玉米苗期干旱拔节期复水补偿效应试验研究

2017-03-10张作合周利军孔凡丹

绥化学院学报 2017年2期

关键词：复水根冠拔节期

张作合周利军孔凡丹

（绥化学院农业与水利工程学院黑龙江绥化 152061）

玉米苗期干旱拔节期复水补偿效应试验研究

张作合周利军孔凡丹

（绥化学院农业与水利工程学院黑龙江绥化 152061）

通过盆栽试验，玉米苗期受旱拔节期复水，研究复水后的株高的动态变化、干物质积累动态变化及干物质与根冠比之间的关系。结果表明：复水补偿效果最明显的是轻度干旱和适氮处理，对干物质积累量最有利时根冠比较低，适量的增加施氮量可以加速干物积累速度，轻度受旱可以使干物质积累的最大值增加。

水肥耦合；干旱；复水；玉米

干旱已成为限制农业可持续发展的主要因素，春旱会造成玉米减产。生物产量是重要指标，它是作物高产提高的基础,通过合理的水肥配比可以调控生物产量，玉米的产量与水分和养分的供应有直接的关系[1]。水分胁迫在拔节期结束后，植株由于前期干旱所减少的生长量可快速地得到弥补。在苗期适当干旱，对玉米根系的发育有促进作用，可以提高玉米的抗旱能力[2]。国内有大量的研究，王进军等[3]研究表明:适量增加氮肥使用量可加快玉米干物质积累速率，进而提高产量。孙彩霞[4]等实验结果表明根的干物质量及根冠比在苗期和拔节期受旱均有明显的下降,这几个指标变化的规律性强，可以作为抗旱性鉴定指标。许多研究工作在水分协迫和养分亏缺对作物的影响方面进行大量研究[5-10]，取得了许多重要的研究成果，对生产实践具有指导意义。本文针对黑龙江省西部春旱问题，对玉米的株高、干物质及根冠比的变化情况进行研究，分析了不同处理拔节期复水补偿效果，为农业生产提供技术支撑。

一、材料与方法

（一）试区概况。在东北农业大学园艺试验站内进行试验。试区全年平均气温4.9度，无霜期143天，多年平均降水量为458.5 毫米，雨量集中在7～9月，春季降雨少，干燥风大，易形成春旱。

供试土壤为黑土，土壤基本性状为：速效氮115.82mg/kg、速效磷54.3mg/kg、速效钾182.6mg/kg、全氮1.45g/kg、全磷0.78g/kg、全钾20.76g/kg、有机质28.56g/kg、pH6.52，土壤最大田间持水量为34.72%。

（二）试验设计。试验两个因素分别是灌水量和施氮量，苗期不同灌水量处理见表1。施氮设置0.05、0.18、0.30g/kg三个水平,低氮N1、中氮N2、适氮N3。所有处理的磷肥与钾肥作为基肥施入，P2O5：0.125g/kg，K2O：0.2g/kg，每个处理重复10次。

试验采用试盆装土，每盆装干土12kg。试验品种为“吉单27”，玉米出苗后长至三叶期，每盆幼苗定植1株，要求长势基本一致。当含水量降至或接近该处理水分控制下限时进行灌水至上限，灌水量以称重法控制，记录每次灌水量。

表1 不同灌水量处理

二、结果与分析

（一）复水后株高动态变化。株高是重要指标之一。如图1，水分胁迫下不同施氮处理玉米干物质积累在0-40天呈“S”形生长曲线。其中W4在0-60天呈“S”形生长曲线，株高表现出动态生长。0-10天株高生长差异不大，10-20天差异性表现明显，20～40天受旱组W1、W2、W3均表现株高增长速率逐渐减小。复水后均有不同程度的补偿效果，40～50天的补偿效果:轻度干旱W3复水后株高迅速增长，补偿效果明显；中度干旱W2复水后株高有所增长，补偿效果较明显;重度干旱W2复水后株高有所增长，补偿效果较明显。50～60天的补偿效果:轻度干旱W3复水后株高增长速率减慢，补偿效果明显；中度干旱W2复水后株高增长速率有所增加，补偿效果较明显；重度干旱W2复水后株高增长速率无下降趋势，补偿效果较明显。

图1 株高随时间变化曲线

从图1可以看出，在低氮状态下：重度干旱W1和中度干旱W2,复水后株高缓慢增长，补偿效果不明显，增长速率最大的点均出现在30天之前；轻度干旱W3在复水后株高迅速增长；适水条件W4在第47天出现生长速率最大点。在中氮状态下：重度干旱W1复水后株高缓慢增长，补偿效果不明显，而中度干旱W2，复水后补偿效果较明显；适水条件W4在第45天出现生长速率最大点。在适氮状态下：重度干旱W1、中度干旱W2复水后补偿效果均明显；适水条件W4在第41天出现生长速率最大点。各组在土壤含水率占田间持水量的65～75%时补偿效果均明显。

（二）不同水施氮下干物质积累动态变化规律。不同水氮处理干物质积累均呈“S”形生长曲线，试验中重点研究适水和轻度干旱条件下干物质积累状况，各处理干物质积累过程均可用logistic方程积分形式：

式中：Y-干物质积累量；t-生长天数（d）；K-在相应施肥氮条件下可以达到的最大生物量；b-限制生长的内禀指数；a-常数。

根据试验数据拟合方程(表2)，再根据该方程求得增长速率出现日期获得的回归方程经F检验均达到极显著水平。从logistic方程拟合结果看,随施氮量的增加，玉米产量潜力逐渐提高，换而言之施氮增加了玉米的干物质积累的“库”容量。研究表明,玉米干物质最大生长速率出现的天数与施氮量有一定的关系，施氮量的提高会使干物质积累出现最大速率时间提前，适水W4的最大速率出现在玉米出苗后56. 69～60.28d，适当增加氮肥投入有利于早期干物质积累。轻度干旱W3复水补偿效果显著，最大速率出现在玉米出苗后60.28～62.86d。

表2 干物质积累的logistic方程

（三）根冠比及干物质。氮素可以促进作物根、茎、叶的生长。实验表明，土壤水分条件适宜时，氮对根营养生长有促进作用。轻度干旱施氮对玉米根系的生长发育有促进作用，有利于抗倒伏。重度干旱和中度干旱，施氮会引起根水势下降，会导致根干重减小，不利于根部发育。氮元素可以促进根部呼吸作用，适量施氮可增加总根重，改善根系的水分分布状况，有助于后期玉米有机物的合成。

根冠比是评价生物量的重要指标，它反应了地上部分干物质积累和根部干物质积累的关系。图2和图3表明根冠比与干物质的积累有着密切的关系：相同水分条件下，根冠比减小，干物质积累量逐渐增加，各水分条件状态下变化趋势基本一致；而随着土壤水分提高根冠比逐渐减小，各施氮水平表现均明显。地上部分发育较好，有利于光合作用进行，对根部生长发育有利；根部发达有利于植物营养的吸收，促进地上部分生生长。幼苗期进入拔节期根冠比明显减小，根冠比和干物质积累之间的内在关系基本一致。不同根冠比下干物质积累情况差异较大，在根冠比较低时对干物质积累量最为有利。

图2 苗期干物质积累量与根冠比关系

图3 拔节期干物质积累量与根冠比关系

三、结语

本试验研究了苗期不同水氮组合对玉米形态指标及生物量的影响。轻度干旱复水补偿后效果明显，对产量的提高有利。中度干旱胁迫下适量的施用氮肥，通过拔节期复水株高得到补偿，促进根部发育可提高作物抗旱能力。苗期重度干旱条件下,复水后玉米形态指标及生物量补偿效果非常不明显。

（一）不同处理玉米干物质累积最大速率出现时间为玉米出苗后56.69～60.28d ,施氮量对最大速率出现时间影响极大，通过复水补偿可以使干物质积累最大速率出现时间提前。

（二）干物质累积量与养分有着密切的关系,充足养分供应是干物质累积的基础,也是作物产量形成的基础。不同水氮耦合条件改变了玉米干物质累积量,对干物质动态变化趋势的影响很大。本研究表明,玉米干物质积累的数学模型因试验条件而异,但不同水氮条件下干物质积累的总体变化趋势是相同的。施氮使干物质早期积累速度增加，适度的干旱可增加干物质积累量.

（三）根冠比与干物质积累量之间存在一定关系，苗期和拔节期随着施氮量增加根冠比明显减小，干物质积累量显著增加，根冠比较低时对干物质积累量最为有利。

（四）本研究在证实了前人研究成果的同时，对前人的研究做出了补充和总结,为农业生产中水氮交互作用研究的进一步发展提供理论依据。

[1]贺冬梅，张崇玉.不同水氮磷钾耦合条件下玉米干物质与养分累积动态变化 [J].干旱地区农业研究，2008,26(3)：124-127.

[2]白向历,孙世贤.不同生育时期水分胁迫对玉米产量及生长发育的影响[J].玉米科学报,2009,17(2):60-63.

[3]王进军,柯福来,白鸥,等.不同施氮方式对玉米干物质积累及产量的影响[J].沈阳农业大学学报2008,39(4):392-395.

[4]孙彩霞,沈秀瑛.玉米根系生态型及生理活性与抗旱性关系的研究[J].华北农业大学学报，2002,17(3)：20-24.

[5]康绍忠,史文娟,胡笑涛,等.调亏灌溉对于玉米生理指标及水分利用效率的影响[J].农业工程学报,1998,14(4):82-87.

[6]胡笑涛,梁宗锁,康绍忠,等.模拟调亏灌溉对玉米根系生长及水分利用效率的影响[J].灌溉排水,1998,17(2):11-15.

[7]王密侠,康绍忠,蔡焕杰,等.玉米调亏灌溉节水调控机理研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2004,32(12): 87-89.

[8]王双,陈家宙,罗勇.施氮水平对不同干旱程度夏玉米生长的影响[J].植物营养与肥料学报,2008,14(4):646-651.

[9]李秧秧,刘文兆.土壤水分与氮肥对玉米根系生长的影响[J].中国生态农业学报,2001,9(1):13-15.

[10]谢萌,付强,汪可欣.东北黑土区覆膜种植对土壤水分及玉米产量的影响[J].中国农村水利水电,2008(11)：38-42.