干旱对不同耐旱性玉米品种干物质及氮素积累分配的影响

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　　摘要：通过盆栽人工模拟干旱试验，研究了全生育期中度干旱胁迫对不同耐旱玉米品种干物质及氮素积累分配的影响。结果表明：干旱胁迫下，耐旱玉米杂交种比对照减产33.7％，不耐早玉米杂交种则比对照减产62.3％。干旱胁迫导致玉米干物质积累量降低、各器官干物质向籽粒转移率降低；氮收获指数(NHI)、氮肥效率(NFE)显著降低，氮生理效率(NPE)升高。干旱胁迫下耐旱玉米品种干物质及各器官干物质向籽粒转移率下降幅度低于不耐旱玉米品种，耐旱玉米品种NHI、NPE降低程度低，这可能是耐旱玉米品种在干旱胁迫下取得较高产量的重要原因之一。
　　关键词：玉米；耐旱性；产量；干物质
　　中图分类号：S513.059 文献标识号：A 文章编号：1001-4942(2009)07-0035-04
　　
　　玉米是我国仅次于水稻的第二大粮食作物。具有食用、饲用价值和多种工业用途，在我国农业乃至国民经济中占有重要地位。玉米整个生长发育过程需水量较大，耐旱性较差。我国的玉米种植面积常年保持在2700多万公顷，每年受旱面积大约为40％。干旱一般可使玉米减产20％～30％，是影响玉米生产的重要限制因素。随着干旱化的加剧，耐旱玉米品种在农业生产中的地位越来越重要。玉米干物质的累积是作物产量形成的物质基础，而其积累和向籽粒转移多少决定着产量的高低。养分的吸收、同化与转运是干物质形成和累积的基础。因此研究不同耐旱玉米品种干物质及氮素的积累分配对解释耐旱玉米品种能在干旱胁迫下产量较高有重要意义。本试验通过人工模拟中度干旱条件，采用全生育期干旱处理方式研究不同耐旱玉米产量以及花后干物质及氮素积累分配，以期为玉米耐旱育种和玉米节水高产高效栽培提供一定的理论依据。
　　
　　1　材料与方法
　　
　　1.1　试验设计
　　2007年通过限制灌水人工模拟干旱条件，以产量为指标从23个玉米杂交种中筛选出一个耐旱玉米杂交种京科628(JK－628)和一个不耐旱玉米杂交种农大95(ND－95)作为试验材料。试验于2008年在黄淮海区域山东玉米技术创新中心和作物生物学国家重点实验室进行。采用盆栽人工防雨棚控制降雨。试验盆钵直径30cm、高40cm。盆栽用土为40cm表土层，土壤混匀过筛，并与干净河沙按3:1(体积)混匀，混后土壤的养分含量为：有机质0.71％，速效氮44.56mg／kg，速效磷46.32mg／kg，速效钾59.01mg／kg。每盆一次性基施纯氮7.5g、P2O52.5g和K2O6.25g。水分处理设2个水平，中度干旱胁迫(D)，相当于田间持水量45％～50％；充分灌水(CK)，相当于田间持水量80％～90％。每天早、晚用德国产时域土壤水分计测量土壤含水量以确定补水量。干旱胁迫处理从拔节期开始一直到玉米收获。6月19日播种，每盆3株，三叶期间苗，五叶期定苗1株。从开花期(8月15日)开始取样，每隔10天取一次，共取5次，每次三个重复。取样后植株分为根、茎、叶、叶鞘、雌穗、苞叶等几部分，鲜样于105℃杀青30min后，80℃烘48h，称干重。成熟期收获测产。
　　
　　1.2　测定方法
　　全氮测定，采用德国产的氮素自动分析仪(Rapid N Ⅲ，Elementar，Germany)完成。干物质转移量=最大干物质量一成熟期干物质量；干物质转移率=(转移量／最大干物质量)×100％；氮收获指数(氮转移效率，％)=(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农学效率)=经济产量／施氮量。
　　
　　1.3　数据分析
　　数据分析采用DIS 7.05软件。
　　
　　2　结果与分析
　　
　　2.1 干旱胁迫对不同耐旱性玉米产量及其构成因素的影响
　　由表1可以看出，干旱胁迫导致耐旱玉米JK－628和不耐旱玉米ND－95穗粒数、千粒重及籽粒产量均显著降低。JK－628穗粒数、千粒重及籽粒产量分别比对照减少22.73％、9.30％和33.75％，ND-95穗粒数、千粒重及籽粒产量分别比对照减少50.93％、16.75％和62.30％。
　　
　　2.2　干旱对玉米各器官干物质累积分配的影响
　　由表2可以看出，开花后茎、叶、叶鞘、苞叶等器官干物重均有先升后降的趋势，雌穗(包括花丝、穗轴、 籽粒)干物重一直升高。干旱胁迫导致玉米茎、叶干物质积累峰值出现时间提前，花后JK－628、ND－95充分灌水处理的茎、叶干物重最大值出现在花后20d，干旱处理茎最大干物重出现在花后10d。干旱胁迫下叶鞘的最大干物重出现时间推迟，花后JK－628、ND－95充分灌水处理的叶鞘干物重最大值出现在花后20d，干旱处理叶鞘最大干物重出现在花后30d。干旱胁迫导致茎、叶、叶鞘、苞叶和雌穗干物重下降，耐旱玉米品种JK－628下降程度要低于不耐早玉米品种ND-95。
　　
　　2.3 干旱对玉米各器官干物质向籽粒运转的影响
　　由表3可以看出，茎和叶干物质向籽粒转移量和转移率高于叶鞘和苞叶。干旱胁迫导致各器官干物质向籽粒转移量和转移率降低。耐旱玉米品种JK－628茎的转移率在干旱条件下比不耐旱玉米品种ND－95高，在充分灌水条件下转移率相同。耐旱玉米品种JK－628叶片、叶鞘的转移率在干旱和充分灌水条件下均比不耐旱玉米品种ND－95高。干旱胁迫导致JK－628茎转移率下降33.33％，叶片下降36.36％，叶鞘下降50.00％，苞叶下降86.96％；ND－95茎转移率下降42.86％，叶片下降27.78％，叶鞘下降61.54％，苞叶下降85.00％。
　　
　　2.4　干旱对玉米各器官含氮量的影响
　　由表4可以看出，开花后玉米根、茎、叶鞘、苞叶含氮量随生育期的推进逐渐降低，叶片含氮量先升后降。干旱胁迫导致花后根系含氮量先降低后升高，升高从花后30d开始。干旱胁迫下茎秆含氮量升高。干旱胁迫下耐旱玉米品种JK－628叶片含氮量先降低后升高，花后30d开始升高，不耐旱玉米品种ND－95叶片含氮量降低。干旱导致叶鞘含氮量先降低后升高，耐旱玉米品种JK－628从花后10d开始升高，不耐旱玉米品种ND-95从花后20d开始升高。干旱胁迫下苞叶和穗轴含氮量升高。
　　
　　2.5　干旱对玉米氮收获指数、氮生理效率、氮肥效率的影响
　　由表5可以看出，干旱胁迫导致玉米植株氮积累量降低，不耐旱玉米ND－95氮积累量低于耐旱玉米JK－628。干旱胁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。干旱导致氮肥效率降低，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，且干旱条件下降低程度低。
　　
　　3　讨论与结论
　　
　　干旱胁迫导致玉米产量显著降低，耐旱玉米品种产量降低值比不耐旱玉米品种低。玉米干物质的累积是作物产量形成的物质基础，而其积累多少和各个器官向籽粒的转移量决定着产量的高低。干旱对玉米的生长发育有明显抑制作用，干旱胁迫导致玉米干物质积累量显著降低，各器官干物质向籽粒转移率显著降低。耐旱玉米品种在干旱胁迫下干物重下降值比不耐旱玉米品种要低，各器官干物质向籽粒转移率下降值也比不耐旱玉米品种低。玉米各器官干物质向籽粒转移率茎秆、叶片大于叶鞘、苞叶，干旱胁迫下转移率受抑制程度叶鞘、苞叶大于茎秆、叶片。与不耐旱玉米品种比较耐旱玉米品种在干旱胁迫条件下仍具有较高的干物质积累和转移率，这是耐旱玉米品种在干旱胁迫下能取得较高产量的物质基础。
　　养分的吸收、同化与转运是干物质形成和累积的基础。氮收获指数(NHI)反映氮素在植株体内的分配情况，具明显的基因型差异，干旱胁迫导致玉米NHI降低，耐旱玉米品种降低程度低于不耐旱玉米品种。干旱胁迫下氮肥效率明显降低，耐旱玉米品种NFE降低程度低于不耐旱玉米品种。干旱胁迫下耐旱玉米品种具有较高的NHI和NFE，可能是耐旱玉米品种取得较高产量的重要原因之一。
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