淹水条件下玉米耐淹阈值研究

以沿淮低洼地砂姜黑土为研究对象,研究玉米对淹水胁迫的反应及水淹程度的定量表达和耐淹阈值。试验在砂姜黑土原装土柱中进行,共设置6个处理,每个处理埋设相应的根袋,分别在六叶期和大喇叭口期进行淹水。淹水期间每天取2个根袋测定玉米植株养分含量和生物量;淹水结束后再统一取样进行相应的测定。结果显示,淹水对玉米生长影响很大,2个时期的生物量均随淹水时间的延长大幅度下降,营养元素(N、P、K)的吸收受到严重抑制,六叶期比大喇叭口期更敏感。六叶期处理间生物量与淹水时间呈极显著的(0.996*)抛物线关系。根据方程计算,减至对照50%生物量的淹水阈值约为3 d,这一结果和生物量与氮素含量或累积量的相关分析结果完全一致。淹水严重影响玉米生长、降低生物量、抑制养分的吸收。不同时期淹水只是影响程度不同。六叶期淹水其耐淹阈值约为3 d。     

紧实胁迫对不同土壤类型玉米养分吸收、分配及产量的影响

【目的】明确不同土壤类型玉米植株养分累积、分配和产量对土壤紧实胁迫的响应。【方法】采用微区桶栽,设计了土壤类型和紧实度两因素试验,研究玉米地上部养分吸收、分配和产量变化特征,及其对紧实胁迫的响应。【结果】结果表明,紧实胁迫下不同类型土壤上玉米的根干重、根长度、养分累积量和分配量以及产量均呈下降趋势,各参数变化顺序均表现为:潮土砂姜黑土黄褐土;紧实胁迫下叶片中的养分分配比例高于茎鞘,养分转移率表现为黄褐土砂姜黑土潮土。降低土壤紧实度促进了玉米根干重和根长度的增加,增加了各类土壤上玉米单株和各器官中氮、磷、钾的累积量和玉米产量,其中黄褐土和砂姜黑土增加幅度较大,潮土较小;玉米叶片和茎鞘中的氮、磷、钾转移率随紧实度的降低而下降。【结论】紧实胁迫影响不同土壤类型玉米根系生长、养分累积和吸收,生产实践中对不同土壤类型可通过降低紧实度来改善根系生长,提高玉米养分的吸收和籽粒产量。     

淹水胁迫对玉米苗期根系形态与养分吸收累积的影响

采用盆栽试验的方法,研究了不同淹水时间对玉米苗期(四叶期)根系长度、根表面积、根体积、分枝数、交叉数等根系形态,根系生物量,氮磷钾含量和累积量的影响,对比分析正常生长和淹水条件下玉米根系形态与养分吸收的耦合关系。结果表明,正常生长的玉米,其根系的主根长、总根长、根表面积、根体积以及分枝数、交叉数等形态指标均随培养时间延长而逐渐增加;而淹水胁迫使这些根系形态指标均呈先增加后减少的变化规律,并于淹水处理72 h后分别低于正常生长53.8%、51.0%、34.2%、13.3%、49.5%和37.5%。玉米幼苗正常生长时,根系中氮含量、磷含量、钾含量随培养时间增加均呈递增趋势;而淹水处理使根系中氮含量先增加后减少并高于正常生长;磷含量先增加,处理48 h后趋于稳定;钾含量先增加后减少,并于淹水48 h后低于正常生长。正常生长和淹水处理根系中氮素、磷素、钾素累积量均持续增加,而淹水处理72 h后三者累积量分别显著低于正常生长7.0%、20.2%和39.1%(P0.05)。正常生长的玉米,根体积对氮、磷含量影响最大、主根长对钾含量影响最大,总根表面积对氮、磷、钾素累积量影响最大;淹水胁迫后,以总根表面积对氮、磷含量影响最大,交叉数对根系钾含量以及氮累积量影响最大,以总根体积对氮素、磷素累积量影响最大。综上,淹水胁迫抑制了玉米幼苗根系的生长发育,降低了根系对氮、磷和钾的吸收与累积,导致玉米生长受阻。     

淹水胁迫萌发对玉米幼苗生长的影响及耐淹性的评价

[目的]快速筛选具有抗淹水胁迫能力的玉米品种。[方法]以16个玉米品种作为供试材料,采用淹水胁迫萌发试验评价不同品种玉米种子的发芽率、苗期不同部位生物量及其与品种耐淹性的关系。[结果]不同品种玉米的发芽势、发芽率在淹水胁迫条件下明显降低,并且玉米幼苗不同部位的生物量、根冠比明显下降,不同品种之间存在明显的基因型差异。对生物量、发芽率和根冠比胁迫系数进行相关性分析,发现只有发芽率胁迫系数与幼苗生物量胁迫系数呈正相关;同时,具有高发芽率与生物量胁迫系数的玉米品种在苗期表现出相对较强的耐淹生物学性状。[结论]依据淹水胁迫条件下的发芽率,可以对不同玉米品种苗期的耐淹水胁迫能力或淹水萌发后恢复生长的能力做出评价。     

根系生长空间对玉米生长和养分吸收的影响

【目的】研究根系生长空间对玉米植株生长、养分吸收及产量的影响。【方法】采用根箱限根的方法,使玉米根系生长空间分别为25,50,75和100 L/株。分别在玉米大喇叭口期和吐丝期取样,测定其生长和养分吸收状况,在生理成熟时测定产量及其构成因素。【结果】与无限制根系生长空间(100 L/株)处理相比,限制根区体积在生殖生长阶段(大喇叭口期-吐丝期)使玉米地上部和根系干质量显著降低(P<0.05),在营养生长阶段(出苗-大喇叭口期)使玉米地上部干质量显著降低(P<0.05);在营养生长和生殖生长阶段,使玉米植株氮浓度、含氮量和含磷量及氮养分比吸收率显著下降(P<0.05),但对磷养分比吸收率没有显著影响;玉米籽粒产量随根区体积的增加而提高。【结论】限制根区体积可抑制玉米根系下扎,导致过多根系充满0~20 cm表层土壤孔隙,使玉米根系生长受抑制,N吸收效率下降。     

玉米品种耐淹形态指标筛选及其耐淹光合生理特性研究

在大田条件下,以16个生产上主推玉米品种为材料,对玉米品种耐淹性进行了鉴定,并探讨了不同耐淹型品种的光合生理差异。结果表明,淹水后玉米穗粒数下降,千粒重上升,产量下降;根据产量与相对受害率的关系,16个玉米品种可以分为高产耐淹型、低产耐淹型、低产不耐淹型和高产不耐淹型4类;叶片重、根冠比和叶茎比可以作为衡量玉米品种耐淹能力的重要形态指标;高产耐淹型玉米品种在不淹水和淹水条件下,均表现为开花期最早;高产耐淹型玉米品种叶绿素含量和光合速率在淹水后10 d已经与对照无显著差异,显著高于其他3类品种。     

淹水胁迫对丝瓜幼苗生长及呼吸酶活性的影响

采用双套盆法,以丝瓜品种‘江蔬1号’为材料,研究了不同时间(淹水0、14、21 d和恢复7 d后)和不同程度淹水处理(根淹、半淹)后丝瓜幼苗生长及呼吸代谢的变化规律。结果显示:与对照相比,淹水胁迫下丝瓜幼苗生长受到抑制,叶绿素含量降低,相对电导率、MDA含量、O_2·^-产生速率、H_2O_2含量、乳酸脱氢酶(LDH)活性、乙醇脱氢酶(ADH)活性、脯氨酸含量和可溶性糖含量均升高,而苹果脱氢酶(MDH)活性显著降低;半淹处理丝瓜幼苗的上述指标的变化幅度显著大于根淹处理的,且淹水14 d后与淹水21 d后测定的各指标有显著性差异。     

淹水胁迫对丝瓜幼苗生长及呼吸酶活性的影响

采用双套盆法,以丝瓜品种‘江蔬1号’为材料,研究了不同时间(淹水0、14、21 d和恢复7 d后)和不同程度淹水处理(根淹、半淹)后丝瓜幼苗生长及呼吸代谢的变化规律。结果显示:与对照相比,淹水胁迫下丝瓜幼苗生长受到抑制,叶绿素含量降低,相对电导率、MDA含量、O_2·~-产生速率、H_2O_2含量、乳酸脱氢酶(LDH)活性、乙醇脱氢酶(ADH)活性、脯氨酸含量和可溶性糖含量均升高,而苹果脱氢酶(MDH)活性显著降低;半淹处理丝瓜幼苗的上述指标的变化幅度显著大于根淹处理的,且淹水14 d后与淹水21 d后测定的各指标有显著性差异。     

不同耕作措施对苕子养分吸收及土壤理化性状的影响

[目的]针对砂姜黑土区绿肥恢复和发展存在的问题,研究免耕和翻耕不同耕作方式对苕子生长、养分吸收特性和土壤理化性状的影响,旨在为苕子简化栽培技术提供科学依据.[方法]通过2年定位试验,研究砂姜黑土水旱轮作不同耕作措施对苕子产量、养分吸收量及土壤理化性状的影响.[结果]翻耕利于苕子的生长,促进氮磷钾养分的累积.翻耕处理返青期、现蕾期和开花结英期2年平均鲜草产量分别较免耕处理增产3.89％、5.34％和4.23％,差异不显著;免耕和翻耕对不同时期苕子养分含量差异较小,但各期对氮、磷、钾的累积吸收量有一定的差异,开花结英期翻耕处理比免耕处理分别提高10.17％ ～ 11.90％、10.84％ ～ 16.60％和3.99％ ～ 14.05％.翻耕处理的土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量均高于免耕处理,且存在一定的年际间差异,但不同年份不同处理差异都较小.[结论]在砂姜黑土利用冬闲田免耕栽培苕子是适合大力推广的模式.     

不同生育期玉米大豆间作土壤水势变化特征

土壤水的移动影响作物对养分的吸收，通过土水势的测定可以为作物从土壤中吸收养分提供重要参考。本文通过盆栽试验，研究了玉米和大豆间作时作物在玉米苗期、拔节期、大喇叭口期、抽穗期、成熟期土壤水势上的变化特征。结果表明：玉米大豆间作具有明显的间作产量优势。与相应的单作相比，间作玉米籽粒产量、玉米叶片生物量和大豆叶片生物量，分别提高 ４１.９０％，２２.１９％，５９.５７％，表明了玉米大豆间作体系中玉米具有产量竞争优势。在玉米大豆间作中，除苗期第 １天到第 ５天、拔节期第 １天到第 ５天、成熟期第 １天到第 １０天外，其它生育期玉米的土壤水势低于大豆。这表明在玉米旺盛生长时期 （拔节盛期、大喇叭口期、抽穗期），土壤水分都是从大豆向玉米移动。玉米相对于大豆对土壤水分有更强的竞争能力。     

淹涝胁迫和供氮形态耦合对苗期玉米根系的影响

【目的】研究苗期玉米根系对供氮形态和淹涝胁迫的适应特性,为玉米抗涝的氮营养生理调控提供理论依据。【方法】采用砂培模拟培养方法,比较研究2种水分条件（淹涝胁迫和非淹涝胁迫）以及不同供氮形态（NH₄⁺-N（7.5 mmol/L(NH₄)₂SO₄）、NO₃^--N（7.5 mmol/L Ca(NO₃)₂）和NH_{4⁺+NO3^--N（7.5 mmol/L(NH4)2}SO₄与7.5 mmol/L Ca(NO₃)₂等体积混合）对苗期玉米根体积、根系气体体积、伤流液流量、根系脱氢酶活性、植株氮累积量及根系氮、磷和钾含量的影响。【结果】在非淹水胁迫条件下培养3周,玉米植株的叶及茎鞘干质量均以铵、硝混合处理最高;但在淹涝胁迫条件下,在玉米同一部位单一铵态氮处理的生物量抗淹涝系数（淹涝胁迫条件下的生物量/非淹涝胁迫条件下的生物量）最高,且均大于1,并以根系的生物量胁迫系数最高;而硝态氮处理的生物量胁迫系数均低于其他2种氮形态处理,且以根系的生物量胁迫系数最低,表明苗期玉米根系对不同供氮形态的响应与其耐淹涝胁迫能力密切相关。与硝态氮处理和铵、硝混合处理相比,铵态氮处理玉米的根系具有相对较高的根系气体体积,且其和根体积在淹涝胁迫条件下能保持同步增长,故铵态氮处理可维持稳定的根系孔隙度、单位质量根系活力以及根系氮、磷、钾含量,并提高其单株根系活力、伤流液流量、氮素吸收以及氮/磷、氮/钾和磷/钾,进而提高苗期玉米对淹涝胁迫的适应能力。【结论】在铵态氮营养条件下,苗期玉米根系对淹涝胁迫的适应能力相对较强。     

铵硝态氮单独供应对苗期淹水胁迫玉米氮磷钾累积的影响

【目的】研究不同供氮水平铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）对苗期淹水胁迫玉米氮、磷、钾含量及累积的影响,为采取氮营养调控途径优化玉米的氮、磷、钾营养特性及提高玉米的抗涝性提供理论依据。【方法】采用室内砂砾培养及模拟淹水胁迫的方法,研究2个玉米品种（“利民15”和“皖玉9号”）分别在苗期单独供应不同水平（3,7 mmol/L）NH₄⁺-N和NO₃^--N 时,根、茎、叶中氮、磷、钾含量及累积量对淹水胁迫的响应。【结果】在2种氮形态和供氮水平下,淹水胁迫分别对低供NH₄⁺-N处理（A3F）和高供NO₃^--N处理（N7F）苗期玉米生长的影响相对较小,且淹水胁迫对根系生长的抑制效应明显大于地上部。在NH₄⁺-N营养条件下,提高氮素供应水平对苗期淹水胁迫玉米氮、磷、钾的累积无显著影响,但根系氮含量显著增加而钾含量显著降低;在NO₃^--N营养条件下,提高氮素供应水平则可显著提高苗期淹水胁迫玉米对氮、磷、钾的累积与吸收。【结论】在模拟淹水胁迫条件下,提高NH₄⁺-N供应水平可明显增加苗期玉米根系含氮量并降低其根系含钾量,导致氮、钾比例失调,进而降低其耐淹性;但提高NO₃^--N供应水平则可明显增加苗期玉米对氮、磷和钾的累积与吸收,相对增强了玉米的耐淹性。     

淹水对河南省不同地区夏玉米生长及产量的影响

[目的]探求洪涝灾害对河南省不同地区夏玉米生长及产量的影响。[方法]2008和2009年在河南省驻马店和濮阳2个地区进行了以淹水时间和淹水时期为主要因子的淹水模拟试验,并初步探讨了淹水的玉米产量损失率评估模型。[结果]淹水对夏玉米植株死亡率、果穗成穗率、单株籽粒重影响明显;对株高、果穗长、果穗粗、百粒重和秃尖率影响较小。同一淹没天数、同一淹没时期对河南不同地区夏玉米产量的影响差别较大,总体上淹水1 d对玉米产量影响甚微,淹水3 d减产率均在30%以上,淹水5 d减产率均在50%以上,淹水7 d减产率均在70%以上。拔节期淹水7 d,夏玉米绝收;抽雄期淹水7 d,夏玉米基本绝收或者绝收。淹水对不同淹没时期玉米性状及产量的影响表现为拔节期均重于抽雄期。拔节期淹没天数与玉米产量损失率的关系模型为：Y拔节=-0.347 5X拔节^3＋2.829 2X拔节^2＋10.162 0X拔节-2.375 5,R^2=0.895 8;抽雄期为：Y抽雄=-0.193 6X抽雄^3＋2.077 2X抽雄^2＋7.372 1X抽雄-2.266 2,R^2=0.949 7。[结论]为今后洪涝灾害监测以及灾损快速评估提供了参考。     

典型耐淹植物主茎死亡特征对水压的响应

陆生植物遭受水淹胁迫,特别是大型水库修建导致的长时间、大深度的水淹,不仅导致光照、溶氧及CO2浓度等环境因子发生显著变化,也导致植物所承受的压力发生明显变化,但是目前关于水压对陆生植物影响的研究鲜见报道.以长江三峡水库消落区典型陆生耐淹植物狗牙根、牛鞭草及瘦瘠野古草为研究对象,进行变量控制实验设计,探究了水压对典型耐淹植物主茎死亡特征的影响.结果表明:1)水压对典型耐淹植株主茎的死亡过程有着显著的促进作用(即表现为正效应);2)不同种类(或耐淹能力不同)的植株在抵抗水压胁迫时,其主茎死亡过程表现出显著差异,并且随着水淹深度的增加继而水压亦增加,这种差异表现得越来越明显.通过本研究,有助于了解陆生植物对水淹环境下水压胁迫的响应机制,并且丰富和发展了关于陆生植物对水淹逆境的响应及适应机制研究的理论和方法.     

野古草水淹后恢复生长动态研究

[目的]探究野古草(Arundinella anomala Steud.)水淹处理后不同恢复生长期的生长差异。[方法]通过设置对照、水淹根部(植株置于水中,仅地下部分被淹没)和水淹2 m(植株置于水中,顶部距水面2 m)3个水淹深度以及40、60、90 d 3个水淹时间,观察了野古草在出水后不同恢复生长期的生长情况。[结果]短期水淹后,野古草在整个恢复生长期的分蘖数保持不变。90 d的长期水淹后,其分蘖数在恢复生长初期迅速增加,且分蘖数增加速率都高于对照植株,在恢复生长后期生长速率有所降低,但仍高于对照植株。长时间的水淹会使野古草植株地上部分生物量减少,但在出水后的整个恢复生长期地上部分生物量会迅速增加。[结论]野古草植株在水淹后仍可进行恢复生长,长时间水淹后其生长在恢复生长初期表现更明显,说明该物种对水淹具有一定的耐受能力。     

青桐幼苗对水分胁迫的生长及生理响应

青桐观赏效果好,但对其受水分胁迫后的响应机理研究较少,制约了该物种下游产业的发展。为了探究青桐幼苗耐水程度及作用机理,对30%田间持水量（T1）、70%田间持水量（T2）、100%田间持水量（T3）和130%田间持水量（T4）水分胁迫下的青桐幼苗生长指标（株高、茎粗、叶面积）、生物量分配（叶生物量比、茎生物量比、根生物量比）与光合指标（净光合速率、蒸腾速率、胞间CO₂浓度、气孔导度）进行分析。结果表明,随着水分胁迫程度的增加,幼苗的各指标表现为先上升后下降的趋势,当土壤达到T2条件时,幼苗各指标综合表现最佳;T3条件下青桐幼苗净光合速率最高,地上生物量分配较T2条件下高出4%;T2条件下,青桐幼苗叶面积最大,达到196.186 mm²,比叶面积最大,达到512.48,总生物量积累最多,达到17.14 g。当土壤水分达到T2条件时,最适合青桐幼苗生物量积累,可以为幼苗顺利过冬提供充足的储备碳;T4条件下胁迫时间达到10 d,幼苗生长情况出现拐点,胁迫前10 d内幼苗生长较快,但当水分持续性胁迫超过10 d后,幼苗生长趋势减弱,同时萌发出气生根用以响应淹水情况;T1条件下,对青桐幼苗影响极大,最不适合幼苗生长发育。研究结果为青桐幼苗受水分胁迫后的响应机制提供了理论基础。     

不同垄向对玉米增产效果的研究

以不同垄向为切入点,玉米品种龙单51为试材,于2010年开展了不同垄向对玉米增产效果的研究。结果表明：玉米在苗期、拔节期、大喇叭口期、抽雄期、灌浆期,南北垄向的各层土壤温度、叶面积系数、干物重等构成产量因子均高于其它处理,南北垄向、东西垄向、东北西南垄向分别比东南西北垄向增产7.90%、4.80%、2.83%,南北垄向值得推广。     

基于远红外热成像的叶温变化与玉米苗期耐旱性的研究

 【目的】植物可以通过降低叶片气孔蒸腾来达到控制失水和增强抗旱的目的。蒸腾强度的变化会引起植物叶片温度的变化,利用远红外热成像仪研究遭受干旱胁迫时玉米自交系苗期叶温的变化与生物量耐旱系数间的关系,为筛选鉴定玉米耐旱自交系提供依据。【方法】以83个优良玉米自交系为材料,利用远红外热成像仪检测干旱胁迫条件下苗期叶片温度的变化,叶片的气孔导度、蒸腾强度采用气孔计Li-1600测定,同时测定植株的生物量。【结果】遭受干旱胁迫时,玉米苗期叶片的相对生物量变异幅度为0.271～0.997（生物鲜重）、0.338～0.969（生物干重）,叶温变异幅度为 -0.1～+0.5℃,均存在显著变异。耐旱玉米自交系的叶片温度显著上升,而敏感玉米自交系的叶片温度变化不明显。干旱胁迫与正常灌水条件下叶温的差值即叶温差与相对生物鲜重（0.283*,0.288**,n=83）及相对生物干重（0.239*,0.273**,n=83）间存在极显著的相关性。此外,叶温差与叶片气孔导度、蒸腾强度间也存在着显著的相关性。【结论】遭受干旱胁迫时,玉米苗期叶片温度变化可以显著反映玉米苗期的耐旱性,叶温差可以作为玉米苗期耐旱性初步筛选的一个指标,将远红外热成像技术运用于玉米耐旱育种存在可行性。