人工模拟洪涝胁迫对夏玉米叶部性状及产量的影响

陈振　梁守真　王猛　颜丙囤　姚慧敏　隋学艳　王勇

摘要：采用人工淹水方式模拟洪涝胁迫环境，分别设置拔节期、抽穗期和灌浆期淹水处理，以不淹水为对照（CK），研究了洪涝胁迫对夏玉米叶面积指数、叶绿素含量及产量的影响。结果表明，洪涝胁迫1天对玉米叶片叶绿素含量和叶面积指数的影响较小，超过5天后明显降低；不同时期淹水处理均能减少公顷穗数和产量，但对千粒重和穗粒数的影响不同，拔节和抽穗期长时间淹水均能降低穗粒数和千粒重，而灌浆期淹水后千粒重和穗粒数呈一定的上升趋势，因此，拔节和抽穗期淹水的夏玉米产量降低幅度明显大于灌浆期。

关键词：洪涝胁迫；人工模拟；夏玉米；叶绿素含量；叶面积指数；产量

中图分类号：S513.01 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2017）04-0026-04

Effects of Simulated Flooding Stress on Yield and

Leaf Characteristics of Summer Corn

Chen Zhen1，2， Liang Shouzhen1， Wang Meng1， Yan Bingdun1，2， Yao Huimin1， Sui Xueyan1， Wang Yong1

（1.Shandong Institute of Agriculture Sustainable Development， Jinan 250100， China；

2.China University of Mining and Technology， Xuzhou 221116， China）

Abstract This research adopted the way of artificial flooding to simulate the flooding stress environment. The experimental treatments were conducted in the jointing period， heading period and filling period respectively with no flooding as control （CK）. Then the effects of flooding stress on leaf area index （LAI）， chlorophyll content and yield of summer corn were studied. The results showed that the chlorophyll content and LAI of maize had little change when flooding for 1 day， and obviously decreased after flooding for 5 days. Flooding in different growth periods all could reduce the spikes per hectare and yield， but had different effects on 1 000-kernel weight and kernels per spike. Flooding in the jointing period and heading period both could decrease the 1 000-kernel weight and kernels per spike， while flooding in the filling period had certain positive effects on 1 000-kernel weight and kernels per spike. Thus， the decreasing amplitude of maize yield when flooding in the jointing and heading periods was obviously higher than that in the filling period.

Keywords Flooding stress； Artificial simulation； Summer corn； Chlorophyll content； Leaf area index； Yield

玉米在我國粮食安全中占有重要地位[1]，2013年我国玉米种植面积3 631.8×104 hm2，总产2.18×108 t，占粮食总产的36.3%[2]，近年来玉米在粮食作物总种植面积和产量中的占比逐年增加，对我国粮食产业影响较大。我国玉米种植区多受大陆性季风气候影响，夏季降水量一般占全年降水总量的 60%～70%，玉米常因降水过多遭受洪涝灾害而减产，严重影响玉米高产稳产。

玉米是一种需水量大但又不耐涝的作物，土壤湿度超过持水量的80%时，植株的生长发育即受到影响，尤其是在幼苗期，表现更为明显[3]。因此，洪涝灾害成为影响玉米生产的主要非生物胁迫之一。但洪涝灾害对玉米生长的影响因品种、生育时期、环境条件及淹水持续时间的不同而异，因此，研究不同淹水时期和持续时间对夏玉米生长发育及产量品质的影响，具有重要的理论和实践意义[4]。由于玉米洪涝灾害的发生具有突发性和不可重复性等特点，本研究采用人工淹水模拟洪涝胁迫的方法进行试验，持续活体观测叶绿素含量和叶面积指数的变化，并通过收获期考种、测产，研究不同淹水时期及持续时间对夏玉米生长的影响，以期为玉米洪涝灾害的评估及救灾减灾提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

玉米品种登海605，具有根系发达、高抗倒伏、棒大粒深、产量高等突出特点。

1.2 试验设计

试验于2015年夏玉米生长季在济南市济阳县太平镇姜家村中等肥力的责任田中进行（N 39°57.822′，E 116°19.602′）。供试农田玉米长势良好，灌溉条件便利。

分别于玉米拔节期、抽穗期、灌浆期进行淹水处理，设水淹0（CK）、1、3、5、7、9 d 六个水平，共18个小区。试验田玉米南北向种植，垄宽2.5 m，行距0.6 m，株距约30 cm，每期处理选取一垄玉米，南北分6个小区，每小区长6 m。淹水处理前，四周铺埋塑料布，筑土压实围堰，围堰高0.4 m，宽0.5 m。淹水开始时间为上午8时，约半小时后淹没各个小区，当因下渗水面下降时及时续水，保证水面持续没过玉米根部[5]；当各个小区达到相应淹水天数时，停止灌水。各时期淹水处理情况如表1所示。拔节期、抽穗期和灌浆期分别从7月31日、8月10日和8月23日开始灌水。

叶绿素含量和叶面积指数的测量在相应淹水处理结束后进行，产量及其构成因素的测量在玉米收获后进行，产量为玉米籽粒干重。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 叶绿素含量的测定 每小区选择长势均匀、一致的连续10株玉米，使用植物养分测定仪TYS-3N于每日11—14时固定叶片活体监测叶

绿素相对含量（SPAD值）[6]，取均值作为最终结果。其中，拔节期选定玉米植株最上部第一片完全展开叶，抽穗期和灌浆期选定穗上部第一片叶，挂牌标记。

1.3.2 叶面积指数测量 使用冠层分析仪TRAC直接测量玉米群体叶面积指数[7]。于每日11—14时手持该仪器平行于玉米种植方向，以“S”型曲线匀速穿行测量。

1.3.3 产量及其构成因素测量 于蜡熟期全部收获小区玉米穗考种，统计穗行数、行粒数、公顷穗数，晾晒后用小型脱粒机按小区进行脱粒称重，同时用PM-8188-A谷物水分测量仪测定含水量，重复3次，折算每公顷产量，并统计千粒重。

1.4 数据处理

用Microsoft Excel 2003进行数据处理及做图。

2 结果与分析

2.1 洪涝胁迫下夏玉米叶面积指数和叶绿素含量的变化

2.1.1 叶面积指数的变化 由图1可以看出，淹水处理后，拔节期和抽穗期夏玉米叶面积指数的波动幅度较大，灌浆期的波动幅度较小。各生育时期淹水1 d的叶面积指数与对照差异较小，淹水天数延长其对叶面积指数的影响增大，整体呈降低趋势；拔节期淹水超过3 d、抽穗期淹水超过5 d，叶面积指数随淹水天数的延长而明显降低，其中淹水3 d和5 d的变化趋势相近，淹水7 d与9 d的变化趋势相近。

2.1.2 叶绿素含量变化 由图2可以看出，不同时期淹水对夏玉米叶片叶绿素含量的影响不同，拔节和抽穗期影响相对较大，灌浆期影响相对较小；各时期不同淹水天数处理的叶绿素含量变化趋势基本一致，且淹水3 d内叶绿素含量均呈先增加后降低的趋势，淹水超过5 d，叶绿素含量低于对照。与对照相比，不同生育时期，淹水1 d处理与CK差异较小，其余处理有随淹水持续时间延长而降低的趋势。

2.2 淹水对夏玉米产量及其构成因素的影响

由表2可以看出，与对照相比，拔节和抽穗期淹水均能明显减少公顷穗数，降低千粒重，淹水1～3 d对穗粒数的影响较小，而淹水5～9 d则使其明显降低；灌浆期淹水也能明显减少公顷穗数，且淹水持续时间越长，减少幅度越大，但却提高了穗粒数和千粒重，在一定程度上降低了淹水对产量的影响。淹水明显降低夏玉米的产量，且各时期总体均表现为夏玉米产量随淹水时间的延长而降低；由产量下降率可以看出，3个生育时期间，拔节期洪涝胁迫对产量的影响最大，抽穗期次之，灌浆期影响相对较小。

3 讨论与结论

3.1 洪涝胁迫对叶面积指数和叶绿素含量的影响

姜东等[11]认为，水淹后冬小麦的绿叶数会减少，叶面积指数也相应地降低。本研究结果表明，拔节和抽穗期淹水后夏玉米的叶面积指数波动幅度较大，淹水7 d和9 d下降趋势明显；灌浆期淹水后叶面积指数的波动幅度较小，但整体呈下降趋势。淹水1 d，各处理夏玉米叶片的叶绿素含量均有所增长，之后随淹水持续时间延长，叶绿素含量明显降低。表明，长时间淹水会导致夏玉米叶面积指数和叶绿素含量降低，从而影响其光合作用，导致物质积累降低，影响玉米生长发育，降低产量。

3.2 洪涝胁迫对夏玉米产量及构成因素的影响

李香颜等[8]研究认为，在水淹1 d情况下玉米产量变化不显著，这与本研究的结果相似；水淹超过3 d会减产40%以上，拔节期水淹5～7 d、抽穗期水淹7 d，夏玉米就会基本绝收。但其研究是基于盆栽试验进行的，与大田模式有所区别。陈国平等[9]研究认为，拔节期水淹条件下玉米穗粒数减少；杨京平等[10]认为玉米生育前期淹水会使穗粒数、穗行数减少，而后期淹水能使千粒重下降。

本试验基于大田模式的模拟研究结果表明，淹水明显减少了夏玉米的公顷穗数，从而使其产量降低；夏玉米对拔节期淹水较敏感，淹水7～9 d，玉米植株开始出现叶片发黄枯萎等症状，倒伏现象明显，淹水超过5 d的公顷穗数、穗粒数和千粒重均大幅降低，因此，产量下降特别明显；而灌浆期淹水对产量影响相对较小，主要是因为淹水后穗粒数和千粒重有所提高，在一定程度上缓解了因公顷穗数减少引起的产量降低。

参 考 文 献：

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