基于品种生育期有效积温确定夏玉米适宜播期

【目的】在当前气候变化和夏玉米品种更替的背景下,如何调整品种和播种期以适应当地有效积温的变化对夏玉米的生产具有重要的意义。本研究通过分析不同熟期夏玉米品种产量形成对播期的响应,以期为当地适宜播期和品种的选择提供理论依据。【方法】2017—2019年,共选用3个中早熟夏玉米品种登海518（DH518）、京农科728（JNK728）、登海618（DH618）,3个中晚熟品种郑单958（ZD958）、登海605（DH605）、先玉335（XY335）作为试验材料,并设置6月5日（E）、6月15日（N）、6月25日（L）3个播期,探讨播期对不同熟期夏玉米授粉结实和产量形成等的影响。【结果】播期推迟至6月25日,各品种千粒重增加,单位面积穗数、穗粒数显著降低,产量下降。与6月25日播种中晚熟品种相比,6月5日播种,产量和有效积温生产效率分别增加28.81%和16.24%;与6月25日播种中早熟品种相比,6月15日播种,产量和有效积温生产效率分别增加18.92%和14.66%。随播期推迟,不同品种全生育期有效积温降低1.21%—10.62%,中晚熟品种的降幅大于中早熟品种;中早熟品种总结实率降低6.25%—19.94%,中晚熟品种总结实率降低8.11%—27.32%,中晚熟品种的降幅大于中早熟品种;不同品种空秆率增高1.42%—14.72%,与品种熟期无关;中早熟品种收获指数先升高后降低,变幅在15.91%—20.23%,中晚熟品种收获指数降幅在2.36%—27.69%。不同品种产量与有效积温呈正相关,且吐丝期—成熟期有效积温与产量的关系更密切;有效积温、收获指数、总结实率、全生育期天数4个因素中,中早熟品种的产量与收获指数、总结实率的关系更密切,而中晚熟品种的产量与有效积温、收获指数的相关性更强;中早熟品种的有效积温与全生育期天数的相关性强于其与总结实率、收获指数和产量的相关性,而中晚熟品种的有效积温与产量的相关性强于其与收获指数、总结实率和全生育期天数的相关性。【结论】中早熟品种产量受有效积温限制较小,1 700℃·d左右的全生育期有效积温更有利于保证其较高的结实率和收获指数,进而获得高产;中晚熟品种产量受有效积温限制较大,1 800℃·d以上的有效积温更有利于其产量的增加。在当地气候条件下,6月5日左右播种中晚熟品种、6月15日左右播种中早熟品种,有利于获得较高产量且提高有效积温生产效率。     

遮阴对夏玉米茎秆形态结构和倒伏的影响

【目的】在太阳辐射不断减少的气候条件下,探讨遮阴（弱光胁迫）对夏玉米茎秆形态及其显微结构的影响。【方法】以登海605（DH605）和郑单958（ZD958）为试验材料,大田条件下设置花粒期遮阴（S1）、穗期遮阴（S2）、全生育期遮阴（S3）3个处理,遮光度为60%,以自然光为对照（CK）,研究弱光胁迫对夏玉米茎秆性状及其倒伏的影响。【结果】遮阴后夏玉米株高、穗位高和叶面积指数,地上第3茎节长、茎节横截面积、茎秆穿刺强度均显著降低,且遮阴时期对其影响表现为S1＜S2＜S3;DH605和ZD958的茎秆穿刺强度分别较对照降低22.23%和24.41%。茎秆硬皮组织厚度和维管束数目及中央大维管束面积、木质部面积、韧皮部面积较对照也显著降低,田间倒伏率显著升高,全生育期遮阴两品种倒伏率分别高达36.5%和24.7%。遮阴后空秆率增加,收获穗数、穗粒数显著降低,产量下降,减产幅度表现为S3＞S1＞S2。【结论】夏玉米生长期内光照不足影响产量形成,改变植株形态,通过降低基部节间长度、粗度、穿刺强度和茎秆硬皮组织厚度,减少维管束数目,降低茎秆抗倒伏性能,且花前遮阴对田间倒伏率的影响大于花后遮阴。     

不同控释氮素比例对夏玉米叶片衰老和籽粒灌浆特性的影响

【目的】及时有效地供应氮素可以延缓叶片衰老，改善籽粒灌浆特性，提高玉米产量。研究不同控氮比例控释肥对夏玉米衰老特性、籽粒灌浆特性及产量的影响，探究适合黄淮海地区夏玉米生产的适宜控氮比例，为黄淮海地区夏玉米种肥同播技术提供科学依据。【方法】2019—2021年，选用中早熟品种登海518(DH518)和中晚熟品种登海605(DH605)为试验材料。氮肥类型为控释尿素和普通尿素掺混、普通尿素。设置10%(T1)、20%(T2)、30%(T3)、40%(T4)和50%(T5)5个控氮比例处理，以普通尿素（CK）处理为对照，探讨不同控氮比控释肥对夏玉米衰老特性和籽粒灌浆特性的影响。【结果】不同控氮比控释肥可以显著提高夏玉米产量，其中，30%控氮比的控释肥效果最佳。与普通尿素相比，不同控氮比控释肥均可显著增加叶面积指数（LAI）和叶片SPAD值，提高叶片抗氧化酶活性，改善籽粒灌浆特性。控氮比为30%的控释肥较其他处理显著提高夏玉米生育后期叶片中的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性，降低叶片丙二醛（MDA）积累量，延缓叶片衰老；显著提高灌浆速率最大时的生长量（W...     

包膜尿素施用时期对夏玉米产量和氮素积累特性的影响

【目的】随着缓/控释肥的推广和农业劳动力越来越紧缺,简化施肥技术成为未来的一种施肥趋势。黄淮海地区夏玉米季雨热同期,基施包膜尿素容易使养分前期释放过快后期养分缺失,无法满足玉米后期生长需求。通过研究包膜尿素施用时期来探究适合黄淮海地区夏玉米种植的施肥方式,简化施肥生产同时保证玉米产量,提高肥料利用效率。【方法】供试夏玉米品种选用登海605(DH605)和郑单958(ZD958),5个试验处理为不施氮处理(CK)、一次施尿素处理(JN)、拔节-大喇叭口期分次施尿素处理(SN)、基施包膜尿素处理(BR)和拔节期施包膜尿素处理(JR)。通过大田试验探讨包膜尿素肥料施用时期对夏玉米干物质积累、氮素积累转运特性及产量影响。【结果】施用氮肥可以显著提高玉米产量,ZD958和DH605各施氮处理较CK处理增产18.9%—24.7%和19.4%—28.9%。与JN处理相比,ZD958和DH605的SN处理平均增产4.15%和5.80%,其中ZD958的穗粒数显著提升。与BR处理相比,ZD958和DH605的SN处理平均增产1.44%和7.80%,JR处理平均增产2.10%和10.13%,其中ZD958的穗粒数显著提高,DH605的千粒重显著增大。两年试验都以JR处理产量最高,但JR与SN处理的产量无显著性差异。ZD958和DH605 JR处理的植株氮素总积累量比BR处理显著提高10.99%和6.78%,花后氮素积累量提高45.99%和43.87%,花后氮素吸收速率提高46.1%和43.5%。与SN处理相比,ZD958和DH605 JR处理的植株氮素总积累量提高5.15%和7.67%,花后氮素积累量提升18.78%和30.49%,花后氮素吸收速率提高18.39%和30.51%。ZD958和DH605 JR处理的氮素积累活跃期(ANAP)较BR处理增加13.74 d和25.87 d,成熟期籽粒含氮量(NAAG)提高12.78%和10.49%,花后氮素同化量(AANAA)提高50.87%和42.57%,氮素转运量(NTA)降低24.82%和25.38%,氮素转运效率(NTE)降低19.16%和12.04%,氮肥偏生产力(PFPN)提高2.07%和10.19%,氮肥农学利用率(AEN)提高11.47%和69.72%,氮肥利用率(REN)提高60.89%和25.91%,土壤氮依存率(SNDR)降低9.90%和6.36%。与SN相比,ZD958 JR处理的ANAP延长了12.77 d,NAAG、AANAA分别提高3.44%和20.17%,NTA和NTE分别降低18.93%和15.76%,PFPN、AEN和REN分别提高0.63%、3.29%和23.07%,SNDR降低4.89%。DH605 JR处理的ANAP延长了22.76 d,NAAG、AANAA分别提高10.26%和28.67%,NTA和NTE分别降低15.56%和7.80%,PFPN、AEN和REN分别提高2.15%、10.31%和29.96%,SNDR降低7.12%。【结论】黄淮海地区包膜尿素由基施改为拔节期施用,可以增加玉米籽粒含氮量、延长植株氮素积累活跃期并保持较高氮素吸收速率;氮肥偏生产力、氮肥农学利用率和氮肥利用率显著提高,土壤氮依存率降低,增强了玉米对缓释肥养分的利用能力;增大了ZD958的穗粒数和DH605的千粒重,增产幅度与拔节期-大喇叭口期分次施氮的效果相当,保证一次施肥满足夏玉米整个生长季对养分需求,利于夏玉米精简化高效生产。     

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。     

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。     

晚收对不同熟期夏玉米产量的调控效应

以熟期不同的4个玉米品种(郑单958、先玉335、登海605和登海618)为供试材料,设置5个收获时期,比较研究晚收对夏玉米产量的调控效应。两年试验结果表明,与传统收获时期相比,延迟5天收获,登海605和郑单958年均产量的平均日增量为83.8、83.6 kg/hm2,登海618和先玉335为109.7、158.1kg/hm2;延迟10天收获,登海605和郑单958平均日增量分别为67.6、125.6 kg/hm2,登海618和先玉335为13.2、20.9 kg/hm2。中早熟品种(先玉335和登海618)在10月5日收获,粒重达最大值,基本完成灌浆过程;中晚熟品种(郑单958和登海605)在10月10日收获时,粒重还处于增加阶段,延迟收获能显著增加粒重和降低籽粒含水量。所以,适时晚收对中晚熟品种增产效果更为显著,在不耽误小麦播种的前提下,应尽可能延迟玉米收获时间。     

不同玉米品种产量潜力的比较研究

[目的]比较登海605、郑单958、浚单20共3个玉米品种的产量潜力。[方法]以登海605、郑单958、浚单20为试验材料,探讨不同玉米品种产量潜力,并同时研究3个玉米品种的千粒重、穗数以及穗粒数的变化。[结果]3个玉米品种的生育期、日照时数及积温表现一致,从大到小依次为登海605、郑单958、浚单20。3个玉米品种的叶面积系数、光合生产率及灌浆速率随生育期的推进呈先升高后降低,从大到小依次为登海605、郑单958、浚单20。3个玉米品种的产量、穗数及穗粒数从大到小依次为登海605、郑单958、浚单20。3个玉米品种的千粒重从大到小依次为浚单20、郑单958、登海605。[结论]在黄淮海现有的生态条件下,比较适宜种植的玉米品种是登海605及郑单958。     

不同熟期玉米品种和氮肥种类对植株锌营养和籽粒锌累积的影响

田间条件下研究不同熟期玉米品种(登海605为晚熟品种,鲁单981为早熟品种,分别简写为DH605和LD981)和氮肥种类(尿素、硫酸铵、硝酸铵钙)对植株锌(Zn)营养和籽粒锌累积的影响。结果表明,不同氮肥种类对吐丝前和吐丝后植株锌吸收、转运及籽粒锌浓度均无显著影响。LD981吐丝前地上部锌累积量较DH605低17.7%,而吐丝后锌吸收量较DH605高出110.7%,最终导致成熟期锌累积量较DH605高出18.2%,籽粒锌浓度较DH605高出10.1%。两个玉米品种籽粒锌累积主要来源不同:DH605灌浆期内锌转移量为0.97 mg/株,锌转移效率为35.2%,锌输出量对籽粒锌累积的表观贡献率为51.4%,而花后锌吸收对籽粒锌累积贡献率为48.6%;相反,LD981灌浆期内锌几乎没有从营养器官向籽粒转移,籽粒高达95.4%的锌累积来自吐丝后锌吸收。吐丝后锌吸收量与两个玉米品种籽粒锌浓度均呈显著正相关关系,且与LD981籽粒干重也呈显著正相关关系。以上结果表明,对于锌转移效率低但吐丝后锌吸收能力强的玉米品种LD981,氮锌配合施用或土施尿素锌有利于维持整个生育期玉米对锌的需求以实现最大的籽粒干重和籽粒锌浓度;对于锌转移效率较高的品种DH605,土施锌肥结合花后叶面喷施锌肥是提高玉米籽粒锌浓度的有效措施。     

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。     

密植条件下玉米品种混播提高籽粒灌浆性能和产量

【目的】探究密植条件下玉米品种混播对夏玉米籽粒灌浆性能及产量形成的影响。【方法】以郑单958（ZD958）和登海605（DH605）为试验材料,设置3个种植密度（D1,67 500株/hm²;D2,82 500株/hm²;D3,97 500株/hm²）和2个不同混播方式（M：等种子量混合后随机播种;I：1行郑单958和1行登海605混播）,以相同密度下单播郑单958（SZD958）和登海605（SDH605）为对照,研究密植夏玉米品种混播对花后干物质积累与转运、籽粒灌浆特性和产量形成的影响。【结果】随种植密度增加,不同播种方式处理的花后干物质积累量显著增加,成熟期单株干物质积累量和籽粒灌浆参数降低;虽然千粒重降低但群体产量显著增加。在D1密度下,混播处理较单播无显著增产优势;D2和D3密度下,2个品种混播后夏玉米产量显著增加。D2密度下M和I处理2年平均产量较SZD958分别增加8.70%和8.09%,较SDH605分别增加6.92%和6.32%;D3密度下M和I处理2年平均产量较SZD958分别增加7.24%和7.55%,较SDH605分别增加4.98%和5.28%。D2和D3密度下,2个品种混播后增加了籽粒最大灌浆速率（G_max）、灌浆速率最大时的生长量（W_max）和粒重,且百粒重与灌浆速率达到最大时需要的天数（T_max）、W_max、G_max、籽粒灌浆活跃期（P）呈极显著正相关。D2密度下M和I处理2年平均W_max较SZD958分别显著增加11.61%和11.12%,较SDH605分别增加5.86%和5.38%;D3密度下M和I处理2年平均W_max较SZD958显著增加10.32%和9.75%,较SDH605显著增加5.63%和5.08%。混播后成熟期单株干物质积累量、花后干物质积累量、转运量、干物质转运率较单播增加。D2密度下M和I处理2年平均花后干物质积累量较SZD958分别显著增加4.43%和7.56%,较SDH605分别显著增加5.25%和8.36%;D3密度下M和I处理2年平均花后干物质积累量较SZD958分别显著增加3.85%和4.68%,较SDH605分别显著增加4.52%和5.36%。【结论】低密度下混播无增产效应,在82 500株/hm²和97 500株/hm²密度下,混播显著增加了花后干物质积累与转运,提高了夏玉米籽粒最大灌浆速率和灌浆速率最大时的生长量,促进了籽粒灌浆,最终夏玉米产量显著增加。     

花期高温干旱对玉米雄穗发育、生理特性和产量影响

【目的】全球季节性高温、干旱已经成为影响作物生长发育和产量形成的主要限制性因素,本研究通过人工模拟阶段高温干旱气候特征,旨在探究夏玉米花期高温、干旱以及高温干旱复合胁迫对其雄穗发育、生理特征及产量形成的影响。【方法】连续2年利用人工智能温室,采用盆栽试验,以郑单958（ZD958）和华农138（HN138）为试验材料,设置对照（CK）、高温胁迫（T）、干旱胁迫（D）和高温干旱复合胁迫（TD）4个处理,研究了夏玉米雄穗形态、花药、花粉结构、花粉活力及雄穗抗氧化指标和产量对花期高温、干旱的响应特征。【结果】2年结果表明,高温、干旱及复合胁迫使玉米雄穗分枝数、主轴小花数和分枝小花密度显著减少,T处理3个参数分别平均比CK减少17.31%、15.70%、13.56%,D和TD处理分别比CK减少33.85%、24.87%、27.08%和45.59%、32.02%、26.00%,干旱及复合胁迫使玉米雄穗主轴比CK平均显著缩短23.64%和27.51%。花期高温、干旱胁迫均导致花药皱缩变形,绒毡层细胞结构松散,花粉粒表面凸起,复合胁迫加剧了花药皱缩变形,绒毡层细胞裂解,药隔维管束变细减少,花粉粒网纹状凸起更为明显,萌发孔内陷。高温、干旱及复合胁迫显著降低雄穗日散粉量,T、D和TD处理日散粉量分别比CK平均减少22.18%、54.75%和67.28%,且使最大散粉量日期提前;T、D和TD处理高活力花粉所占比例显著低于CK,且两两间差异达显著水平。T处理雄穗SOD、POD酶活性升高,较CK平均提高21.91%、32.50%,D和TD处理较CK平均增加24.95%（SOD）、53.37%（POD）和17.12%（SOD）、67.24%（POD）,峰值均与CK有极显著差异;T、D和TD处理下雄穗MDA含量较CK平均增加44.18%、64.24%和79.12%,$\mathop{{O}}_{2}^{{\mathop{}_{\ •}^{-}}}$含量较CK平均增加22.55%、51.65%和72.29%,处理间峰值差异达显著水平。高温、干旱及复合胁迫导致玉米产量和行粒数大幅度降低,T、D和TD产量比CK平均降低18.05%、34.58%、46.24%,行粒数比CK平均减少24.58%、41.80%和52.99%。胁迫处理下,2个品种以HN138雄穗分枝数、主轴小花数和分枝小花密度下降幅度大于ZD958,且HN138的高活力花粉占比和散粉量比ZD958分别减少27.00%和17.28%;HN138花药和花粉结构畸变程度超过ZD958,其抗氧化酶活性升高幅度小于ZD958,但MDA和$\mathop{{O}}_{2}^{{\mathop{}_{\ •}^{-}}}$含量比ZD958高13.07%和20.29%,2个品种以HN138对高温、干旱及复合胁迫响应更为敏感。【结论】玉米花期高温、干旱及复合胁迫显著抑制雄穗生长发育,导致花药和花粉形态结构畸变,抗氧化酶活性降低,散粉量显著减少,导致穗粒数减少,最终导致产量下降;且高温干旱复合胁迫对玉米雄穗的影响大于干旱胁迫大于高温胁迫,不同类型品种对高温、干旱的响应程度不同。     

高温干旱复合胁迫对夏玉米产量和茎秆显微结构的影响

【目的】随着气候的不断变化,高温、干旱及其复合胁迫等极端天气事件频发,对玉米生产提出了严峻的挑战。本文旨在探讨高温、干旱及其复合胁迫对夏玉米茎秆显微结构和产量的影响。【方法】以登海605（DH605）为试验材料,在开花期设置高温（T）、干旱（D）、高温干旱复合胁迫（T+D）,以自然温度和正常水分管理为对照（CK）,处理持续6 d,研究高温、干旱以及高温干旱复合胁迫对夏玉米茎秆显微结构、干物质积累与分配、光合特性、花粉活力以及产量的影响。【结果】高温干旱复合胁迫后夏玉米皮层厚度、硬皮组织厚度、维管束总数和小维管束数目显著降低,较CK分别下降8.8%、14.1%、9.4%、13.7%。此外,高温干旱后夏玉米花粉活力、光合特性和成熟期总干重显著降低,T、D、T+D各处理花粉活力和净光合速率较CK降低23.1%、8.3%、30.7%和23.7%、16.6%、37.5%,成熟期干物质总积累量较CK降低19.7%、5.1%、26.6%,进而导致产量显著下降,T、D和T+D各处理的产量较CK分别下降63.2%、13.2%和71.7%。【结论】高温、干旱、高温干旱复合胁迫导致夏玉米茎秆发育异常,光合性能下降,干物质积累量减少,产量显著降低,且高温干旱复合胁迫对夏玉米产量和茎秆显微结构的影响大于高温或干旱单一胁迫。