水环境对玉米生长的影响

芦玉++刘宇

摘要：水环境会影响玉米各个阶段的生长发育，是影响玉米产量的重要因素之一。本文作者通过长期实践和科学试验总结得出适宜玉米生长的水环境，分析研究灾害水环境对玉米产量与品质的影响，为提高亩产量提供依据和参考。

关键词：水环境；洪涝灾害；玉米

中图分类号： S513 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.02.003

水分是影响作物生长发育的重要环境因子，在农作物整个生育进程中，适宜的水分供应在一定意义上决定其产量及质量的提高[1]。玉米是我国重要的粮食作物之一，其生长受水环境的胁迫作用比较明显，水环境已成为世界范围内影响玉米发育、产量及品质的最主要因素。近几十年来我国学者在水环境对玉米生长的影响这一研究方面取得了很大进展。于文颖等[2]对玉米进行水分胁迫及复水试验，发现不同生育期水分胁迫及复水对玉米光合特性及水分利用效率的影响。张岁岐等[3]通过探讨不同灌溉制度对玉米根系生长和水分利用效率的影响，得出合理灌溉可以优化玉米根系分布特性以提高玉米吸水能力和水分利用效率的结论。苏■等[4]利用盆栽法模拟多变低水环境下，作物产量及水分利用效率的变化。彭勃等[5]利用分子标记技术结合不同水分环境下产量构成因子和籽粒相关性状的表型鉴定及逐步联合的QTL定位方法，探讨产量构成因子和籽粒相关性状在不同水分环境下的遗传基础，为玉米分子育种与相关基础研究提供参考。

本文作者通过长期实践和科学试验总结得出适宜作物生长水环境状况，从降雨量与大气中水分状况、地表水与土壤中的水分状况、地下水状况三个方面给出不同状况下的具体数值范围，并分析灾害水环境对玉米产量与品质的影响，为提高单亩产量提供依据参考。

1适宜玉米生长的水环境

影响作物生长的水分环境可分为：一是降雨量与大气中水分状况；二是地表水与土壤中的水分状况；三是地下水状况。不同作物对水分的需求不同，其最适合生长的水分环境也有差异，即作物具有自己特有的需水规律，通过长期实践和科学试验总结得出玉米的需水规律如下。

1.1降雨量与大气中水分状况

降雨量，玉米生育期内如遇连续日降雨大于50毫米，降雨强度大于田间排水能力，容易发生内涝。玉米最适宜的连续日降雨量为10～30毫米，此时玉米的根系层可完全吸纳所降雨量，基本上不产生径流，有利作物对水分的吸收，利于玉米的生长。

玉米生长需要适宜的空气湿度。大气中含水气多少，可用相对湿度表示，玉米生长期最适宜的空气相对湿度50%～70%，当空气相对湿度小于30%时，花粉粒因失水而失去活力，花柱易枯萎，难于授粉、受精，不利玉米生长；相对湿度大于80%时，空气处于潮湿状态，玉米生长减弱，并容易发生病虫害。

降雨量和大氣中水分状况皆是不受人们控制的，其造成的不利影响无法抗拒，但可通过人为活动去进行改变，保证玉米稳产增产。发生洪涝灾害时可采取工程措施排除农田多余的水分；大气相对湿度过低时，可适时对作物进行灌溉降温，增加土壤含水量，满足作物蒸腾加速需要的水分；适当调节播期，保证授粉、受精、籽粒的形成。

1.2地表水与土壤中的水分状况

暴雨会产生地表积水，如排放不及时则会产生内涝。地表积水不超过3厘米时，土壤可在24小时内全部吸收；积水深度超过3厘米就会形成内涝，内涝的破坏程度受内涝积水历时长短、玉米生育阶段的影响。

土壤中的水分状况。土壤水分含量对玉米发育有着直接的影响，其影响程度大于空气相对湿度。因为除阳光（很少变化）之外，作物生长所需的养分和水分供给都在土壤中由水输送，且土壤水分变化是影响土壤中水、汽、温、热、微生物变化的主要因素，适宜的土壤湿度才能满足玉米生长发育的需要。

作物生长过程是作物通过光合作用积累碳水化合物的过程。当土壤水分不足时，作物得不到最佳的光合作用，积累物质减少，影响了作物根、茎、叶的生长，直接影响作物产量。当土壤水分过多时，土壤中的孔隙被水分填充，土壤中的空气被挤出，好气类微生物死亡，导致土壤中养分不能分解。土壤中缺乏空气，根系不能呼吸，作物无法生长。最终轻则叶片枯黄无法进行光合作用，严重叶片、根系、植株凋萎而逐渐死亡。

根据灌溉试验得出：土壤相对湿度小于60%，不利玉米出苗，而大于100%则延缓玉米生长；玉米最优的土壤适宜湿度在60%～90%间，如果高于或低于最佳值，玉米生长将受到影响，如表1所示。

表1 玉米生长期适宜土壤湿度（占田间持水量百分比%）

1.3地下水状况

地下埋深是地下水环境重要环节指标。地下水埋深超过4米时，玉米根系无法吸收土壤中的水分，在无雨的情况下玉米处于干旱状态。地下水埋深小于0.5米时，地下水长期补给土壤，会造成地表蒸发加剧，导致土壤盐碱化。由此，地下水埋深为1～3米最有利玉米根系对水分的吸收。

2灾害水环境对玉米生长的危害

当区域遭遇持续性暴雨、特大暴雨或灌溉过度等情况时，可能发生地面水、地下水位补给过度、异地地面水侵入等现象，致使土壤水分过多，玉米长期处于不适宜的水环境中，影响作物的生长。

2.1危害机理

土壤水分过多对玉米危害主要表现：一是土壤水长期处于饱和状态，影响土壤中的气、热因子，导致土壤理化性质发生改变，不利于根系的生长发育；二是根系层的土壤水分过多、空气含量下降，根系长期处在缺氧环境进行无氧呼吸，不仅不能进行正常的养分、水分吸收等生理活动，还因乙醇等还原物质积累而中毒，致使呼吸作用逐渐下降，导至最后停止生长而死亡；三是地表淹水或耕层滞水水分过多，土壤微生物中好气菌类减少，土壤中有机质分化停止，土壤肥力降低，从而使得土壤的有效养分释放缓慢，造成植物养分贫乏，有害的还原性物质却会逐渐积累起来；四是农田积水会影响土壤的机械物理性质，水分过多会造成土壤耕性不良，地面支持能力降低，农事活动不能正常进行，更影响机械化作业；五是在地下水上升状态下，蒸发强烈，地下水中所存盐分往往随土壤水分上升运移至地表，盐分会在地表和近地表的土层内积累，从而导致土壤盐碱化；六是玉米长期处于过湿状态，玉米叶片生物膜会受到破坏，细胞内电解质外渗，植株叶片中的保护酶 （SOD、POD、CAT）活性迅速下降，膜脂过氧化作用加强，丙二醛（MDA）含量增加，叶绿素被降解植株失绿，叶片变黄衰老加快，从而导致不可逆的伤害。

2.2危害程度与抵御能力

2.2.1 土壤过湿状态对玉米不同生育期生理生化过程的影响也不相同 作物在营养生长阶段如果遇到灾害性天气或不利天气条件的影响，当后期条件转好后，作物有恢复或弥补这些影响的特性，对最终产量的影响较小。在作物生殖生长阶段，特别是在生殖生长初期，如果遇到灾害性或不利天气条件的影响，即使后期条件转好，作物长势也很难得以恢复或弥补，最终会对产量造成较大的影响，甚至绝收[6]。对不同发育阶段的玉米进行渍水试验，观察玉米叶片中丙二醛（MDA）的含量，MDA是一种能强烈地与细胞内各种成分发生反应，导致膜结构及生理完整性破坏的物质。试验表明：玉米叶片中MDA含量的增加是一个逐渐积累并增加的过程，玉米植株吐丝期前受水淹胁迫的危害较吐丝期后更严重。

2.2.2 玉米对灾害水环境的抵御能力与界限 当玉米生长期遭遇灾害水环境时，作物发育期不同，其抵御危害的能力也有较大差异。根据多年研究，在农田排水工程技术规范中给出了玉米耐淹水深和耐淹历时，见表2。

表2玉米耐淹水深和耐淹历时

3灾害水环境对玉米产量与品质的影响

3.1洪涝灾害是影响玉米产量的重要因素

我国建国以来进行了大量的农田基本设施建设，修建了田间排水工程，但洪涝灾害损失占国民经济的2.2%，远高于发达国家。一旦遇到大雨或多雨年份，易涝区玉米产量会明显下降，在东北涝区，辽宁省、黑龙江省表现尤其明显，如2013年辽宁省降雨较多的中东部玉米单产降低，西北部干旱半干旱地区玉米单产增加（见图1）。黑龙江省也有同样，伊春市、鹤岗市雨量较多单产低，哈尔滨市、绥化市、双鸭山市雨量较小玉米产量较高。表明玉米对旱涝抵御能力低，粮食产量随气候降雨因素波动较大，且1980年～2013年全国多年玉米单产都处于波动状态，其中洪涝灾害是重要原因之一。因此，就如何加強稳定单产，是玉米持续发展保证我国粮食供给的重要建设项目。

图1 2013年辽宁省降雨对玉米产量的影响

3.2 洪涝灾害对玉米品质的影响

洪涝灾害不仅影响玉米产量同时也影响玉米品质，当洪涝灾害发生在玉米生长发育花期时，由于降水集中、强度大，空气潮湿田间杂草丛生，易造成病虫害滋生，不但导致减产也会造成子粒有虫口。如果遇高温、热害导致玉米生长发育异常影响玉米的抽雄散粉，由于花粉量过少、花粉活力低或雌穗吐丝延迟会造成花期不遇而结实不良，玉米籽粒突尖、瞎穗，千粒重下降，进而影响玉米出粉率、出油率。

4 结语

玉米作为重要的粮食作物，在国民经济中占有重要地位，加强稳定单产，是玉米持续发展保证我国粮食供给的重要建设项目。灾害水环境对玉米产量及品质的影响不可忽略，必须在玉米不同的生长时期为其提供适宜生长的水分环境。为提高单亩产量，应建立完善的洪涝灾害管理体系；在粮食产区建立完善的降雨、温度信息预报体系；提高预见期，科学调整播种时间；设立国家级灾害统筹管理机构，统一分析相关行业信息，统一调度，提前做好防灾防害措施；提高内涝排水设计标准，采用工程手段增加农田对内涝的排水能力。

参考文献

[1] 王春乙，娄秀荣，王建林.中国农业气象灾害对作物产量的影响.自然灾害学报[J].2007（05）：37-43.

[2] 于文颖，等.不同生育期玉米叶片光合特性及水分利用效率对水分胁迫的响应[J].生态学报，2015，35（09）：2902-2909.

[3] 张岁岐，等.不同灌溉制度对玉米根系生长及水分利用效率的影响[J].农业工程学报，2009（10）：1-6.

[4] 苏■，山仑.多变低水环境下玉米籽粒产量及水分利用效率的研究[J].植物生理学通讯，1997（04）：245-249.

[5] 彭勃，等.不同水分环境下玉米产量构成因子及籽粒相关性状的QTL分析[J].作物学报，2010（11）：1832-1842.

[6] 郝玉兰，等.不同生育时期水淹胁迫对玉米生长发育的影响[J].中国农学通报，2003（06）：58-63.

作者简介：芦玉，高级工程师，研究方向：技术推广。