不同调控措施对热敏感型玉米花期高温热害的缓解作用

2023-08-16王会强王会涛袁刘正朱世蝶柳家友袁曼曼

天津农业科学 2023年8期

关键词：玉米

王会强　王会涛　袁刘正　朱世蝶　柳家友　袁曼曼

摘要：為了探明不同调控措施对热敏感型玉米花期高温热害的缓解作用，寻找缓解夏玉米花期高温胁迫的合适途径，选用热敏感型玉米品种‘登海605为试验材料，设置了高温（CK）、高温灌水（T1）、高温喷施叶面肥（T2）、高温喷施芸薹素内酯（T3）、高温‘登海605与‘伟科702混作（T4）共5个处理，调查不同调控措施对玉米花期高温胁迫下玉米株高、穗位高、穗位叶叶绿素含量、花丝长度和产量、相关性状的影响。结果表明：玉米花期高温胁迫下灌水能够降低果穗秃尖长度，增加果穗穗行数和行粒数，提高百粒质量和结实率，产量比对照增加28.38%；喷施叶面肥、芸薹素内酯都能够增加穗行数，提高结实率，产量比对照分别增加6.96%、5.96%；‘登海605与‘伟科702混作能够降低秃尖长，增加百粒质量，提高结实率，产量比对照增加8.34%。各处理效果：灌水＞混作＞喷施叶面肥＞喷施芸薹素内酯。灌水是缓解花期高温热害对热敏感型玉米产生不利影响的最有效措施，而在水资源缺乏的地区可采取耐热性互补的品种混作、喷施叶面肥和喷施芸薹素内酯的措施。

关键词：玉米；调控措施；花期高温

中图分类号：S513 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2023.08.002

Alleviating Effecst of Different Control Measures on High Temperature and Heat Damage of Heat-Sensitive Maize at Flowering Stage

WANG Huiqiang， WANG Huitao， YUAN Liuzheng， ZHU Shidie， LIU Jiayou， YUAN Manman

（Luohe Academy of Agricultural Sciences/The Maize Disaster Prevention and Mitigation Engineering Research Center of Henan Province， Luohe， Henan 462000， China）

Abstract： In order to explore the mitigation effect of different control measures on high temperature and heat damage during the flowering period of heat-sensitive maize and find an effective way to alleviate the high temperature stress in summer maize flowering period， the heat-sensitive maize variety 'Denghai 605' was selected as the experimental material. A total of five treatments were set up， including high temperature （CK）， high temperature irrigation （T1）， high temperature spraying of leaf fertilizer （T2）， high temperature spraying of brassinolide（T3）， high temperature 'Denghai 605' and 'Weike 702' mixed cropping（T4）.The effects of different control measures on plant height， ear height， chlorophyll content of ear leaf， filament length， yield and related characters of maize under high temperature stress at flowering stage were investigated. The results showed that irrigation under high temperature stress at flowering stage of maize could reduce the length of ear bald tip， increase the number of ear rows， kernels per row， the 100-grain weight and seed setting rate， and increase the yield by 28.38% compared with the control. Spraying foliar fertilizer and brassinolide could increase the number of rows per ear and seed setting rate， resulting in a yield increase of 6.96% and 5.96% respectively compared with the control. The mixed cropping of 'Denghai 605' and 'Weike 702' could reduce the bald tip length， increase the 100-grain weight and seed setting rate， and increase yield by 8.34% compared with the control. The treatment effects are as follows： irrigation > intercropping > spraying foliar fertilizer > spraying brassinolide. It can be seen that irrigation treatment is the most effective measure to alleviate the adverse effects of high temperature and heat damage on heat-sensitive maize at flowering stage， while in areas where water resources are scarce， measures such as mixed cropping of varieties with complementary heat resistance， spraying foliar fertilizer and spraying brassinolide can be taken.

Key words： maize; control measures; high temperature at flowering stage

温度是影响玉米生长发育的重要因子，温度过高会对玉米生长发育造成不良影响，目前气象上研究极端高温事件通常将35 ℃作为高温的绝对阈值[1]。近年来，由于气候变化的影响，黄淮海区域夏季高温天气时有发生，且主要集中在7月下旬至8月上旬，此时正值夏玉米开花期[2]。较高的环境温度对玉米开花期的影响较大[3]，花期高温会阻碍玉米雌雄穗的分化[4]，导致花丝变细变弱和抽出长度减少[5]，花粉粒活性下降，叶片叶绿素含量减少[6]，果穗变细、秃尖变长、行粒数明显减少、百粒质量下降、结实率降低，产量显著下降[7]。

筛选培育耐热玉米品种和配置缓解措施是减少高温热害损失的有效途径。前人已有较多关于高温胁迫对玉米影响的研究，并筛选鉴定出一批耐高温杂交种和自交系[7-9]。关于缓解花期高温热害对玉米产量损失的措施主要有加强水肥管理[10]、改进耕作栽培方式[11]、喷施叶面肥[12]、外源调节物[13]等。目前研究缓解花期高温对玉米影响的外源调节物种类有限，芸薹素内酯在农业生产上应用广泛。有研究表明，适宜浓度的芸薹素内酯可以提高草莓的抗热性[14]，但对玉米花期高温的缓解效应鲜见报道。本研究以热敏感型玉米品种‘登海605[9]为试验材料，研究比较了灌水、喷施叶面肥、喷施芸薹素内脂，以及‘登海605和‘伟科702混作4种措施对热敏感型玉米花期高温热害的缓解作用，为寻找缓解夏玉米花期高温热害的有效途径提供理论与技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2022年在河南省漯河市农业科学院试验基地进行，土壤为砂浆黑土，含有机质 12.7 g·kg-1、水解氮45.3 mg·kg-1、有效磷 19.17 mg·kg-1、速效钾 140.87 mg·kg-1，前茬为冬小麦。漯河市夏季气候酷热，近年来7—8月高温干旱天气频发，这种客观环境为笔者开展研究提供了充分的自然条件。

1.2 试验材料

玉米品种为‘登海605，与其混作品种为‘伟科702；调节剂为芸薹素内酯，喷施质量浓度为0.02 mg·L-1；叶面肥为质量分数0.2%的磷酸二氢钾和1%尿素混合液。

1.3 试验设计

试验采用单因素随机区组设计，设置5个处理：高温（CK）、灌水（T1）、喷施叶面肥（T2）、喷施芸薹素内酯（T3）、混作（T4）。其中，CK、T1、T2和T3处理品种选用‘登海605，T4处理选用‘登海605与‘伟科702种子1∶1混作，隔穴播种，保证同一行内2个品种的株数相等。T1处理在高温发生的第1 天和第7 天傍晚进行灌溉；T2处理和T3处理在高温发生的第1 天和第4天进行。试验于6月10日播种，此时播种大概率使玉米花期与高温天气自然发生期相遇，每小区10行，行距60 cm，行长5 m，密度为67 500 株·hm-2，3次重复。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 花期气象数据的收集记载高温发生的日期以及高温条件下的气象数据：最高温、日照时数、降雨量；调查记录玉米抽雄、散粉、吐丝期。

1.4.2 株高和穗位高测定于高温结束期（8月9日）测定，每处理连续选取具有代表性的6株植株，测定株高及穗位高，混作处理保证每个品种各选取3棵。

1.4.3 花丝长度和穗位叶叶绿素相对含量的测定于吐丝期开始期选取6株长势均匀，吐丝一致的植株，测量4 d后花丝的长度，混作处理保证每个品种各选取3棵；于高温结束期（8月9日）采用SPAD-520便携式叶绿素仪测定植株穗位叶叶绿素含量，以SPAD值表示，每个处理连续选取具有代表性的6株植株，混作处理保证每个品种各选取3棵。

1.4.4 室内考种计产成熟后收获中间2行进行计产，并选取6穗进行考种，混作处理每个品种各选取3穗，测量穗长、秃尖长、穗行数、行粒数、百粒质量、结实率、产量。结实率公式如下：

结实率=有穗粒数/总小花数×100%

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2010软件对试验数据进行处理；采用SPSS 18.0软件进行统计分析；用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 花期气象条件分析

由表1可知，2022年8月上旬漯河地区最高气温连续7 d超过35 ℃，此期间日照时数较长，且无有效降雨。由表2可知，各试验处理中玉米抽雄期为7月30日，散粉期为8月1日，吐丝期为8月2日，此时散粉吐丝期正好与高温天气重合，对玉米授粉结实影响较大。2.2 不同调控措施对花期高温胁迫下玉米株高和穗位高的影响

由表3可知，与对照相比，T1、T4处理的玉米株高显著增加，增加幅度分别为2.25%、2.32%，同时2个处理的玉米穗位高也显著增加，增加幅度分别为5.26%、6.43%；而T2和T3处理的玉米株高和穗位高与对照相比无显著差异。混作处理的玉米株高和穗位高显著增加，原因可能是品种之间的差异和群体结构的改变。上述结果表明，花期高温胁迫可以影响玉米的植株形态，灌水处理能够缓解花期高温热害对玉米植株生长的抑制作用。

2.3 不同调控措施对花期高温脅迫下玉米花丝长度和穗位叶叶绿素含量的影响

由表4可知，与对照相比，T1、T4处理花丝长度显著增加，增加幅度分别为14.12%、11.86%，T2和T3处理与对照相比无显著差异；T1、T2、T3处理的穗位叶叶绿素含量显著增加，分别比对照提高了21.44%、8.38%、10.49%，而T4处理与对照相比无显著差异。混作处理穗位叶叶绿素含量与对照相比无显著差异，而花丝长度显著增加的原因可能是品种差异。以上结果表明，灌水处理能有效缓解花期高温胁迫对玉米吐丝的不良影响，灌水、喷施叶面肥、喷施芸薹素内酯有助于缓解高温热害对玉米穗位叶叶绿色含量的影响，其效果为：灌水＞喷施芸薹素内酯＞喷施叶面肥。

2.4 不同调控措施对花期高温胁迫下玉米产量及产量构成因素的影响

由表5可知，与对照相比，T1、T2、T3、T4处理果穗穗长差异不显著；T1和T4处理秃尖长显著降低，T1秃尖最短，其次为T4，而T2、T3处理与对照无显著差异；T1、T2、T3、T4穗行数比对照显著增加，T1、T2、T3、T4处理间差异不显著；T1处理行粒数显著高于对照和其他处理，T2，T2、T3、T4与对照相比无显著差异；T1、T2、T3、T4结实率显著提高，T1处理结实率为92.6%，显著高于其他处理，T2、T3、T4处理间差异不显著；T1、T4处理的百粒质量显著大于对照，T1处理百粒质量最大，为36.8 g，T2、T3处理与对照相比无显著差异；T1，T2、T3、T4处理产量均显著高于对照，分别比对照增产28.38%、6.96%、5.96%、8.34%，增产幅度：T1＞T4＞T2＞T3。以上结果表明，玉米花期高温胁迫下，灌水能够降低秃尖长，增加穗行数和行粒数，提高结实率，增加百粒质量，从而提高产量；喷施叶面肥、喷施芸薹素内酯能够增加穗行数，提高结实率和产量；混作能够降低秃尖长，增加穗行数，提高结实率，增加百粒质量，提高产量。

3 讨论与结论

花期是玉米对高温胁迫最敏感的时期，开花前后的高温会对产量产生巨大的负面影响[15]。有研究表明，花期高温会对玉米植株形态造成影响，导致玉米株高和穗位高降低，其程度隨着温度的升高而加深[16]；高温会抑制花丝的伸长，导致花丝长度降低，数量减少，吐丝速率减缓[17-18]；高温还加速玉米叶片叶绿素的分解，导致叶绿素含量下降和光合强度降低[19]；花期高温使玉米百粒质量、穗粒数和结实率降低，秃尖长增加，进而产量下降[20-21]。花期高温胁迫下耐热型玉米品种比热敏感型玉米品种具有较高的光合能力，产量受高温影响较小[21]。

通过灌溉降温，科学补施化肥微肥，施用生长调节剂，品种混作、间作等措施可以在一定程度上缓解花期高温热害对玉米产生的不良影响。高温导致地表和玉米植株水分大量流失，灌溉可以改善玉米群体微环境温度，既降低了地表温度，水分的蒸发又可以加快冠层散热，还有利于养分的吸收利用，而喷施尿素、磷酸二氢钾、腐殖酸、氨基酸叶面肥等水溶肥不仅可以补充营养，还可以降低植株温度，对高温热害缓解效果明显[10-12]；喷施不同的植物外源调控物质如水杨酸、6-苄氨基腺嘌呤和抗高温调理剂等能够降低高温胁迫对玉米植株生长发育和产量造成的不良影响[13，22]，芸苔素内酯能够增强作物的抗逆性，外施芸苔素内酯可以提高玉米幼苗的抗旱性[23]；耐热性较强的品种与耐热性较弱的品种进行组合搭配，实施间作或混作，可以提高后者的授粉结实率[11]。

本研究中花期高温胁迫下灌水处理效果最好，其能够降低果穗秃尖长度，增加果穗穗粒数，提高百粒质量和结实率，有效缓解花期高温热害对热敏感型玉米造成的产量损失。花期高温胁迫下，喷施叶面肥、喷施芸薹素内酯都能够增加果穗穗行数，提高结实率和产量，在一定程度上缓解高温热害对热敏感型玉米造成的不利影响。‘登海605为热敏感型品种[9]，而‘伟科702为耐热型品种[7]，两者混作处理能够降低果穗秃尖长，增加百粒质量，提高结实率，从而缓解高温热害对热敏感型玉米造成的减产，其原因可能是‘伟科702散粉期和散粉结束期均晚于‘登海605，且花粉量大，两者混作延长了雄穗开花期，改善了授粉环境。各处理效果为：灌水＞混作＞喷施叶面肥＞喷施芸薹素内酯。由此可见，水资源充足的地区可通过适时灌水来减轻高温热害对热敏感型玉米产生的不利影响，在水资源缺乏的地区可采取耐热型品种与热敏感型品种混作、喷施叶面肥、喷施芸薹素内酯的措施。本研究只比较了单一措施对热敏感型玉米花期高温热害的缓解效应，2种以及2种以上的复合措施的缓解效果还需要进一步研究。

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