张建涛，李国强*，周 萌，陈丹丹，陈志君，郑国清

(1.河南省农业科学院农业经济与信息研究所，河南 郑州 450008; 2.河南省智慧农业工程技术研究中心，河南 郑州 450008)

渍害胁迫对不同耐湿性芝麻品种生长发育和产量的影响

张建涛1,2，李国强1,2*，周 萌1,2，陈丹丹1,2，陈志君1，郑国清1,2

(1.河南省农业科学院农业经济与信息研究所，河南 郑州 450008; 2.河南省智慧农业工程技术研究中心，河南 郑州 450008)

【目的】为研究不同生育期渍害胁迫对不同耐湿性芝麻品种生长发育的影响。【方法】在盆栽试验条件下，以郑芝13和郑98N09为研究对象，研究了初花期和盛花期不同渍水时长对芝麻农艺性状，干物质积累及产量构成的影响。【结果】①渍害延缓芝麻生长发育，使芝麻叶龄，叶面积指数和叶绿素含量降低，品种间差异显著，渍水时间越长，影响越大。②渍害抑制芝麻植株干物质的积累，使干物质向茎杆中转运比例增大，减少了向生殖器官的转运，容易形成秕籽，降低产量。③同一时期渍水时间越长，对芝麻产量构成的影响越大。渍水处理后，产量的降低主要是因为单株蒴数的降低引起的。不耐湿型品种郑芝13的受渍害影响程度均大于耐湿型品种郑98N09。【结论】渍害影响芝麻的正常生长发育，渍害时间越长，影响越大，耐渍性品种较普通品种在遭受渍害时生长更好。

芝麻；渍水；生长发育；干物质积累；产量构成

【研究意义】芝麻(SesamumindicumL.)属胡麻科一年生草本植物，是我国重要的油料作物。芝麻旺盛生长时期多集中在7-8月份，正值主产区雨季，易受高温渍水的危害[1]。其中渍害胁迫严重危害我国甚至世界芝麻生产[2-5]，导致芝麻植株萎蔫、死株、产量和品质下降，严重时甚至绝收[6]。因此明确渍害对芝麻形态和生理性状的影响，量化渍害胁迫下芝麻生长发育、同化物生产与分配、籽粒发育及产量形成等动态特征，对于解决因渍害导致的芝麻产量大幅下降的问题具有重要意义。【前人研究进展】王文泉[7-8]等研究了大田淹水条件下不同品种芝麻形态、光合生理、生物量及产量变化。张海洋等[9]利用2个野生品种，对芝麻抗渍育种做了初步的研究。孙建等[10]对不同芝麻品种的耐湿性做了综合评价，并在此基础上研究了湿害对不同生育时期芝麻的影响。张根峰等[11-12]研究了不同生育期渍水对不同基因型芝麻以及盛花期不同渍涝时间对不同基因型芝麻生理指标和产量性状的影响。赵贵元等[13]从不同种植方式入手，阐明了盛花期湿害胁迫对不同种植方式芝麻影响的差异。可见，渍害对不同生育时期不同芝麻品种生长发育状况、光合特性以及产量等的研究已有报道，但是关于不同渍害时长对不同生育时期芝麻生长及产量形成的影响却鲜有报道。【本研究切入点】本研究于初花期和盛花期设置不同渍水时长，从芝麻生理生态指标、干物质积累与分配、籽粒产量及产量构成等方面，研究渍害胁迫对不同芝麻品种的影响。【拟解决的关键问题】旨在探明渍害胁迫下芝麻生长发育和产量形成规律，最终为芝麻生产力预测、渍害评估和预警提供定量依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2013年夏季在河南省农业科学院现代农业科技试验示范基地(北纬35°00′，东经113°41′)进行。根据丁霞等[14]研究结果，选择对湿害敏感品种郑芝13和耐湿品种郑芝98N09为供试材料。采用盆栽试验，盆栽用土选用大田耕层土壤，自然风干过筛后与肥料充分混匀装盆。每盆(盆内径22 cm，高17 cm)装土10 kg，每千克风干土N、P2O5、K2O含量分别为0.15、0.10、0.15 g。施氮量为7.5 kg/666.7m2，施磷量为2.3 kg/666.7m2，施钾量为6.7 kg/666.7m2。

以不同耐湿性品种为主区，设2个水平：郑芝13和郑98N09；不同渍水时期为副区，设2个水平：初花期渍水和盛花期渍水；不同渍水时长为裂区，设4水平：渍水0、12、24、36 h。每个渍水处理有15盆。于7月1日播种，9月30日收获。于初花期和盛花期下午18时，将盆移入水池中进行渍水处理，水面高于盆1～2 cm，到达渍水时间后将盆移出水池。植株出苗后开始间苗，三叶期时定苗，每盆3株，其它管理措施与大田生产相同。

1.2 测定内容和方法

定苗后在每小区中间行选3株表现一致，长势良好的植株定株观察，每隔3～5 d观察记录叶片的出生状况，直至收获做最后一次调查。其他管理措施与大田生产相同。

从出苗后第15天(7月22日)开始取样，每次间隔4～5 d，每次取样5株；渍水后，从渍水后第2天开始取样，每次间隔4～6 d，每次2株。芝麻全生育期共取样13次。主要观测指标：叶龄、单叶面积、叶绿素含量，蒴果数、各器官干物质重和产量，并于成熟期收获拷种。

1.3 数据处理及统计分析方法

采用Excel和Spss等软件分析数据，采用Sigmaplot绘图。

渍害指数WI用公式(1)计算[15]，其中，T为处理值，C为对照值，WI值越大，表明作物受到渍水的危害越大。

WI=(1-T/C)×100

(1)

2 结果与分析

2.1 渍水对芝麻生长发育的影响

2.1.1 渍水对叶龄的影响 由图1可见，郑芝13和郑98N09叶龄的生长曲线总体都呈慢-快-慢的“S”型曲线，叶龄增长速率在盛花期时达到峰值，随后缓慢下降。

初花期和盛花期渍水处理前，2品种各处理叶龄差异不显著，渍水处理后，2品种各渍水处理叶龄明显低于对照。随着芝麻生长，各渍水处理与对照差异越来越大，初花期于苗后第52天至收获，盛花期于苗后第70天至收获，各渍水处理与对照差异极显著(P<0.01)。

不同渍水时长对叶龄影响不同，初花期和盛花期渍水时间对2品种叶龄影响程度均表现为： 36 h> 24 h> 12 h，渍水时间越长，对叶龄影响越大。

2.1.2 渍水对叶面积指数的影响 由图2可知，2芝麻品种叶面积指数曲线均表现为先上升后下降的单峰曲线，CK组峰值处于盛花期，初花期和盛花期各渍水处理峰值分别处于出苗后第42和61天。

初花期渍水处理后，2品种各渍水处理叶面积指数先于对照达到最大值，其后随着生育期的推移逐渐开始减小，在盛花期与对照差异最大，出苗后第51天至收获，2品种各渍水处理较对照差异极显著(P<0.01)。

盛花期渍水处理后，2品种各处理叶面积指数达到最大值，此后急剧下降，出苗后第70天至收获，2品种各渍水处理较对照差异极显著(P<0.01)。

渍水影响了植株叶片的正常生长，使其早衰脱落，导致叶面积指数减小，且减小程度随渍水时长的延长而增大，初花期和盛花期2品种不同渍水时间处理均表现为：渍水36 h>渍水24 h>渍水12 h。

CK表示渍水0 h，Web-12h，Web-24h，Web-36h分别表示初花期渍水12，24，36 h；Wfb-12h，Wfb-24h，Wfb-36h分别表示盛花期渍水12，24，36 h。“NS”代表差异不显著；“*”代表5 %水平差异显著；“**”代表1 %水平差异极显著。下同图1 渍水对不同品种芝麻叶龄的影响Fig.1 Effect of waterlogging stress on leaf age of different sesame cultivars

2.1.3 渍水对芝麻叶绿素含量的影响 由图3可知，郑芝13和郑98N09叶绿素含量变化曲线均先升后降，在盛花期时叶绿素含量最高。

初花期渍水后，各处理叶绿素含量经历2个阶段的变化。第1阶段为渍水后至盛花期，2品种各处理叶绿素含量随生育期推进逐渐增加，但是各渍水处理明显低于对照，并且随生育期推进，差异逐渐增大，在盛花期差异达到极显著。第2阶段为盛花期后，各处理叶绿素含量逐渐降低，各渍水处理与对照差异越来越大，一直呈极显著差异状态。

图2 渍水不同品种芝麻叶面积指数的影响Fig.2 Effect of waterlogging stress on LAI of different sesame cultivars

图3 渍害胁迫下不同品种芝麻叶绿素含量的影响Fig.3 Effect of waterlogging stress on SPAD value in different sesame cultivars

Table 1 Dry matter of above-ground apparatus and the ratio of above-ground dry matter to total dry matter of two sesame cultivars under waterlogging stress in mature period

品种Cultivars处理Treatment茎Stem叶Leaf蒴果Capsule干重(g/株)占干重(%)干重(g/株)占干重(%)干重(g/株)占干重(%)总干重(g/株)Total渍害指数(%)WI郑芝13CK31.01a41.942.74a3.7141.57a54.3575.32aWEB-12h17.36c54.822.26b7.3522.05cd38.0541.67d59.61WEB-24h15.09c60.021.86c7.1218.25de32.6235.20e65.80WEB-36h11.11d64.861.08de6.9514.83e28.2027.02f76.82WFB-12h24.45b42.132.31b3.8832.70b53.9959.46b22.29WFB-24h23.29b46.811.18d2.3724.72c49.5849.19c33.41WFB-36h22.53b58.500.74e1.7620.66cd45.9845.93c37.88郑98N09CK32.42a39.842.57a3.1546.38a57.0081.37aWEB-12h17.80c61.911.84b6.4027.56cd36.7347.20d56.06WEB-24h16.54c65.951.10c4.3921.44de29.6739.08e64.26WEB-36h15.06c66.080.86c3.7719.87e30.1435.79e68.30WFB-12h28.05b45.012.51a3.7335.03b54.3765.59b18.38WFB-24h27.49b48.851.34bc2.3828.44c50.5457.27c29.62WFB-36h26.61b54.670.80c1.5925.33cde46.4854.74c33.96FC25.89**5.31**21.53**56.02**T92.92**58.71**58.71**176.35**C×T1.233.31*0.230.61

注：①表中F指F检验，C指品种间，T指处理间，*和**分别表示在0.05水平和0.01水平差异显著；同列不同小写字母表示在0.05水平差异显著，下同。②渍害指数计算对象为总干重。

Note: (i)Frepresents theFtest, C and T represent cultivar and treatment, respectively, ‘*’ and ‘**’ stand for significance at the 0.05 and 0.01 levels，respectively; The different letters in same column represent significant difference at 0.05 level，the same as below. (ii) Waterlogging index for the total dry weight.

盛花期渍水后，2品种各处理叶绿素含量从最大值迅速下降，渍水处理较对照下降更快，渍水时间越长，叶绿素含量下降越快。渍水前，各处理与对照差异不显著，渍水后，郑芝13各处理与对照先于郑98N09达到极显著水平。

2.2 渍水对干物质积累与分配的影响

由表1可知，正常生长的CK成熟期芝麻茎、叶、蒴果干重所占比例依次为：蒴果>茎>叶片。2品种各渍水处理较对照地上部各器官干重下降，渍水时间越长，干重下降越多。不同耐湿型芝麻品种间和不同渍水时长处理间茎、叶、蒴果干重均达到极显著差异(P<0.01)，并且叶干重品种和处理互作差异显著(P<0.05)。除郑98N09 WFB-12h叶干重处理外，其余各处理较对照表现出差异显著(P<0.05)。

初花期渍水改变了各器官占总干重的比例，各渍水处理茎、叶、蒴果干重所占比例依次为：茎>蒴果>叶片。各渍水处理茎干重和叶干重占总干重的比例均高于CK，蒴果干重占总干重比例低于CK。随着渍水时间的延长，茎，叶干重所占比例逐渐增加，蒴果占总干重的比例逐渐降低。说明初花期渍水使干物质增加向茎的分配，减少向蒴果的分配。

盛花期渍水同样降低了各器官干物重，但是各渍水处理茎、叶、蒴果干重所占比例大小顺序与CK处理相同。各渍水处理茎干重和蒴果占总干重的比例与初花期渍水处理相同，表现为茎干重所占比例高于CK，蒴果干重所占比例低于CK；叶干重占总干重比例则表现为WFB-12h高于CK，WFB-24h和WFB-36h均低于CK。

2.3 渍水对产量构成的影响

由表2可知，不同耐湿性芝麻品种间和处理间单株蒴数，每蒴粒数，单株千粒重，单株产量，均达到极显著差异(P<0.01)；单株千粒重和单株产量各渍水处理较对照均表现出显著差异(P<0.05)。

除盛花期渍水12 h处理外，其余渍水处理均显著低于CK。在初花期渍水处理中，单株蒴数最小的为郑芝13 WEB-36h，为CK组的61.1 %，比郑98N09 WEB-36h低了11.4 %；在盛花期渍水处理中，郑芝13 WFB-36h(83.5 %)比郑98N09(86.5 %)低了3 %。

郑芝13 WEB-24h、WEB-36h、WFB-24h、WFB-36h和郑98N09 WEB-36h、WFB-24h、WFB-36 h显著低于CK。初花期渍水，郑芝13 3个时长处理间差异不显著，郑98N09 12与36 h处理间差异显著，说明初花期不同时长渍水对每蒴粒数影响没有差异。盛花期渍水，2品种3个时长处理间差异显著，对2品种影响最大的均为 WFB-36h处理，说明盛花期不同时长渍水对每蒴粒数影响差异较大，渍水时间越长，每蒴粒数越低。

表2 不同生育期渍水对2芝麻品种产量和产量构成因素的影响

注：括号内数字为处理/对照的相对数，渍害指数计算对象为单株产量。

Note: The number in brackets = (treatment/control), waterlogging index for the yield.

初花期渍水36 h后，郑芝13 的单株千粒重下降为CK组的90.9 %，郑98N09的单株千粒重下降为CK组的92.4 %。盛花期渍水36 h后，郑芝13 的单株千粒重下降为CK组的90.4 %，郑98N09的单株千粒重下降为CK组的91.8 %。初花期和盛花期渍害均会降低芝麻单株千粒重，但相同渍水时长情况下，对单株千粒重影响不大。

单株产量是反应渍水对芝麻影响最直观的指标，初花期渍水后，渍害指数最大的均为36 h处理，分别为郑芝13(46.33)>郑98N09(36.53)。盛花期渍水后，渍害指数最大的同样为36 h处理，分别为郑芝13(35.81)>郑98N09(30.29)，耐渍型品种郑98N09渍害指数小于郑芝13，芝麻受渍害程度随渍害时间延长而加深。

3 讨 论

作物遭受渍害胁迫时，不仅能量代谢途径和生理过程发生改变，而且细胞结构、形态特征及产量也发生一系列的变化[16-17]。渍涝条件下，植物体生长减慢，叶片减少、叶面积急剧下降[18]。王文泉等[7-8]研究表明渍害导致芝麻单株蒴数减少，叶绿素含量降低，干物质积累减少，产量降低.对千粒重影响不显著。孙建等[2]研究结果表明盛花期渍害导致芝麻单株蒴数和单株籽粒干重等降低。本研究结果表明，渍害后芝麻叶龄、叶面积指数、叶绿素含量、干物质积累分配和植株最终产量等都显著下降，这与前人研究结果一致[11-12]。不同作物对渍害的敏感时期不同，芝麻在初花至终花期对渍害最为敏感，苗期受影响最小[12]。本研究结果表明，芝麻不同生育时期渍害处理，对叶龄，叶面积指数，叶绿素含量，干物质积累和产量构成的影响均较为显著，并且同一生育时期，渍害时间越长，影响越大，此结果与王文泉等[7]研究结果一致。

不同耐湿性芝麻品种对渍害胁迫的响应各不相同。潘华等[19]研究结果表明不同基因型芝麻受到渍害后，叶片相对电导率，叶片含水量，叶片保水力变化存在较大差异。孙建等[10]研究结果显示不同芝麻品种耐湿性不同。本研究表明，受到渍害胁迫后，耐湿品种郑98N09的叶龄，叶面积指数，叶绿素含量，株蒴数，每蒴粒数，单株千粒重，单株产量均较敏感品种郑芝13渍害指数低。

渍水抑制了芝麻的生长，随渍水时间的延长，芝麻叶龄、叶面积指数、叶绿素含量、地上部干物质积累量均明显下降。渍水后，芝麻茎干重占总干重比例升高，叶片和蒴果干重所占比例降低，可见渍害减少了物质向叶片和生殖器官的转移，不利于产量的形成。渍害降低了芝麻单株蒴数、每蒴粒数、单株千粒重，最终降低了单株产量，且减产幅度随渍水时间的延长而增大。不耐湿型品种郑芝13 的受渍害程度均大于耐湿型品种郑98N09。

[1]卫双玲，高桐梅，吴 寅，等. 高温胁迫对芝麻光合特性及产量的影响[J]. 西南农业学报，2015，28(5)：1977-1981.

[2]孙 建，张秀荣，张艳欣，等. 湿害处理对不同生育时期芝麻叶片保护酶活性和种子产量的影响[J]. 应用与环境生物学报，2009，15(6)：790-795.

[3]Setter T, Waters I. Review of prospects for germplasm improvement for waterlogging tolerance in wheat, barley and oats[J]. Plant and Soil, 2003, 253(1): 1-34.

[4]Uçan K, K1ll1 F, Gençolan C, et al. Effect of irrigation frequency and amount on water use efficiency and yield of sesame (SesamumindicumL.) under field conditions[J]. Field Crops Research, 2007, 101(3): 249-258.

[5]Ucan K. Effects of different irrigation programs on flower and capsule numbers and shedding percentage of sesame[J]. Agricultural Water Management, 2010, 98(2): 227-233.

[6]宫慧慧，于 倩，张桂菊，等. 芝麻渍害研究进展[J]. 山东农业科学，2013，45(11)：145-148.

[7]王文泉，梅鸿献，郑永战，等. 芝麻对涝害的反应及适应性变异:Ⅰ.模拟涝害胁迫下芝麻基因型间的形态、生物量及产量变化[J]. 中国油料作物学报，1999，21(4)：29-32.

[8]王文泉，郑永战. 芝麻对涝害的反应及适应性变异:Ⅱ模拟涝害胁迫下芝麻基因型间的光合生理变化及其对生长调节剂的反应[J]. 中国油料作物学报，2000，22(2)：48-52.

[9]张海洋，卫双玲，郑永战，等. 野生芝麻及其抗病耐渍性状利用研究初报[J]. 河南农业科学，2001(10)：15-16.

[10]孙 建，张秀荣，张艳欣，等. 芝麻不同品种(系)耐湿性的综合评价[J]. 中国油料作物学报，2008，30(4)：518-521.

[11]张根峰，张 翼. 渍涝胁迫对芝麻生理指标及产量性状的影响[J]. 作物杂志，2010(1)：84-86.

[12]张根峰，张 翼. 盛花期不同渍涝时间对芝麻生理指标及产量性状的影响[J]. 中国农学通报，2010，26(23)：196-199.

[13]赵贵元，和剑涵，张秀荣，等. 盛花期湿害胁迫对芝麻 2 种种植方式影响的研究[J]. 中国农学通报，2011, 27(33)：48-52.

[14]丁 霞，王林海，张艳欣，等. 我国芝麻主栽品种耐湿性鉴定分析[J]. 华北农学报，2012，27(4)：89-93.

[15]陈晓静，沈会权，陶 红，等. 湿害对大麦形态和产量影响的探讨[J]. 大麦科学，2005(4)：24-26.

[16]吴进东，李金才，魏凤珍，等. 花后渍水高温交互效应对冬小麦旗叶光合特性及产量的影响[J]. 作物学报，2012，38(6)：1071-1079.

[17]张树杰，廖 星，胡小加，等. 渍水对油菜苗期生长及生理特性的影响[J]. 生态学报，2013，33(23)：7382-7389.

[18]胡田田，康绍忠. 植物淹水胁迫响应的研究进展[J]. 福建农林大学学报: 自然科学版，2005，34(1)：18-24.

[19]潘 华，周红英，孙 建，等. 苗期湿害胁迫下不同基因型芝麻的反应差异研究[J]. 江西农业学报，2015，27(1)：24-27.

EffectsofWaterloggingStressonGrowingDevelopmentandYieldofSesameCultivarswithDifferentWaterloggingTolerance

ZHANG Jian-tao1,2, LI Guo-qiang1,2*, ZHOU Meng1,2, CHEN Dan-dan1,2, CHEN Zhi-jun1, ZHENG Guo-qing1,2

(1.Agricultural Economy & Information Research Institute, Henan Academy of Agricultural Sciences, Henan Zhengzhou 450008, China; 2.Henan Engineering and Technology Research Center for Intelligent Agriculture, Henan Zhengzhou 450008, China)

【Objective】The present paper aims to study the effects of waterlogging stress on growing development and different waterlogging tolerance of sesame cultivars.【Method】The pot experiment at early blooming and full blooming stages of sesame with different waterlogging time treatments was carried out, and two sesame varieties with different levels of waterlogging tolerance were used to investigate the effects of the waterlogging time on their growth, dry matter accumulation and yield components. 【Result】(i)Waterlogging delayed sesame growth and development and reduced the LAI and chlorophyll content, there were significantly different between two varieties, and the longer the waterlogging was, the greater the effect was.(ii)Waterlogging restrained sesame plant dry matter accumulation, increased transport ratio of dry matter to stem, reduced the transportation to the reproductive organs, generated abortive seeds and resulted in a diminished yield.(iii) The longer the waterlogging was, the greater the effect on yield components in same growth period was. Production reduced mainly due to the number of capsule decreased after waterlogging. The no-waterlogging tolerance variety Zhengzhi13 had a great waterlogging effect than waterlogging tolerance variety Zheng98N09.【Conclusion】Waterlogging affected the normal growth of sesame, the longer the waterlogging was, the greater the effect was, and the growth of waterlogging resistance varieties was better than that of ordinary varieties when suffered to waterlogging.

Sesame; Waterlogging; Growth and development; Dry matter accumulation; Yield components

1001-4829(2017)5-1194-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.5.036

2016-05-15

国家自然科学基金青年基金(31301239)

张建涛(1986-)，男，河南沈丘人，硕士研究生，助理研究员，主要从事农业信息技术研究，E-mail: zhangjt88@163.com,*为通讯作者：李国强，E-mail:gqli@hnagri.org.cn。

S435.653

A

(责任编辑 陈 虹)