蔡倩 杨姝
摘要：为探明玉米生育中期水分胁迫对干物质积累及产量的影响，以春玉米为试材，采用盆栽方法，设置了正常供水（CK）、轻度水分胁迫（Ⅰ）和重度水分胁迫（Ⅱ）3个处理，开展水分胁迫对春玉米干物质积累、产量及产量构成因素影响的研究。结果表明，轻度水分胁迫处理玉米地上干物质量、根干质量、根冠比、产量及产量构成因素与正常供水处理差异不显著，而重度水分胁迫显著降低了玉米地上干物质量、根干质量、产量、穗数、穗粒数及收获指数，显著增加了玉米根冠比。
关键词：玉米;水分胁迫;干物质;产量
中图分类号：S513 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2022）03-0001-04
辽西地区水资源短缺、旱灾频发，灌溉用水十分有限，干旱限制了作物高产稳产。玉米是辽宁第一大粮食作物，正常年份整个生育期降水量基本能满足玉米生长对水分的需求，但由于降水时空分布不均，伏旱现象频发，导致玉米产量大幅降低。为保证该区域玉米高产稳产，在改善栽培管理措施方面已经做了大量工作，取得了一定成效，但以当地气候、土壤条件为背景，如何调动玉米自身的生理抗旱潜力还有待于进一步研究。本研究在辽宁省农业科学院抗旱模拟实验场进行，采用盆栽试验方法，定量研究生育中期水分胁迫对玉米干物质积累及产量的影响，以期为干旱地区玉米生理节水、高产稳产提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验设计
本试验于2014—2015年在辽宁省农业科学院干旱模拟实验场进行。玉米品种为辽单565，采用盆栽试验方法，设置3个试验处理，分别为正常供水（CK），轻度水分胁迫（Ⅰ），重度水分胁迫（Ⅱ）。水分胁迫时期为玉米拔节期至灌浆期，各处理整个生育期的供水量见表1。试验盆直径40 cm、高40 cm，每盆装40 kg干土，土壤容重为1.31 g/cm3，全氮1.46 g/kg，全磷0.46 g/kg，全钾12.96 g/kg。每盆1 株玉米，各处理施肥量一致。
1.2 测定项目与方法
1.2.1 干物质测定 玉米成熟期取样测定干物质，每个水分处理选取3盆玉米植株，将地上植株和地下根系分开。采用烘干法测定干物质量，并计算根冠比。
1.2.2 产量测定 玉米收获时，每个处理测产取3盆玉米，分别置于网袋中，风干后进行考种。测定每盆玉米的穗数、穗行数、行粒数、百粒质量、总粒质量等，计算每株玉米的粒数、千粒质量、收获指数等。
1.3 统计与分析
采用Excel进行整理分析试验数据并作图，SPSS20软件（SPSS Inc.Chicago，USA）对试验数据进行方差分析（ANOVA）。
2 结果与分析
2.1 降雨量及干旱发生频率分析
通过对1965—2015年玉米整个生育期降雨量进行分析表明，年降雨量在500 mm以上发生频率为68.6%，轻度干旱胁迫（350～450 mm）发生概率为27.5%，严重干旱胁迫（200～300 mm）发生概率为3.9%，可见，正常年份降雨量能够满足玉米生长对水分的需求，玉米生产受到轻度干旱的频率较高，受到严重干旱的频率很低，所以该区域玉米整个生育期主要受轻度水分胁迫影响，见图1。
2.2 产量及产量构成因素
水分胁迫对产量及产量构成因素的影响见表2。
由表2可知，从玉米产量方面，2014年和2015年轻度水分胁迫处理（Ⅰ）的玉米单株产量有下降趋势，但降低幅度与正常供水处理相比差异不显著（P>0.05），重度水分胁迫处理（Ⅱ）的玉米单株产量显著降低（P<0.05），较正常供水处理（CK）两年平均降低55.6%。可见，重度水分胁迫严重降低了玉米产量。
就玉米产量构成因素分析，2014年和2015年玉米穗数和穗粒数两年平均值均表现为重度水分胁迫处理小于正常供水处理，且差异达到显著水平（P<0.05），轻度水分胁迫处理与正常供水处理差异不显著（P>0.05）;2014年轻度水分胁迫处理和重度水分胁迫处理玉米千粒质量均有不同程度的下降，且与正常供水处理达到显著差异（P<0.05），2015年各处理千粒质量则均未达到显著差异（P<0.05），2014年和2015年千粒质量两年平均值表现为轻度和重度水分胁迫处理与正常供水处理差异不显著（P>0.05），均未显著降低千粒质量;2014年和2015年收获指数两年平均值表现为重度水分胁迫处理显著低于正常供水处理（P<0.05），轻度水分胁迫处理与正常供水处理差异不显著（P>0.05）。可见，重度水分胁迫处理玉米产量大幅度下降的原因是严重干旱降低了玉米穗数、穗粒数及收获指数（HI）。
2.3 干物质动态变化
水分胁迫对玉米干物质量及根冠比影响见图2。
通过图2对玉米干物质积累分析表明，2014年和2015年轻度水分胁迫与正常供水处理的地上部干物质量和根干质量差异不显著（P>0.05），但与重度水分胁迫处理达到显著差异（P<0.05），地上部干物质量的降低幅度大于根干质量降低幅度。2014和2015年根冠比表现为正常供水<轻度水分胁迫<重度水分胁迫，且重度水分胁迫与正常供水处理间差异达到显著水平（P<0.05）。可见，干旱对地上部植株的干物质积累影响大于地下部干物质积累，因此，增加了玉米的根冠比。
3 结语
在干旱环境中，作物为适应水分胁迫会在株高、叶面积指数、根系的形态和活力等方面做出一系列反应。本研究表明重度水分胁迫大大减少玉米地上部生物量，原因可能是通过大幅降低地上部生物量、叶面积等增长，从而减少冠层对光的拦截和蒸腾作用。轻度水分胁迫未显著降低地上部和根系干物质量，这与Cakir的研究结果相似。可见，適度水分亏缺可使玉米地上和地下干物质量发生变化，增加根冠比，提高玉米水分利用效率，从而通过自身的生理调节来减少水分的损失。研究表明，花期干旱对玉米产量的影响大于其他生育时期。本研究表明，轻度水分胁迫下的玉米产量未明显降低，而重度水分胁迫下的玉米产量大幅下降，这一结果与Liu等人的研究结果相似。分析当地50 a间作物生育期的气候条件，可知发生重度水分胁迫的年份较少，而发生轻度水分胁迫年份较多。轻度干旱年份玉米产量受到的影响较小，均能获得正常产量。在生产实践中，可通过选择适宜作物品种、调整播期、覆盖地膜等农艺措施，一定程度地抵御或减轻干旱为害。
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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