干旱對不同耐旱性玉米品種干物質及氮素積累分配的影響

齊　偉　王空軍　張吉旺　劉　鵬　董樹亭

摘要：通過盆栽人工模擬干旱試驗，研究了全生育期中度干旱脅迫對不同耐旱玉米品種干物質及氮素積累分配的影響。結果表明：干旱脅迫下，耐旱玉米雜交種比對照減產33.7％，不耐早玉米雜交種則比對照減產62.3％。干旱脅迫導致玉米干物質積累量降低、各器官干物質向籽粒轉移率降低；氮收獲指數(shù)(NHI)、氮肥效率(NFE)顯著降低，氮生理效率(NPE)升高。干旱脅迫下耐旱玉米品種干物質及各器官干物質向籽粒轉移率下降幅度低于不耐旱玉米品種，耐旱玉米品種NHI、NPE降低程度低，這可能是耐旱玉米品種在干旱脅迫下取得較高產量的重要原因之一。

關鍵詞：玉米；耐旱性；產量；干物質

中圖分類號：S513.059文獻標識號：A文章編號：1001-4942(2009)07-0035-04

玉米是我國僅次于水稻的第二大糧食作物。具有食用、飼用價值和多種工業(yè)用途，在我國農業(yè)乃至國民經濟中占有重要地位。玉米整個生長發(fā)育過程需水量較大，耐旱性較差。我國的玉米種植面積常年保持在2700多萬公頃，每年受旱面積大約為40％。干旱一般可使玉米減產20％～30％，是影響玉米生產的重要限制因素。隨著干旱化的加劇，耐旱玉米品種在農業(yè)生產中的地位越來越重要。玉米干物質的累積是作物產量形成的物質基礎，而其積累和向籽粒轉移多少決定著產量的高低。養(yǎng)分的吸收、同化與轉運是干物質形成和累積的基礎。因此研究不同耐旱玉米品種干物質及氮素的積累分配對解釋耐旱玉米品種能在干旱脅迫下產量較高有重要意義。本試驗通過人工模擬中度干旱條件，采用全生育期干旱處理方式研究不同耐旱玉米產量以及花后干物質及氮素積累分配，以期為玉米耐旱育種和玉米節(jié)水高產高效栽培提供一定的理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗設計

2007年通過限制灌水人工模擬干旱條件，以產量為指標從23個玉米雜交種中篩選出一個耐旱玉米雜交種京科628(JK－628)和一個不耐旱玉米雜交種農大95(ND－95)作為試驗材料。試驗于2008年在黃淮海區(qū)域山東玉米技術創(chuàng)新中心和作物生物學國家重點實驗室進行。采用盆栽人工防雨棚控制降雨。試驗盆缽直徑30cm、高40cm。盆栽用土為40cm表土層，土壤混勻過篩，并與干凈河沙按3:1(體積)混勻，混后土壤的養(yǎng)分含量為：有機質0.71％，速效氮44.56mg／kg，速效磷46.32mg／kg，速效鉀59.01mg／kg。每盆一次性基施純氮7.5g、P₂O₅2.5g和K₂O6.25g。水分處理設2個水平，中度干旱脅迫(D)，相當于田間持水量45％～50％；充分灌水(CK)，相當于田間持水量80％～90％。每天早、晚用德國產時域土壤水分計測量土壤含水量以確定補水量。干旱脅迫處理從拔節(jié)期開始一直到玉米收獲。6月19日播種，每盆3株，三葉期間苗，五葉期定苗1株。從開花期(8月15日)開始取樣，每隔10天取一次，共取5次，每次三個重復。取樣后植株分為根、莖、葉、葉鞘、雌穗、苞葉等幾部分，鮮樣于105℃殺青30min后，80℃烘48h，稱干重。成熟期收獲測產。

1.2測定方法

全氮測定，采用德國產的氮素自動分析儀(Rapid N Ⅲ，Elementar，Germany)完成。干物質轉移量=最大干物質量一成熟期干物質量；干物質轉移率=(轉移量／最大干物質量)×100％；氮收獲指數(shù)(氮轉移效率，％)=(籽粒中氮量／植物吸氮量)×100；氮生理效率(氮利用效率或氮效率比)=生物量／植物吸氮量；氮肥效率(氮肥利用效率或氮肥農學效率)=經濟產量／施氮量。

1.3數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用DIS 7.05軟件。

2結果與分析

2.1干旱脅迫對不同耐旱性玉米產量及其構成因素的影響

由表1可以看出，干旱脅迫導致耐旱玉米JK－628和不耐旱玉米ND－95穗粒數(shù)、千粒重及籽粒產量均顯著降低。JK－628穗粒數(shù)、千粒重及籽粒產量分別比對照減少22.73％、9.30％和33.75％，ND-95穗粒數(shù)、千粒重及籽粒產量分別比對照減少50.93％、16.75％和62.30％。

2.2干旱對玉米各器官干物質累積分配的影響

由表2可以看出，開花后莖、葉、葉鞘、苞葉等器官干物重均有先升后降的趨勢，雌穗(包括花絲、穗軸、籽粒)干物重一直升高。干旱脅迫導致玉米莖、葉干物質積累峰值出現(xiàn)時間提前，花后JK－628、ND－95充分灌水處理的莖、葉干物重最大值出現(xiàn)在花后20d，干旱處理莖最大干物重出現(xiàn)在花后10d。干旱脅迫下葉鞘的最大干物重出現(xiàn)時間推遲，花后JK－628、ND－95充分灌水處理的葉鞘干物重最大值出現(xiàn)在花后20d，干旱處理葉鞘最大干物重出現(xiàn)在花后30d。干旱脅迫導致莖、葉、葉鞘、苞葉和雌穗干物重下降，耐旱玉米品種JK－628下降程度要低于不耐早玉米品種ND-95。

2.3干旱對玉米各器官干物質向籽粒運轉的影響

由表3可以看出，莖和葉干物質向籽粒轉移量和轉移率高于葉鞘和苞葉。干旱脅迫導致各器官干物質向籽粒轉移量和轉移率降低。耐旱玉米品種JK－628莖的轉移率在干旱條件下比不耐旱玉米品種ND－95高，在充分灌水條件下轉移率相同。耐旱玉米品種JK－628葉片、葉鞘的轉移率在干旱和充分灌水條件下均比不耐旱玉米品種ND－95高。干旱脅迫導致JK－628莖轉移率下降33.33％，葉片下降36.36％，葉鞘下降50.00％，苞葉下降86.96％；ND－95莖轉移率下降42.86％，葉片下降27.78％，葉鞘下降61.54％，苞葉下降85.00％。

2.4干旱對玉米各器官含氮量的影響

由表4可以看出，開花后玉米根、莖、葉鞘、苞葉含氮量隨生育期的推進逐漸降低，葉片含氮量先升后降。干旱脅迫導致花后根系含氮量先降低后升高，升高從花后30d開始。干旱脅迫下莖稈含氮量升高。干旱脅迫下耐旱玉米品種JK－628葉片含氮量先降低后升高，花后30d開始升高，不耐旱玉米品種ND－95葉片含氮量降低。干旱導致葉鞘含氮量先降低后升高，耐旱玉米品種JK－628從花后10d開始升高，不耐旱玉米品種ND-95從花后20d開始升高。干旱脅迫下苞葉和穗軸含氮量升高。

2.5干旱對玉米氮收獲指數(shù)、氮生理效率、氮肥效率的影響

由表5可以看出，干旱脅迫導致玉米植株氮積累量降低，不耐旱玉米ND－95氮積累量低于耐旱玉米JK－628。干旱脅迫下氮生理效率升高，不耐旱玉米ND－95氮生理效率在干旱和充分灌水下均比耐旱玉米JK－628要高。干旱導致氮肥效率降低，耐旱玉米JK－628氮肥效率干旱和充分灌水下均比不耐旱玉米ND－95要高，且干旱條件下降低程度低。

3討論與結論

干旱脅迫導致玉米產量顯著降低，耐旱玉米品種產量降低值比不耐旱玉米品種低。玉米干物質的累積是作物產量形成的物質基礎，而其積累多少和各個器官向籽粒的轉移量決定著產量的高低。干旱對玉米的生長發(fā)育有明顯抑制作用，干旱脅迫導致玉米干物質積累量顯著降低，各器官干物質向籽粒轉移率顯著降低。耐旱玉米品種在干旱脅迫下干物重下降值比不耐旱玉米品種要低，各器官干物質向籽粒轉移率下降值也比不耐旱玉米品種低。玉米各器官干物質向籽粒轉移率莖稈、葉片大于葉鞘、苞葉，干旱脅迫下轉移率受抑制程度葉鞘、苞葉大于莖稈、葉片。與不耐旱玉米品種比較耐旱玉米品種在干旱脅迫條件下仍具有較高的干物質積累和轉移率，這是耐旱玉米品種在干旱脅迫下能取得較高產量的物質基礎。

養(yǎng)分的吸收、同化與轉運是干物質形成和累積的基礎。氮收獲指數(shù)(NHI)反映氮素在植株體內的分配情況，具明顯的基因型差異，干旱脅迫導致玉米NHI降低，耐旱玉米品種降低程度低于不耐旱玉米品種。干旱脅迫下氮肥效率明顯降低，耐旱玉米品種NFE降低程度低于不耐旱玉米品種。干旱脅迫下耐旱玉米品種具有較高的NHI和NFE，可能是耐旱玉米品種取得較高產量的重要原因之一。