淹水弱光复合胁迫对夏玉米根形态结构、生理特性和产量的影响

【目的】随着全球气候变化,玉米生长季气象灾害频发,阴雨寡照已成为黄淮南部地区玉米的主要非生物灾害之一。本研究通过比较2个敏感性不同玉米品种在花期淹水弱光复合胁迫的根系生长动态、结构特征和生理特性,以期探明玉米根系对花期阴雨寡照胁迫的响应特征。【方法】以郑单958和豫玉22为材料,设对照（CK）、淹水（W）、弱光（S）、淹水+弱光（WS）4个不同胁迫处理,采用盆栽试验比较不同胁迫处理下玉米根干重、长度、根表面积、根体积、节根层数的动态变化特征,探明根形态结构、根生理指标及产量对淹水、弱光及复合胁迫的响应特征。【结果】淹水、弱光及其复合胁迫下玉米根总干重、根总长度、根表面积和根体积均显著下降,3种逆境以淹水弱光复合胁迫降幅最大,其次是淹水、弱光单一胁迫,W、S、WS处理的单株根干重和根长度平均比CK降低15.21%、5.08%、21.07%和14.86%、5.52%、18.14%,根表面积和根体积则比CK平均降低9.83%、4.62%、12.72%和12.62%、6.61%、16.23%;WS处理的根干重、根长度、根表面积和根体积比W处理平均降低6.64%、3.84%、3.21%和4.12%,比S处理平均降低16.55%、13.10%、8.41%和10.32%,且WS与S处理间差异显著,与W处理之间差异不显著。淹水及复合胁迫下根通气组织发达,根气腔数量、面积、孔积率和节根层数明显增加,其中W、WS处理根单位面积上气腔数量比CK平均增加5.29和10.03倍,气腔面积较CK平均增加5.76和13.27倍,根孔积率较CK平均增加8.01和10.00倍,W和WS处理节根层数平均比CK增加1—2层,但S处理与CK无差异。淹水、弱光及复合胁迫使玉米根系生理指标和产量显著降低,尤其以复合胁迫下降幅度最大,各指标处理间变化趋势为WS相似文献   

淹水弱光复合胁迫对夏玉米根形态结构、生理特性和产量的影响

【目的】随着全球气候变化,玉米生长季气象灾害频发,阴雨寡照已成为黄淮南部地区玉米的主要非生物灾害之一。本研究通过比较2个敏感性不同玉米品种在花期淹水弱光复合胁迫的根系生长动态、结构特征和生理特性,以期探明玉米根系对花期阴雨寡照胁迫的响应特征。【方法】以郑单958和豫玉22为材料,设对照(CK)、淹水(W)、弱光(S)、淹水+弱光(WS)4个不同胁迫处理,采用盆栽试验比较不同胁迫处理下玉米根干重、长度、根表面积、根体积、节根层数的动态变化特征,探明根形态结构、根生理指标及产量对淹水、弱光及复合胁迫的响应特征。【结果】淹水、弱光及其复合胁迫下玉米根总干重、根总长度、根表面积和根体积均显著下降,3种逆境以淹水弱光复合胁迫降幅最大,其次是淹水、弱光单一胁迫,W、S、WS处理的单株根干重和根长度平均比CK降低15.21%、5.08%、21.07%和14.86%、5.52%、18.14%,根表面积和根体积则比CK平均降低9.83%、4.62%、12.72%和12.62%、6.61%、16.23%;WS处理的根干重、根长度、根表面积和根体积比W处理平均降低6.64%、3.84%、3.21%和4.12%,比S处理平均降低16.55%、13.10%、8.41%和10.32%,且WS与S处理间差异显著,与W处理之间差异不显著。淹水及复合胁迫下根通气组织发达,根气腔数量、面积、孔积率和节根层数明显增加,其中W、WS处理根单位面积上气腔数量比CK平均增加5.29和10.03倍,气腔面积较CK平均增加5.76和13.27倍,根孔积率较CK平均增加8.01和10.00倍,W和WS处理节根层数平均比CK增加1—2层,但S处理与CK无差异。淹水、弱光及复合胁迫使玉米根系生理指标和产量显著降低,尤其以复合胁迫下降幅度最大,各指标处理间变化趋势为WSWSCK;逆境处理期间2个品种WS处理的根活力、根总吸收面积、活跃吸收面积和活跃吸收比CK平均降低52.82%、28.48%、36.72%和20.00%,玉米产量比CK平均下降24.52%,差异显著。随淹水、弱光时间延长,根形态和根生理指标降幅越大,而根通气组织数量、面积和孔积率则增幅越大,花期处理5—7 d是根系生长忍受淹水弱光胁迫的阈值。不同品种对淹水、弱光及复合胁迫的响应程度不同,钝感型品种(郑单958)在淹水弱光胁迫下根干重、根长度、根活力、根吸收面积等指标下降幅度小于敏感型品种(豫玉22),其中郑单958的W、WS、S处理根干重和根活力比CK平均降低13.71%、4.39%、16.28%和31.95%、9.99%、51.45%,而豫玉22降幅则分别为16.71%、5.78%、25.85%和43.83%、13.44%、51.19%,且郑单958根系适应胁迫5 d后表现出恢复性生长,而豫玉22则部分指标持续下降。2个品种在淹水弱光胁迫后根结构的变化亦表现不同,郑单958根系形成的融生型气腔规则,腔壁完整,细胞排列整齐,而豫玉22根系气腔不规则,腔壁部分断裂,部分薄壁细胞裂解;郑单958根气腔面积、数量和孔积率的增加幅度远大于豫玉22,且郑单958节根层数比豫玉22增加1—2层,表现出根系更强的逆境适应性和补偿性;郑单958产量降幅小于豫玉22,其中郑单958的W、S和WS处理比CK降低17.66%、13.30%、23.47%,而豫玉22产量比CK则分别降低20.86%、14.14%、25.53%。【结论】花期淹水、弱光胁迫严重限制根系生长发育、生理特征及产量,复合胁迫的效应远大于单一胁迫,淹水胁迫效应大于弱光胁迫;根系生长花期胁迫的阈值为5—7 d,根系通过增加节根层数、改变根结构、增加气腔数量和扩大气腔面积应对逆境胁迫,并且对逆境胁迫具有主动的自调节效应和适应性生长。     

低氧胁迫对水稻幼苗根系功能和氮代谢相关酶活性的影响

【目的】研究短期低氧胁迫对水稻幼苗根系生长、呼吸功能和氮代谢的影响,探讨短期低氧胁迫影响水稻幼苗根系形态、分蘖、生物量的积累、根系呼吸强度以及氮代谢的生理机制,并分析低氧胁迫对水稻幼苗根系功能和氮代谢相关酶活性的影响,为探明低氧胁迫对水稻幼苗的伤害及其保护机制奠定基础。【方法】正式试验于2015年在中国水稻研究所网室进行。采用国际水稻研究所营养液配方进行水培试验,以春优84和秀水09为材料,移栽行间距为20 cm,移栽7 d后利用在线溶氧仪设定2个氧浓度：低氧（0-1 mg·L^-1）和对照（常规水培,不进行氧调节,水稻在自然状态下生长）,处理时间为12 d。采用便携式溶氧仪（HACHHQ30d,美国）测定营养液中溶氧量。处理后每隔3 d测定分析根系活力、呼吸强度、氮代谢相关酶活性。处理结束时取样测定分析株高、分蘖、叶绿素含量、根系形态和干物重等指标。【结果】短期低氧胁迫处理抑制水稻幼苗的生长。处理结束时,秀水09分蘖数、干物质的积累量分别比对照降低20.0%和7.78%。春优84分蘖数和干物质积累量分别比对照降低15.38%和6.28%。2品种根系体积以及粗根（根系直径>0.8 mm部分的根量）、细根(活性根,根系直径0.05-0.1 mm）根量也低于对照。叶片叶绿素含量、根系氮素吸收量以及可溶性蛋白质含量也受到低氧胁迫的抑制。秀水09各项指标分别比对照减少6.67%、15.11%和10.86%,春优84各项指标分别比对照减少5.18%、13.25%和6.67%,且秀水09的各项指标的减少量均大于春优84,说明秀水09对低氧胁迫较为敏感。2个品种的株高受低氧胁迫的诱导,秀水09比对照增加7.98%,春优84比对照增加3.30%。短期低氧胁迫对水稻幼苗根系呼吸强度的影响表现为抑制-促进-抑制,随处理时间的延长抑制作用会降低。根系活力的变化趋势同根系呼吸强度一致。水稻幼苗根系硝酸还原酶（NR）活性受低氧胁迫的诱导;根系谷氨酰胺合成酶（GS）活性在低氧胁迫0-6 d时受其诱导,9-12 d时受其抑制;低氧胁迫对水稻根系谷氨酸脱氢酶（GDH）活性的影响和品种有关,秀水09表现为促进-抑制,春优84则为抑制-促进-抑制。短期低氧胁迫处理抑制水稻幼苗的生长。【结论】水稻幼苗可以通过呼吸消耗、氮代谢相关途径的改变,减轻低氧胁迫的伤害,从而维持其在低氧逆境下生存。     

5个生姜品种对淹水胁迫的生理响应及耐涝性评价

【目的】探究淹水胁迫对生姜苗期形态变化及生理指标的影响，筛选耐涝种质资源，为生姜耐涝机理研究及抗涝品种选育提供参考。【方法】以生姜主产区的5个主栽品种山东大姜、罗平小黄姜、竹根姜、贵州小黄姜、凤头姜为试验材料，设置正常水分处理（CK）和淹水处理（TR），测定不同处理条件下的生长指标、生理指标及叶绿素荧光参数，利用隶属函数法对5个品种苗期的耐涝性进行综合评价。【结果】与CK相比，淹水胁迫下各生姜品种的株高、茎粗和根系活力均下降；生姜叶片的MDA和H₂O₂含量均显著上升（P<0.05，下同）， SOD和POD活性在竹根姜中呈下降趋势，在其他4个品种中均呈上升趋势， CAT活性在山东大姜中呈上升趋势，在其他4个品种中均呈下降趋势， PAL活性在竹根姜和凤头姜中呈下降趋势，在其他3个品种中均呈上升趋势。淹水后5个品种的PSII最大光化学效率 （F_v/F_m）和光化学淬灭系数（qP）显著降低，非光化学淬灭系数（NPQ）显著升高。综合评价结果表明， 5个品种生姜的耐涝性排序依次为山东大姜>贵州小黄姜>罗平小黄姜>凤头姜>竹根姜。相关分析结果显示，株高与综合评价值 （D值）呈极显著正相关（P<0.01，下同），茎粗与D值呈显著正相关，叶片MDA含量与D值呈极显著负相关。【结论】生姜通过维持较高的根系活力，提高自身抗氧化能力来抵御氧化损伤。5个品种中山东大姜耐涝性最强，竹根姜耐涝性最差。株高、茎粗和叶片MDA含量可作为生姜耐涝品种筛选的主要参考指标。     

淹水胁迫对夏玉米籽粒灌浆特性和品质的影响

【目的】探讨气候变化下持续降雨造成的大田淹水对夏玉米籽粒灌浆特性和品质的可能影响。【方法】以登海605（DH605）和郑单958（ZD958）为试验材料,设置大田淹水时期（三叶期、拔节期、开花后10 d）和淹水持续时间（淹水3 d和6 d）处理,分析夏玉米籽粒干重和体积的增长、籽粒灌浆参数、籽粒粗脂肪、粗蛋白、总淀粉含量、支/直比值以及可溶性总糖和蔗糖含量等指标的变化。【结果】淹水胁迫后籽粒干重增长速率降低,籽粒灌浆参数减小,且三叶期淹水6 d下影响最大,DH605和ZD958到达最大灌浆速率时的天数（Tmax）、最大灌浆速率（Gmax）、灌浆速率最大时的生长量（Wmax）和籽粒灌浆活跃期（P）较对照分别下降 25.18%、18.44%、48.21%、36.45%和18.18%、1.69%、32.68%、31.80%;两品种淹水后均空秆率增加,穗粒数和千粒重显著降低,产量下降,减产幅度表现为三叶期淹水＞拔节期淹水＞开花后10 d淹水,淹水6 d＞淹水3 d;淹水下籽粒粗蛋白、总淀粉、可溶性总糖和蔗糖含量显著降低;支链淀粉含量显著降低,但直链淀粉含量有所升高,因而支/直比值降低;淹水后籽粒中粗脂肪含量显著提高,三叶期淹水6 d造成的影响最显著,两品种较对照分别提高了49.08%和33.08%。【结论】淹水胁迫显著降低了夏玉米籽粒最大灌浆速率及灌浆速率最大时的生长量,抑制了籽粒灌浆,严重影响籽粒干物质的积累,导致夏玉米产量显著下降;淹水胁迫降低了籽粒可溶性总糖、蔗糖和淀粉含量,淹水胁迫后籽粒粗蛋白含量和支/直比值也显著降低,而粗脂肪含量显著提高;三叶期淹水对其影响最显著,拔节期淹水次之,开花后10 d淹水的影响较小,其影响随淹水胁迫时间的延长而加剧。     

紧实胁迫对不同类型土壤玉米根系时空分布及活力的影响

 【目的】明确不同土壤类型玉米根系时空分布、根系活力、玉米产量及其对土壤紧实胁迫的响应。【方法】采用微区桶栽,设计土壤类型和紧实度两因素试验,研究紧实胁迫下玉米根分布、活力及产量变化特征。【结果】紧实胁迫下玉米根形态指标（根干重、根长度、根体积和根条数）及产量均呈下降趋势,3类土壤上根形态指标大小和产量高低均表现为：潮土>砂姜黑土>黄褐土;根吸收活力（根总吸收面积、活跃吸收面积和根脱氢酶活性）及根系还原强度与根形态指标变化趋势一致,但比吸收表面、比活跃吸收表面随紧实度增加而增大。降低紧实度促进了单株根系干重、长度、吸收活力和产量的增加,尤其促进了20—40 cm 土层根长密度和根干重密度的增加,但单根的吸收能力呈下降趋势;3类土壤上玉米根系生长、根活力和产量对紧实胁迫的响应以砂姜黑土和黄褐土较为敏感。【结论】紧实胁迫严重限制了根系生长、分布和吸收功能以及产量形成,但根系并不是被动地忍受逆境的胁迫,而是积极主动地调节其生理代谢过程,以减缓紧实胁迫伤害,但缓解能力有限,且不同类型土壤上根系的响应程度与土壤本身理化性质密切相关。     

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。     

5个桃砧木品种对淹水胁迫的生理响应及耐涝性评价

【目的】探究不同品种桃树砧木对淹水胁迫的生理响应及耐涝性，为桃耐涝砧木品种选育及抗涝机理提供理论依据。【方法】以毛桃、抗砧1号、浙砧1号、筑波6号、南京白沙5个桃砧木当年生实生苗为供试材料，设正常水分（对照，CK）和淹水处理，测定叶片的光合特性、抗氧化酶活性、光合色素及渗透调节物质含量等指标，综合评价砧木耐涝性。【结果】淹水处理下，各砧木叶片的净光合作用（Pn）和蒸腾速率（Tr）均显著低于CK（P<0.05，下同）；抗砧1号、筑波6号和毛桃叶片的气孔导度（Gs）较CK显著降低；浙砧1号的胞间二氧化碳浓度（Ci）较CK显著下降，其他品种不同程度上升。筑波6号、抗砧1号、南京白沙和毛桃的叶绿素a（Chl a）和类胡萝卜素（Car）含量较CK显著下降。浙砧1号的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、脯氨酶（Pro）和可溶性蛋白（SP）含量较CK显著提高，丙二酶（MDA）含量显著低于CK；毛桃的过氧化物酶（POD）、CAT及Pro活性显著提高，而SOD活性和（SP）含量显著下降。各种砧木的POD、CAT和Pro的耐涝系数均大于100.00%，Pn、Tr、Chl a、Chl b和Car的耐涝系数均小于100.00%。利用主成分及隶属函数等多元统计方法对15个指标耐涝系数进行综合分析，浙砧1号综合耐涝评价值D值最大，为0.760，表现出较强的耐涝性，其次为南京白沙、筑波6号和抗砧1号，耐涝性中等，毛桃D值最小，为0.091，耐涝性最弱。【结论】淹水胁迫不同程度抑制了砧木叶片光合作用和光合色素合成，各砧木在胁迫下调节体内渗透物质和抗氧化酶能力不同，耐涝性存在差异。在涝害频发的区域应避免桃园积水并采用耐涝性较好的砧木品种。     

淹水对不同葡萄砧木生长及光合特性的影响

【目的】探讨葡萄砧木对淹水的生理响应,比较不同葡萄砧木耐涝性的强弱。【方法】以7个葡萄砧木为试材,采用盆栽淹水法,研究涝渍对葡萄砧木生长特性、叶片光合特性及根系生理指标的影响,用主成分分析和聚类分析对葡萄砧木耐涝性进行综合评价。【结果】淹水条件下,葡萄砧木新梢生长量、总干物质量、根系活力、总根长、总表面积、叶绿素含量和净光合速率较对照明显降低,各种类新梢生长量减少14.01%—34.92%,干重减少5.99%—30.79%。根系受影响程度高于叶片,表现为根冠比降低,砧木SO4、101-14M、3309C和贝达受影响较小,1103P、140Ru、110R受影响较大;根系中相对膜透性增加,脯氨酸含量升高,缺氧诱导的乙醇脱氢酶活性升高。【结论】综合分析认为耐涝性强的砧木为SO4、101-14M、3309C和贝达,耐涝性弱的砧木为1103P、140Ru和110R。     

不同用量风化煤腐殖酸对玉米根系的影响

【目的】 我国风化煤腐殖酸储量丰富,腐殖酸含有多种活性官能团,其对植物生长发育具有重要意义。当腐殖酸施于土壤时,根系对腐殖酸的响应是促进植物生长的最初动力。因此,研究腐殖酸对玉米根系生长发育的影响机制,可为风化煤腐殖酸资源的高效利用和作物的增产提质提供理论依据。【方法】 采用霍格兰营养液溶液培养试验,供试玉米品种为郑单958,待玉米幼苗长至两叶一心时移到营养液培养盆钵中缓苗1 d,外源添加不同添加量（0、5、10、15和20 mg C·L ^-1）腐殖酸,研究其对玉米生物量、根冠比、根系形态以及根部养分状况的影响。 【结果】 （1）腐殖酸可显著增加玉米根系和地上部干物质量、根冠比、根系活力和根系TTC还原总量,较对照分别平均提高42.31%、19.33%、18.18%、46.54%和81.01%。（2）腐殖酸可改善玉米根系的形态,其处理玉米总根长、总根数量、根体积、根表面积和平均直径分别比对照平均提高13.51%、16.74%、69.62%、14.68%和49.28%。（3）添加腐殖酸可增加玉米根系的轴根数、轴根长度和侧根数,腐殖酸处理分别比对照提高16.28%、21.65%和16.80%。（4）随腐殖酸添加量的增加,对玉米根系生长的促进作用呈现先升高后降低的变化,以中等浓度（10 mg C·L ^-1）腐殖酸对玉米根系的作用效果最明显,其根干物质量和根系活力分别比对照提高了69.36%和69.07%。（5）腐殖酸处理（尤其是10 mg C·L ^-1）可有效增加玉米根系糖类、碳水化合物、脂类物质、蛋白质、多肽和氨基酸类物质等的含量。 【结论】 添加腐殖酸可明显增加玉米干物质量和根系活力,增加根冠比,改善根系形态,有效增加玉米根系主要化学组分的含量。本试验条件下,中等浓度（10 mg C·L ^-1）的腐殖酸对玉米根系的促进作用最好。     

农田机械碾压对土壤物理特性及玉米生长和产量的影响

【目的】研究实际生产中大型农业机械碾压对土壤物理特性及玉米生长和产量的影响程度,为改善耕作措施、实现作物壮根高产和土壤的可持续生产提供依据。【方法】选取小麦—玉米两熟制中前茬小麦收获时节受谷物联合收割机反复碾压的地块（JS处理）和常规收割未经反复碾压地块（CK）,以玉米品种登海605（DH605）和登海3号（DH3）为试验材料,测定并分析玉米播种前的土壤容重和含水量及玉米的农艺性状、光合特性、干物质积累与分配、果穗性状及产量等指标。【结果】JS处理地块0～50 cm土层土壤容重和土壤含水量均较CK增加,其中0～10和10～20 cm土层土壤容重均显著大于CK（P<0.05,下同）,即大型农机反复碾压对土壤容重的影响主要集中在0～20 cm耕层。耕层土壤紧实进一步造成玉米根系发根数量减少,根干质量降低,根冠发育失调,茎、叶分化受阻,单株叶片数量和茎节数量减少,叶面积指数下降,株高降低,光合速率降低,干物质积累量减少,穗粒数和百粒质量下降。2个品种比较,DH3根系生长受紧实胁迫影响较大,根层数、根条数、根干质量、根冠比较CK分别显著减少17.9%、26.9%、45.2%和32.9%,而DH605分别下降0、14.4%、31.7%和12.7%,仅根干质量达到显著差异;JS处理下DH605的叶面积指数和穗位叶SPAD较CK分别显著降低36.9%和14.4%,穗位系数显著增加,茎粗、百粒质量显著降低;虽然DH3根系生长受紧实胁迫影响较大,JS处理下DH3的叶面积指数较CK显著降低21.8%,但穗位叶SPAD值、穗位系数、茎粗、百粒质量则与CK差异不显著（P>0.05）,且干物质向叶片、籽粒的分配比例增加,最终减产幅度（20.8%）与DH605（24.4%）差异不大。【结论】当前生产中大型农机反复碾压造成的耕层土壤紧实现象已十分严重,使免耕直播的玉米生长受到明显抑制,产量显著降低;不同玉米品种对土壤紧实胁迫的响应存在差异,生产中可通过深松深耕、秸秆还田、选用抗土壤紧实品种等措施消减土壤紧实对作物生长的不良影响。     

大田淹水对高产夏玉米抗倒伏性能的影响

【目的】倒伏是玉米高产的重要限制因素之一。本研究旨在探讨大田淹水对夏玉米抗倒伏性能的影响。【方法】以登海605（DH605）和郑单958（ZD958）为试验材料,设置大田淹水时期（三叶期、拔节期、开花后10 d）和淹水持续时间（淹水3 d和6 d）处理,研究淹水对夏玉米茎秆形态、穿刺强度、弯曲性能及其显微结构的影响。【结果】淹水后夏玉米基部第3茎节变细,茎秆穿刺强度降低,三叶期淹水6 d造成的影响最大,DH605和ZD958的穿刺强度分别较CK下降32.53%和42.73%;茎秆的皮层厚度和维管束内部厚壁细胞厚度变薄,维管束数目减少。三叶期和拔节期淹水对其影响大于开花后10 d淹水,淹水持续时间越长,影响越严重。淹水后空秆率增加,穗粒数和千粒重显著降低,产量下降,减产幅度表现为三叶期淹水＞拔节期淹水＞开花后10 d淹水,淹水6 d＞淹水3 d。【结论】淹水胁迫降低了茎秆抗倒伏能力,倒伏风险增加,影响产量形成。三叶期淹水对其影响最大,拔节期淹水次之,开花后10 d淹水的影响较小。淹水持续时间越长,影响越严重。     

生育前期淹水对夏玉米冠层结构和光合特性的影响

【目的】本研究旨在探讨大田淹水条件下夏玉米冠层结构和光合特性的变化规律。【方法】供试夏玉米品种为登海605(DH605)和郑单958(ZD958),通过设置3叶期(V3)淹水3 d(V3-3)和6 d(V3-6),拔节期(V6)淹水3 d(V6-3)和6 d(V6-6),以不淹水处理为对照(CK),比较不同淹水时期(V3和V6)和淹水持续时间(3 d和6 d)对夏玉米光合势、叶面积指数、净光合速率、冠层透光率及其半球灰度图像和产量的影响。【结果】淹水后夏玉米叶面积指数显著下降,群体透光率提高,群体光能截获率显著降低。V3淹水后夏玉米穗位层和底层透光率的提高幅度大于V6淹水,且其提高幅度随淹水持续时间的延长而增加。DH605和ZD958的V3-6处理的穗位层透光率较CK分别提高96.0%和70.2%,底层透光率分别提高了68.9%和71.9%。在淹水胁迫条件下夏玉米光合势和叶片净光合速率随淹水持续时间的延长而显著降低,V3淹水后净光合速率和光合势的下降幅度大于V6淹水。DH605和ZD958的V3-6处理在开花期的叶片净光合速率较CK分别下降23.5%和20.3%。DH605的V3-6处理在播种—拔节期、拔节期—大喇叭口期、大喇叭口期—开花期、开花期—乳熟期和乳熟期—成熟期各生育阶段的光合势较CK分别下降68.5%、45.0%、31.6%、25.0%和37.5%,ZD958分别下降62.4%、37.1%、25.8%、21.7%和38.5%。淹水后夏玉米光合势和叶片净光合速率的下降导致夏玉米光合同化物的积累与分配受到抑制,干物质积累量显著下降,成熟期DH605的V3-3、V3-6、V6-3和V6-6处理的干物质重较CK分别下降12.4%、24.8%、9.3%和21.1%,ZD958分别下降17.3%、26.7%、12.5%和23.9%。此外,淹水后夏玉米收获指数显著下降,3叶期淹水对其影响大于V6淹水,且影响随淹水持续时间的延长而加剧,DH605和ZD958的V3-6处理的收获指数较CK分别下降13.3%和13.8%。淹水后夏玉米冠层结构劣化与光合性能降低导致夏玉米产量显著下降。DH605的V3-3、V3-6、V6-3和V6-6处理的产量较CK分别下降23.2%、35.9%、17.0%和22.7%,ZD958分别下降20.0%、35.7%、15.0%和27.1%。【结论】淹水导致夏玉米群体光合势和叶面积指数显著降低,透光率提高,进而显著降低群体光能有效截获率和净光合速率,最终导致夏玉米产量显著下降。3叶期淹水对夏玉米冠层结构和光合特性的影响大于拔节期淹水,且其影响随淹水持续时间的延长而加剧。     

侧向垂直断根对不同根型夏玉米品种叶片光合性能及产量的影响

【目的】探明距离植株中心不同距离处根系对玉米叶片光合特性及产量形成的作用,为生产上通过筛选理想根系构型进一步提高玉米产量和资源利用效率提供理论依据。【方法】以高产夏玉米品种登海661(深根型,DH661)和郑单958(浅根型,ZD958)为材料,于大喇叭口期(V12)的植株为中心,沿行向分别在植株两侧10 cm(T-10)、20 cm(T-20)处侧向垂直断根,断根深度60 cm,以不断根处理为对照(CK),共6个处理,研究在玉米植株两侧不同水平距离处侧向垂直断根对不同根型夏玉米品种叶片光合性能及产量形成的调控作用。【结果】深根型品种DH661在距离植株10 cm范围内其根系干重(RDW)、总根长(RL)、根表面积(RSA)、根系体积(RV)分别占总体根系的83.18%,69.55%,68.74%,66.44%,浅根型品种ZD958则分别为75.19%、51.17%、53.85%、56.49%,DH661根系的分布主要集中在距离植株中心0—10 cm范围内,相对于ZD958根系在横向分布上更为紧缩。在距离玉米植株两侧10 cm及20 cm处垂直断根对于DH661各根系指标的影响较ZD958要小。断根显著影响了两玉米品种叶片的光合性能,抑制了花前叶片的生长,加速了花后叶片的衰老。两年中DH661的T-20处理在抽雄期(VT)叶绿素含量下降4.29%和6.32%,净光合速率(Pn)下降5.16%和4.66%,T-10处理降幅分别为6.37%和6.86%,6.47%和8.66%;ZD958的T-20处理降幅分别为6.52%和9.91%,6.48%和9.15%,T-10处理降幅分别为15.40%和15.01%,11.89%和15.49%。断根同时造成地上部生物量、籽粒产量显著下降,各指标的下降幅度均为T-10T-20,且对深根型品种DH661的影响显著小于浅根型品种ZD958。【结论】侧向垂直断根显著降低了两种不同根型夏玉米品种的穗位叶净光合能力、植株生物量和最终产量,降幅随着侧向垂直断根距离植株中心靠近呈显著增加趋势。两品种相比,深根型夏玉米品种(登海661)对于远距垂直断根(T-20)的响应明显弱于浅根型夏玉米品种(郑单958)。深根型与浅根型夏玉米品种从根系构型、分布和垂直断根后保留的根系功能方面相比,深根型品种根系性能更适宜纵向压缩的栽培空间,是其较浅根型耐密种植的主要原因之一。     

不同基因型玉米间混作优势带型配置

为了确定不同基因型玉米间混作的优势带型配置,采用高矮秆玉米豫单610 ||郑单958(YD610 || ZD958)间混作和株高相近玉米登海662 ||浚单20( DH662 || XD20)间混作,研究不同间混作带型配置模式对两个玉米间混作群体的产量、抗逆性、光合性能及田间小气候的影响.结果表明:YD610 || ZD958和DH662 || XD20间混作群体均比单作有显著的增产效果.高矮秆玉米YD610 || ZD958间混作以行比2∶4(I2∶4)的土地当量比(LER)最高,I2∶4的LER分别比行比1∶1(I1∶1)、行比2∶2(I2∶2)和混作(M)高8.1％、2.1％和1.2％.株高相近玉米DH662 || XD20间混作以行比2∶2的LER最高,I2∶2的LER分别比I1∶1、I2∶4和M高6.2％、4.0％和9.3％.间混作群体增产的主要原因在于增强了群体的抗病和抗倒伏能力,改善了群体的通风、透光状况,使群体叶面积指数和光合速率提高.因此,当高矮秆玉米品种搭配间混作时,宜采用行比2∶4间作带型模式(2行高秆品种,4行低秆品种)；而株高相近玉米品种搭配间混作时,宜采用行比2∶2间作带型模式.     

弱光涝渍复合胁迫对夏玉米产量及光合特性的影响

【目的】旨在探讨不同生育时期弱光涝渍复合胁迫影响夏玉米产量和光合特性的生理机制。【方法】选用DH605为试验材料,通过在大田条件下设置不同生育时期遮阴、淹水以及遮阴+淹水处理,即分别为三叶期淹水（V3-W）、拔节期淹水（V6-W）、开花期淹水（VT-W）;三叶期遮阴（V3-S）、拔节期遮阴（V6-S）、开花期遮阴（VT-S）;三叶期遮阴淹水（V3-S-W）、拔节期遮阴淹水（V6-S-W）、开花期遮阴淹水（VT-S-W）,并以自然光和常规水分处理为对照（CK）,以模拟不同生育时期的寡照、涝渍及其复合胁迫,研究不同生育时期遮阴淹水复合处理对夏玉米产量、光合特性以及干物质的积累与分配的影响。【结果】遮阴淹水后,夏玉米叶面积指数（LAI）下降,叶片叶绿素相对含量（SPAD值）显著降低,净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）显著下降,胞间二氧化碳浓度（Ci）小幅上升,其中V3-S-W、V6-S-W和VT-S-W处理的Pn较CK分别下降43.7%、41.1%和35.1%,且遮阴淹水复合处理后夏玉米净光合速率的下降幅度大于遮阴、淹水等单一胁迫。遮阴淹水复合处理引发夏玉米光合性能降低,导致夏玉米干物质积累能力及向籽粒分配比例的下降并最终导致产量降低。从2018年和2019年的产量平均值来看,V3-S-W、V6-S-W和VT-S-W处理的产量较CK分别降低32.5%、28.3%和24.7%。与单一遮阴和淹水处理相比,V3-S-W处理的产量较V3-S和V3-W处理分别降低26.3%和13.1%;V6-S-W处理的产量较V6-S和V6-W处理分别下降14.9%和6.2%;VT-S-W处理的产量较VT-S和VT-W处理分别降低2.9%和15.0%。【结论】遮阴淹水复合处理导致夏玉米群体叶面积指数显著降低,叶绿素相对含量下降,光合性能受到抑制,进而导致夏玉米光合同化物的积累与分配受阻,最终导致产量显著下降。三叶期遮阴淹水对夏玉米光合特性和产量的下降幅度的影响最大,拔节期次之,花期的影响较小。同时,遮阴淹水复合处理造成的光合特性及产量下降程度高于任一单处理。     

花粒期光照对夏玉米产量和籽粒灌浆特性的影响

【目的】针对近年来黄淮海夏玉米区太阳辐射不断减少的生产问题,探讨花粒期光照对夏玉米产量及籽粒灌浆特性的影响。【方法】以登海605（DH605）为试验材料,大田条件下设置花粒期遮阴（S）、花粒期增光（L）两个处理,遮光度为60%,阴天下增光的光照强度能达到80 000—100 000 lx,以自然光为对照（CK）,研究花粒期光照对夏玉米产量和籽粒灌浆特性的影响。【结果】遮阴后夏玉米的产量、干物质积累量、最大灌浆速率均有不同程度的降低,而增光增加了夏玉米产量、干物质积累量和最大灌浆速率。连续两年遮阴处理的产量较对照分别降低了59.39%、79.03%,而增光则较对照分别增加了16.29%、12.93%。干物质积累量表现为L>CK>S,生育后期不同处理DH605的籽粒占干物质总量的比例差异显著,S、CK和L平均分别为22.92%、48.49%和51.80%。与CK相比,遮阴后籽粒最大灌浆速率减小,同时达到最大灌浆速率时的天数相对增加;增光则使籽粒最大灌浆速率提高,达到最大灌浆速率时的生长量增加。【结论】花粒期遮阴通过降低夏玉米的干物质积累量、籽粒最大灌浆速率,显著降低夏玉米产量;花粒期增光则通过增加夏玉米的干物质积累量、籽粒最大灌浆速率,显著提高夏玉米产量。     

去苞叶对夏玉米籽粒灌浆特性和产量的影响

【目的】在大田试验条件下,设置不同去苞叶处理,研究去苞叶后夏玉米产量、籽粒体积、干重、脱水速率、籽粒灌浆速率以及籽粒黑层出现和乳线消失所需时间的变化,以期明确去苞叶对夏玉米籽粒产量和籽粒灌浆特性的作用。【方法】以先玉335（XY335）、郑单958（ZD958）和登海661（DH661）为试验材料,设置不同去苞叶处理：去苞叶1/4（S1）、去苞叶1/2（S2）和苞叶全去（S3）以及对照（CK）,研究去苞叶对夏玉米产量、籽粒灌浆特性以及籽粒黑层出现和乳线消失所需时间的影响等。【结果】去苞叶后夏玉米产量显著下降,XY335的S1、S2和S3处理的产量较CK分别下降9.45%、13.78%和27.89%,ZD958分别下降10.72%、15.07%和24.75%,DH661分别下降9.31%、16.01%和22.35%,去苞叶数越多,产量下降幅度越大。去苞叶后夏玉米的千粒重和穗粒数等产量构成因素显著下降,S3处理影响最显著,XY335的S3处理千粒重和穗粒数分别下降15.30%和14.87%,ZD958分别下降11.22%和15.24%,DH661分别下降15.10% 和8.55%。此外,去苞叶显著影响夏玉米的籽粒灌浆特性,影响随去苞叶数的增多而显著加剧。去苞叶后籽粒到达最大灌浆速率时的天数（D_max）显著减少,S3处理影响最显著,XY335、ZD958和DH661的S3处理的D_max较CK分别缩短3 d、4 d和3.5 d。去苞叶后灌浆速率最大时的生长量（W_max）和籽粒灌浆活跃期（P）等也均显著降低,且去苞叶数目越多,W_max和P的下降幅度越大,XY335﹑DH661和ZD958的S3处理的Wmax较CK分别下降12.75%、17.78% 和17.12%。XY335﹑DH661和ZD958的S1﹑S2、S3的P较CK分别下降6.22%、9.82%和11.78%,5.39%、8.39%和13.09%,0.17%、2.39%和5.97%。去苞叶后籽粒鲜重和籽粒体积显著下降,籽粒脱水速率显著提高,灌浆时间减少,籽粒乳线消失时间和籽粒黑层出现时间较正常发育的籽粒缩短,S3处理影响最显著,XY335﹑ZD958和 DH661的S3处理的籽粒乳线消失所需时间较CK分别缩短10 d、6 d和4 d,籽粒黑层出现所需时间较CK分别缩短10 d、5 d 和4 d。【结论】去苞叶后灌浆速率最大时的生长量、达最大灌浆速率时的天数和籽粒灌浆活跃期均显著降低,籽粒脱水速率显著提高,导致籽粒灌浆时间缩短,籽粒干物质积累量显著下降,籽粒乳线消失和黑层出现的时间较正常发育籽粒缩短,进而严重影响夏玉米籽粒的正常灌浆,最终导致夏玉米产量显著下降,且其影响程度随去苞叶数目的增加而加剧。