水分脅迫對干旱半干旱區(qū)玉米關(guān)鍵生育期生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響及評價(jià)

楊 陽，齊月，趙 鴻，馬繹皓，朱 丹

（1.中國氣象局蘭州干旱氣象研究所，甘肅省干旱氣候變化與減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國氣象局干旱氣候變化與減災(zāi)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730020；2.蘭州中心氣象臺，甘肅 蘭州 730020；3.甘肅省蘭州市氣象局 甘肅 蘭州 730020）

引 言

西北干旱半干旱地區(qū)水資源極為稀缺，隨著氣候變暖對農(nóng)業(yè)及糧食系統(tǒng)影響的逐步加劇，農(nóng)作物將面臨與水資源相關(guān)的重大挑戰(zhàn)［1-3］。干旱是影響作物生產(chǎn)的潛在限制因素，同時(shí)也是限制植物生長、發(fā)育和生產(chǎn)力的關(guān)鍵環(huán)境因子，氣候變暖導(dǎo)致干旱事件頻發(fā)，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國由干旱引起的災(zāi)害占?xì)庀鬄?zāi)害的50%［4-7］。玉米是我國三大糧食作物之一，在甘肅種植面積廣泛［8-10］，玉米喜水，對干旱反應(yīng)十分敏感［11］，水分虧缺是導(dǎo)致玉米產(chǎn)量不高不穩(wěn)的重要因素［12］，主要通過影響植株形態(tài)、縮短花蕊期，導(dǎo)致產(chǎn)量低下［13］。研究表明，干旱脅迫明顯降低玉米葉片的葉綠素含量，且輕度與重度干旱脅迫對葉綠素含量的影響隨輕度與重度干旱的持續(xù)時(shí)間而增大［14］；間作模式下，玉米在拔節(jié)—灌漿期對水分最敏感，生育前期適當(dāng)干旱會使株高、莖粗及葉綠素增加［15］；半干旱區(qū)玉米，苗期重旱、拔節(jié)期干旱主要影響其株高及穗發(fā)育［16］；干旱區(qū)玉米在拔節(jié)、抽雄期發(fā)生水分脅迫，主要通過影響玉米營養(yǎng)生長和生殖生長對產(chǎn)量造成影響，其中拔節(jié)期干旱易造成植株矮小、葉片早衰，抽雄至乳熟期干旱影響植株干物質(zhì)分配，對成熟期產(chǎn)量造成影響［17-18］。近些年甘肅水資源有限、降水不穩(wěn)定性增大，研究甘肅干旱半干旱地區(qū)玉米干旱脅迫下的致災(zāi)過程有重要意義［19-20］。

以往大多研究主要針對同一氣候區(qū)一種或幾種作物開展的干旱脅迫試驗(yàn)，然而不同氣候區(qū)的氣候、環(huán)境、土壤、徑流等存在明顯差異，干旱對作物的影響機(jī)制明顯不同。因此，分析水分脅迫對不同氣候區(qū)同一作物各項(xiàng)指標(biāo)的影響及其相關(guān)關(guān)系，探究干旱影響下農(nóng)作物的致災(zāi)機(jī)理，對全球變暖趨勢下農(nóng)業(yè)災(zāi)害影響機(jī)制研究具有重要意義。本文通過田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在典型的干旱區(qū)武威、半干旱區(qū)定西進(jìn)行大田干旱模擬試驗(yàn)，分析這兩種不同氣候區(qū)玉米在關(guān)鍵生育期發(fā)生干旱脅迫后株高、葉面積、葉綠素含量及光合參數(shù)、產(chǎn)量構(gòu)成等對干旱災(zāi)害形成的異同，以期對今后定量分析區(qū)域干旱脅迫過程對玉米生育的可能機(jī)理提供數(shù)據(jù)支撐和理論支持，對掌握多地區(qū)作物干旱致災(zāi)過程提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)于2017年4—9月分別在中國氣象局蘭州干旱氣象研究所定西干旱氣象與生態(tài)環(huán)境試驗(yàn)基地（定西，代表典型半干旱區(qū)）、武威荒漠與生態(tài)農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站（武威，代表典型干旱區(qū)）進(jìn)行。

定西（104°37′E，35°35′N），海拔1896.7 m，年平均氣溫6.7 ℃，年平均降水量386.0 mm，是典型的半干旱氣候區(qū)，光照較多，雨熱同季，降水少且多集中在6—8月，氣候干燥；武威（102°53′E，37°53′N），海拔1534.8 m，年平均氣溫8.1 ℃，年平均降水量171.0 mm，地處黃土、青藏、蒙新三大高原交匯地帶，是典型的干旱氣候區(qū)，長期高溫干旱，降水稀少且集中在6—9月。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

定西試驗(yàn)品種為“承單20號”，于2017年4月20日播種，該品種為中熟品種，抗倒性和抗旱性好，產(chǎn)量高，適合在雨養(yǎng)旱作區(qū)種植；武威試驗(yàn)品種為“科河28 號”，于4月26日播種，該品種為中晚熟品種，產(chǎn)量高，適宜在甘肅河西、中部及隴東地區(qū)種植。兩地播種方式均為點(diǎn)播播種，試驗(yàn)均設(shè)置3個處理：CK 處理，整個生育期供水充足，作為對照；T1 處理，從抽雄期（土壤含水量為田間持水量的75%±5%）開始限制供水，直至生育期結(jié)束；T2 處理，大田自然干旱的對照處理（土壤含水量為田間持水量的75%±5%），播前灌足水分以保證出苗和苗期生長，之后無任何水分增減處理。每個處理均設(shè)置3個小區(qū)重復(fù)，每個重復(fù)取樣2株進(jìn)行觀測。

定西試驗(yàn)田面積189 m2，行間距50 cm×35 cm，播種深度約10 cm，播前施尿素225 kg·hm-2、磷肥600 kg·hm-2，2017年生育期內(nèi)降水量293.1 mm，較30 a（1980—2010年）歷史同期（375.1 mm）明顯偏少；武威試驗(yàn)田面積約165 m2，行間距30 cm×25 cm，播種深度15～20 cm，播前灌溉底墑水2000 m3·hm-2，施尿素225 kg·hm-2、磷二銨187.5 kg·hm-2，灌頭水時(shí)追施尿素225 kg·hm-2，2017年生育期內(nèi)降水量86.6 mm，較30 a（1980—2010年）歷史同期（180.0 mm）明顯偏少。

1.3 試驗(yàn)參數(shù)測定

試驗(yàn)觀測選取的樣本植株為每片完全展開葉的完整綠色葉片。使用SPAD-502 葉綠素計(jì)測定葉片的葉綠素相對含量，選擇相同長勢的植株進(jìn)行標(biāo)記定株，米尺測定株高，葉面積用常規(guī)的米尺測量法，測葉片長和寬，乘以葉面積系數(shù)0.70。使用LI-6400 便攜式光合作用儀（LI-COR Biosciences Inc.，USA）測定玉米的光響應(yīng)參數(shù)，測定時(shí)控制葉室的溫度為25 ℃，CO2濃度為380 μmol·mol-1，測定時(shí)間為晴天09：00—12：00（北京時(shí)），觀測包括凈光合速率Pn、氣孔導(dǎo)度Gs、胞間CO2濃度Ci、蒸騰速率Tr、大氣CO2濃度Ca，計(jì)算得出水分利用效率WUE（WUE＝Pn/Tr）及氣孔限制值Ls（Ls＝1－Ci/Ca），通過光響應(yīng)曲線擬合得到初始量子效率α、暗呼吸速率Rd、最大凈光合速率Pnmax、光飽和點(diǎn)LSP、光補(bǔ)償點(diǎn)LCP 及表觀量子效率AQY等參數(shù)。

1.4 方 法

使用Microsoft Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及作圖，利用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析及顯著性檢驗(yàn)。利用直角雙曲線修正模型［21］對玉米葉片進(jìn)行Pn光響應(yīng)曲線擬合，具體公式如下：

式中：Pn（μmol·m-2·s-1）為凈光合速率；I（μmol·m-2·s-1）為光合有效輻射；α（μmol·μmol-1）為初始量子效率，即I=0 處的斜率；Rd（μmol·m-2·s-1）為暗呼吸速率；γ為初始量子效率與最大凈光合速率之比；β為修正系數(shù)。

基于SAS 9.4 軟件，采用主成分分析方法對玉米葉片光合作用各性狀及農(nóng)藝性狀間的相互關(guān)系進(jìn)行綜合研究。主成分分析是在對原始信息損失最小的前提下，舍棄對評估數(shù)據(jù)集貢獻(xiàn)很小或冗余的參數(shù)，以避免重復(fù)信息干擾［22-23］，通常選取累計(jì)貢獻(xiàn)率大于等于85%的主成分進(jìn)行分析，即累計(jì)貢獻(xiàn)率大于等于85%的主成分足夠解釋玉米葉片光合作用各性狀間及農(nóng)藝性狀間的相互關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氣候區(qū)玉米生育期內(nèi)降水量及土壤初始含水量分布

土壤水分條件對作物的生長發(fā)育至關(guān)重要，而土壤水分的優(yōu)劣受制于自然降水、大氣干旱、植物利用等綜合因素［24］。由干旱半干旱區(qū)玉米生育期降水及播種初期不同土層土壤含水量分布（圖1）看出，半干旱區(qū)玉米生育期降水主要分布在播種—七葉、吐絲—成熟期，其中乳熟—成熟期降水最多，拔節(jié)—吐絲期降水最少；干旱區(qū)玉米生育期降水整體偏少，其中吐絲—乳熟期降水最多?？傮w上，半干旱區(qū)播種前各土層含水量在10%左右，屬于偏干程度，生育前期降水有利緩解旱情、促進(jìn)作物生長，但主要生育期內(nèi)降水偏少，對半干旱雨養(yǎng)區(qū)玉米的生殖生長不利；干旱區(qū)播種前因灌溉各土層含水量在18%左右，較為濕潤，有利于干旱灌溉區(qū)玉米的生長發(fā)育。

圖1 半干旱區(qū)定西和干旱區(qū)武威玉米各生育階段降水量（a）及播種初期不同土層土壤含水量（b）分布（誤差棒為對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。下同）Fig.1 The distribution of precipitation at each growth stage (a) and soil water content at different soil layers at initial stage (b) of maize in semi-arid area Dingxi and arid area Wuwei(Error bars are the corresponding standard deviations.the same as below)

2.2 干旱脅迫對玉米株高、單株葉面積和葉綠素的影響

2.2.1 對不同氣候區(qū)玉米株高的影響

株高可直觀反映作物的受旱程度。圖2為不同干旱脅迫對干旱半干旱區(qū)玉米株高的影響。可以看出，不同氣候區(qū)不同干旱處理下，玉米在試驗(yàn)初期植株株高差異不大，隨著干旱持續(xù)時(shí)間延長差異顯著增加。與CK 處理相比，不同氣候區(qū)灌漿期大田自然干旱處理（T2）株高降幅均顯著，且干旱區(qū)株高降幅更明顯。

圖2 不同干旱脅迫對半干旱區(qū)定西和干旱區(qū)武威不同生育期玉米株高的影響（小寫字母均表示通過α＝0.05的顯著性檢驗(yàn)，但字母不同表示不同處理間差異顯著，相同字母則表示差異不顯著。下同）Fig.2 Effects of different drought stresses on maize plant height at different growth stages in semi-arid area Dingxi and arid area Wuwei（All lowercase letters passed the significance test of 0.05 level，and different letters indicate that the difference under different treatments was significant，while same letters indicate that the difference was insignificant.the same as below）

與CK 處理相比，半干旱區(qū)玉米拔節(jié)—灌漿期T1、T2 處理玉米株高均有降低趨勢，灌漿期T1、T2處理下株高分別顯著減少11.2%、13.4%；干旱區(qū)玉米各生育期T1 處理株高與CK 處理差異不顯著，可能是抽雄控水前為保證植株生長進(jìn)行補(bǔ)水灌溉而導(dǎo)致的，抽雄—灌漿期T2 處理玉米株高比CK 處理顯著減少，其中抽雄期和灌漿期分別減少67.7%、69.7%。由此可見，不同氣候區(qū)自然干旱條件下玉米株高生長均受到抑制，其中干旱灌溉區(qū)更明顯，而半干旱雨養(yǎng)區(qū)T1 處理對灌漿期玉米株高生長影響更顯著（P＜0.05）。

2.2.2 對不同氣候區(qū)玉米單株葉面積的影響

由不同干旱脅迫對干旱半干旱區(qū)玉米單株葉面積的影響（圖3）可以看出，干旱脅迫明顯抑制玉米葉片生長，不同氣候區(qū)不同干旱處理下玉米單株葉面積明顯低于正常供水處理，且達(dá)到一定干旱脅迫后差異明顯，干旱區(qū)灌漿期大田自然干旱處理下單株葉面積降幅更顯著（P＜0.05）。

圖3 不同干旱脅迫對半干旱區(qū)定西和干旱區(qū)武威不同生育期玉米單株葉面積的影響Fig.3 Effects of different drought stresses on the leaf area of maize per plant at different growth stages in semi-arid area Dingxi and arid area Wuwei

半干旱區(qū)不同干旱處理下玉米單株葉面積均降低，灌漿期T1、T2處理比CK處理葉面積分別顯著減少47.0%、49.7%，T2 處理降幅最明顯；干旱區(qū)玉米各生育期T1處理單株葉面積與CK處理差異不顯著，有增加趨勢，拔節(jié)—灌漿期T2 處理玉米單株葉面積與CK 處理差異顯著（P＜0.05），拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期分別減少67.4%、78.1%、60.0%。由此可以看出，不同氣候區(qū)自然干旱條件下玉米葉片生長受到抑制，半干旱雨養(yǎng)區(qū)T1處理對灌漿期玉米葉片生長的影響更顯著（P＜0.05）。

2.2.3 對不同氣候區(qū)玉米葉綠素的影響

由圖4可以看出，干旱脅迫不同程度降低了干旱半干旱區(qū)玉米葉綠素含量，其中干旱區(qū)自然干旱條件下（T2 處理）葉綠素含量下降最明顯。半干旱區(qū)拔節(jié)—灌漿期，T1、T2 處理玉米葉綠素含量均比CK 處理降低，灌漿期T1、T2 處理分別顯著減少12.1%、9.0%；干旱區(qū)T1處理與CK處理在抽雄期差異顯著（P＜0.05），玉米葉綠素含量較CK 處理增加20.6%，七葉—灌漿期T2處理與CK處理相比有所減少，且從拔節(jié)期開始與CK 處理差異顯著（P＜0.05），拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期分別減少63.7%、74.7%、46.3%。由此可見，不同氣候區(qū)不同干旱條件下玉米葉片葉綠素含量均受到抑制，干旱灌溉區(qū)更明顯。

圖4 不同干旱脅迫對半干旱區(qū)定西和干旱區(qū)武威不同生育期玉米葉綠素含量的影響Fig.4 Effects of different drought stresses on chlorophyll content of maize at different growth stages in semi-arid area Dingxi and arid area Wuwei

2.3 干旱脅迫對玉米光合參數(shù)及產(chǎn)量構(gòu)成影響的綜合評價(jià)

2.3.1 對半干旱區(qū)玉米葉片光合參數(shù)影響的綜合評價(jià)

根據(jù)玉米葉片光合參數(shù)選取葉綠素含量（X1）、氣孔導(dǎo)度（X2）、胞間CO2濃度（X3）、蒸騰速率（X4）、水分利用效率（X5）、氣孔限制值（X6）、初始量子效率（X7）、暗呼吸速率（X8）、最大凈光合速率（X9）、光飽和點(diǎn)（X10）、光補(bǔ)償點(diǎn)（X11）和表觀量子效率（X12）12種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。由表1看出，前3 個主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為93.29%，即前3 個主成分信息量可反映全部信息，可用前3 個主成分概括半干旱區(qū)定西玉米光合作用的絕大部分信息。

表1 半干旱區(qū)定西玉米葉片光合參數(shù)相關(guān)矩陣的特征值、貢獻(xiàn)率及累計(jì)貢獻(xiàn)率Tab.1 Eigenvalue,contribution rate and cumulative contribution rate of correlation matrix of maize leaf photosynthetic parameters in semi-arid area Dingxi

第一主成分特征值最大為6.29，貢獻(xiàn)率為52.39%（表1），第一主成分對原變量反映的綜合能力最強(qiáng)。其中光補(bǔ)償點(diǎn)（X11）、蒸騰速率（X4）、暗呼吸速率（X8）、胞間CO2濃度（X3）、最大凈光合速率（X9）的權(quán)重系數(shù)較大（表2），光補(bǔ)償點(diǎn)反映植物對弱光的利用能力，最大凈光合速率反映植物光合能力的上限，暗呼吸速率反映植物葉片活性［25］，這5個指標(biāo)主要與葉片光合性能相關(guān)，因此第一主成分可作為光合能力指標(biāo)。

表2 半干旱區(qū)定西12個玉米葉片光合參數(shù)的主成分載荷矩陣Tab.2 Principal component loading matrix of 12 maize leaf photosynthetic parameters in semi-arid area Dingxi

第二主成分特征值為2.97，貢獻(xiàn)率為24.89%（表1），第二主成分特征向量中葉綠素含量（X1）的權(quán)重系數(shù)（0.4140）最大，其次是初始量子效率（X7＝0.3921）（表2），葉綠素是植物光合作用最重要的色素，與光能利用和轉(zhuǎn)換息息相關(guān)［26］，因此第二主成分可作為玉米光能利用指標(biāo)。

第三主成分特征值為1.92，貢獻(xiàn)率為16.01%（表1），第三主成分特征向量中氣孔導(dǎo)度（X2＝0.4875）的權(quán)重系數(shù)最大（表2），因此第三主成分可作為玉米氣孔導(dǎo)度指標(biāo)。

對半干旱區(qū)不同生育期干旱脅迫對玉米植株的影響進(jìn)行綜合評價(jià)，計(jì)算不同生育期不同干旱脅迫下玉米3 個主成分得分，分別用Z1、Z2、Z3表示，以3 個主成分貢獻(xiàn)率為權(quán)重，構(gòu)建主成分綜合評價(jià)模型為F=0.5239Z1+0.2489Z2+0.1601Z3，得到玉米不同生育期不同干旱脅迫的綜合得分（表3），可以看出，不同生育期不同的干旱脅迫間存在較大差異，自然干旱處理（T2處理）在抽雄期影響最大，其次T1處理在灌漿期影響較明顯。

表3 半干旱區(qū)定西玉米不同生育期不同干旱脅迫的主成分因子綜合得分Tab.3 Principal component factor composite scores of maize under different drought stresses at different growth stages in semi-arid area Dingxi

2.3.2 對干旱區(qū)玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素影響的綜合評價(jià)

根據(jù)田間測定，選取影響玉米的株高（x1）、單株葉面積（x2）、葉片重（x3）、莖粗（x4）、果穗長（x5）、果穗粗（x6）、禿尖長度（x7）、芯重（x8）、粒重（x9）及百粒重（x10）10個農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析（表4）?？梢钥闯?，前兩個主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為87.63%，可以概括10 個農(nóng)藝性狀的總信息量。第一主成分特征值為5.14，貢獻(xiàn)率51.41%，特征值最大，說明第一主成分對原變量反映的綜合能力最強(qiáng)。其中，果穗粗（x6）、禿尖長度（x7）、莖粗（x4）及葉片重（x3）權(quán)重系數(shù)較大（表5），說明第一主成分可以作為玉米生長因子。隨著果穗粗（x6）、禿尖長度（x7）、莖粗（x4）及葉片（x3）增加，玉米長勢越強(qiáng)，而株高與玉米生長因子呈負(fù)相關(guān)，由此可見，株高過高將會影響果穗長、果穗粗、粒重和百粒重，因此，選擇植株、葉面積、莖粗適宜的品種對產(chǎn)量構(gòu)成因素影響較大。

表4 干旱區(qū)武威玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素相關(guān)矩陣的特征值、貢獻(xiàn)率及累計(jì)貢獻(xiàn)率Tab.4 Eigenvalues,contribution rate and cumulative contribution rate of the correlation matrix of maize yield components in arid area Wuwei

表5 干旱區(qū)武威玉米10個農(nóng)藝性狀的主成分載荷矩陣Tab.5 Principal component loading matrix of 10 agronomic characters of maize in arid area Wuwei

第二主成分特征值為3.62，貢獻(xiàn)率36.22%。其中，粒重（x9）和百粒重（x10）的權(quán)重系數(shù)較大，說明第二主成分可以作為玉米粒重因子；株高（x1）、單株葉面積（x2）、葉片重（x3）、莖粗（x4）及禿尖長度（x7）的權(quán)重系數(shù)為負(fù)值，因此，葉片較大生長較高的植株會影響玉米產(chǎn)量的形成，種植時(shí)不宜選擇。

3 討 論

玉米作為重要的糧食和經(jīng)濟(jì)作物之一［6］，在我國種植面積廣泛，但由于水資源分布不均、降水不穩(wěn)定，玉米生長易受水分脅迫影響，致使產(chǎn)量低下［19，27-29］。植株高度是衡量作物生長速度的標(biāo)志之一，葉片則是植物進(jìn)行光合作用產(chǎn)生有機(jī)物質(zhì)的重要器官［18］，其蘊(yùn)含的葉綠素與植被光能利用和轉(zhuǎn)化效率密切相關(guān)［26］，株高與葉面積直觀反映植株的受旱與生長情況［30］，而葉綠素含量決定植物的光合能力與物質(zhì)生產(chǎn)［31］，因此研究株高、單株葉面積及葉綠素含量對干旱脅迫的反映有重要意義。

本文研究發(fā)現(xiàn)，干旱半干旱區(qū)不同干旱處理下七葉—拔節(jié)期玉米株高差異較小，這是由于玉米在每年4月播種，在營養(yǎng)生長階段氣溫較低，需水較少，適度的干旱有利于玉米的生長，這與高盼等［16］、蔣菊芳等［30］研究結(jié)果相似。半干旱雨養(yǎng)區(qū)抽雄期控水至生育期結(jié)束處理對灌漿期玉米株高生長影響更顯著；干旱半干旱區(qū)全生育期干旱處理株高下降最明顯，說明持續(xù)干旱脅迫對玉米株高影響更顯著，這與李英等［10］、任麗雯等［18］、吳澤新等［32］研究結(jié)果相似。

葉片對干旱脅迫的反映最敏感［33-34］，干旱發(fā)生時(shí)間、持續(xù)時(shí)間及強(qiáng)度對玉米單株葉面積影響存在差異。半干旱區(qū)玉米單株葉面積在灌漿期不同干旱處理下明顯低于充足灌溉處理，但葉面積隨生長發(fā)育總體呈增加趨勢，說明植株為保證后期生長發(fā)育，增加葉面積來彌補(bǔ)干旱脅迫導(dǎo)致的光合產(chǎn)量不足，這與譚芳穎等［35］、閻翠萍等［36］研究一致。干旱灌溉區(qū)，全生育期干旱處理下玉米單株葉面積生長明顯受抑制，葉面積整體低于半干旱雨養(yǎng)區(qū)，說明持續(xù)干旱脅迫明顯抑制葉片生長，致使葉面積減小、葉片生長緩慢，這與麻雪燕等［37］、AARSSEN［38］研究一致。

干旱脅迫不同程度地降低了干旱半干旱區(qū)玉米的葉綠素含量。在灌漿期，干旱半干旱區(qū)抽雄期干旱至生育期結(jié)束處理玉米葉片葉綠素含量明顯高于全生育期干旱處理，說明即使氣候區(qū)不同，但抽雄期前充足的灌水為后期玉米葉片生長發(fā)育和葉綠素合成奠定了一定的基礎(chǔ)，在抽雄后的干旱處理中仍能保持較高的葉綠素含量，這與宋賀等［14］、袁淑芬等［39］研究結(jié)果相同，而全生育期干旱處理下，半干旱雨養(yǎng)區(qū)在抽雄期與充足灌溉處理差異顯著，干旱灌溉區(qū)在拔節(jié)期與充足灌溉處理差異顯著，干旱區(qū)玉米對干旱脅迫的響應(yīng)敏感于半干旱區(qū)。

干旱脅迫對植物光合作用有重要的生理影響［40-42］。對于半干旱雨養(yǎng)區(qū)植株生長而言，降水是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要水源［43］，缺水是該地區(qū)最常見的問題，降水分布不均明顯造成水分脅迫及養(yǎng)分缺乏，是影響該地區(qū)生產(chǎn)的主要因素［44-45］。本文利用主成分分析干旱脅迫對半干旱區(qū)玉米光合參數(shù)的影響，把半干旱區(qū)玉米葉片12 個光合參數(shù)歸為3 個主成分，依次是光合能力、光能利用能力和氣孔導(dǎo)度，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)93.29%，研究發(fā)現(xiàn)第一主成分光合能力因子占比最大，說明干旱脅迫對于半干旱區(qū)玉米影響與葉片光合能力密切相關(guān)，選擇光合能力較強(qiáng)的玉米品種對該地區(qū)玉米生產(chǎn)至關(guān)重要。綜合評價(jià)分析，半干旱區(qū)自然干旱條件下抽雄期對干旱反應(yīng)最敏感，這與BAHRAMLOO 等［8］、袁淑芬等［39］研究結(jié)果相似。

干旱灌溉區(qū)水資源嚴(yán)重稀缺，作物生長主要依靠灌溉［3，46-47］，而植株品種性狀的選擇對該地區(qū)作物產(chǎn)量至關(guān)重要。本文基于玉米10 個農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)行主成分分析，得到兩個主成分，即生長因子與粒重因子，累計(jì)貢獻(xiàn)率87.63%，玉米生長因子主要包括果穗粗、禿尖長度、莖粗及葉片重，粒重因子主要包括粒重和百粒重，基于主成分分析，干旱區(qū)生長直觀性狀對干旱脅迫的反應(yīng)最敏感，說明該地區(qū)在玉米品種選擇上應(yīng)注意株高、葉面積及莖粗適宜的品種，以保證產(chǎn)量的形成。

4 結(jié) 論

本文通過開展干旱半干旱區(qū)玉米抽雄期開始干旱至生育期結(jié)束（T1 處理）和全生育期自然干旱（T2 處理）的干旱過程模擬試驗(yàn)，揭示不同氣候區(qū)同一作物干旱災(zāi)害影響的異同，以期為不同氣候區(qū)作物干旱致災(zāi)過程研究提供理論依據(jù)。具體結(jié)論如下：

（1）不同干旱脅迫顯著影響干旱半干旱區(qū)玉米株高生長，T2 處理下干旱灌溉區(qū)株高下降較半干旱雨養(yǎng)區(qū)更顯著，T1 處理對半干旱雨養(yǎng)區(qū)玉米株高生長影響更明顯。

（2）干旱脅迫明顯抑制干旱半干旱區(qū)玉米葉片生長，T2 處理對干旱區(qū)玉米葉片影響更嚴(yán)重，但半干旱區(qū)不同處理玉米單株葉面積總體呈增加趨勢，說明植株為保證后期生長發(fā)育，增加葉面積來彌補(bǔ)干旱脅迫導(dǎo)致的光合產(chǎn)量不足。

（3）干旱半干旱區(qū)干旱脅迫不同程度地降低玉米的葉綠素含量，灌漿期T1處理玉米葉片葉綠素含量顯著高于T2 處理，T2 處理下干旱區(qū)玉米葉綠素含量對干旱脅迫的響應(yīng)敏感于半干旱區(qū)。

（4）主成分分析表明，對于半干旱地區(qū)，干旱脅迫對玉米的影響與玉米葉片光合能力密切相關(guān)，選育玉米品種時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮光和能力較強(qiáng)品種，且抽雄期是半干旱區(qū)玉米受旱敏感期；對于干旱灌溉區(qū)，在玉米品種選擇上應(yīng)注意植株、葉面積、莖粗適宜的品種，以保證產(chǎn)量的形成。