的影响

由图3可知，淹水使漯玉336根际土壤真菌的数量减少，使浚单20根际土壤真菌的数量增加，且浚单20根际土壤真菌的数量高于漯玉336，这可能是造成淹水后浚单20易感青枯病的一个重要原因，因为真菌中的镰刀菌和腐霉菌是造成玉米青枯病的主要菌类，浚单20淹水后根际土壤真菌的数量高可能就是镰刀菌和腐霉菌的数量多，进而造成其淹水后易感青枯病。

2.4 淹水对漯玉336和浚单20根际土壤放线菌数量的影响

由图4可知，淹水使2个玉米品种根际土壤放线菌数量增加。淹水前漯玉336根际土壤放线菌数量低于浚单20，而淹水后浚单20低于漯玉336。

2.5 淹水对漯玉336和浚单20产量的影响

由图5可知，淹水使玉米产量降低，且淹水后漯玉336产量高于浚单20，下降幅度低于浚单20，说明后期淹水对浚单20影响较大。原因是浚单20淹水后易感青枯病，而漯玉336感青枯病相对较轻，青枯病是生育后期危害玉米产量的重要病害，其造成淹水对浚单20影响较大。

3 结论与讨论

在黄淮海夏玉米区，降雨分布不均匀，生育后期降雨量偏多，易导致青枯病大面积发生，玉米产量不稳定。本试验采用人工模拟淹水研究渍涝后夏玉米根际土壤微生物的变化，明确渍涝与青枯病发病的关系。通过试验研究初步得出以下结论：

1）土壤淹水后，玉米叶面积指数迅速降低，不抗青枯病的品种下降较快。原因可能是在长时间内淹水引起玉米叶片气孔关闭，CO2扩散的气孔阻力加大，光合速率降低，光合产物的运输不畅[6]，从而加速叶片衰老。

2）淹水后玉米根际土壤微生物发生变化，细菌数量增加，抗青枯病的品种根际周围真菌的数量较少，放线菌数量增加。在长时间渍涝的条件下造成玉米根际环境的低氧，易产生一些厌氧的细菌，进而对根系造成伤害。淹水时间越长，玉米植株体内积累的有毒物质越多，导致玉米根系变黑腐烂。易造成青枯病的大面积发生，从而给玉米带来次生危害，引起玉米产量大幅度下降。建议在低洼地带种植玉米时，选择抗渍涝、抗青枯病的品种，起垄种植，排水设施要保证，玉米受渍涝后要及时施用增氧肥，保证玉米根系氧气的供应，降低渍涝对玉米造成的影响。

3）在黄淮海夏玉米主产区，生产上一要选择抗渍涝玉米品种，搞好田间排水工程[7]，如遇较大降雨，能在最短的时间内排除积水，尽量缩短渍涝时间，尽可能减少玉米产量损失；二要选择抗青枯病的品种，青枯病的遗传是数量遗传，其抗性接近双亲[8]。因此，建议在品种选育过程中，选择抗性好的亲本作为材料，以便筛选出高产、稳产、广适、多抗的优良品种。

参考文献：

[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] 赵可夫.植物对水涝胁迫的适应[J].生物学通报，2003，38（12）：11-14.

[3] 刘红杰，习向银，刘朝科，等.深翻耕和连作对植烟土壤养分及其生物活性的影响[J].福建农业学报，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，刘晓忠，等.玉米叶片涝渍伤害过程中超氧自由基的积累[J].植物学报，1995，37（9）：738-744.

[7] 张晓伟，黄占斌，李秧秧.不同灌溉目标下玉米排水制度研究[J].水土保持研究，1999，6（1）：76-78.

[8] 席章营，任和平.玉米对青枯病的抗性遗传研究[J].华北农学报，1992，7（3）：76-80.

3）在黄淮海夏玉米主产区，生产上一要选择抗渍涝玉米品种，搞好田间排水工程[7]，如遇较大降雨，能在最短的时间内排除积水，尽量缩短渍涝时间，尽可能减少玉米产量损失；二要选择抗青枯病的品种，青枯病的遗传是数量遗传，其抗性接近双亲[8]。因此，建议在品种选育过程中，选择抗性好的亲本作为材料，以便筛选出高产、稳产、广适、多抗的优良品种。

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3）在黄淮海夏玉米主产区，生产上一要选择抗渍涝玉米品种，搞好田间排水工程[7]，如遇较大降雨，能在最短的时间内排除积水，尽量缩短渍涝时间，尽可能减少玉米产量损失；二要选择抗青枯病的品种，青枯病的遗传是数量遗传，其抗性接近双亲[8]。因此，建议在品种选育过程中，选择抗性好的亲本作为材料，以便筛选出高产、稳产、广适、多抗的优良品种。

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