留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

干旱对夏玉米根冠及产量影响试验

李燕 王志伟 霍治国 陈辰

李燕, 王志伟, 霍治国, 等. 干旱对夏玉米根冠及产量影响试验. 应用气象学报, 2020, 31(1): 83-94. DOI: 10.11898/1001-7313.20200108.
引用本文: 李燕, 王志伟, 霍治国, 等. 干旱对夏玉米根冠及产量影响试验. 应用气象学报, 2020, 31(1): 83-94. DOI: 10.11898/1001-7313.20200108.
Li Yan, Wang Zhiwei, Huo Zhiguo, et al. Experiments of water stress on root/shoot growth and yield of summer maize. J Appl Meteor Sci, 2020, 31(1): 83-94. DOI:  10.11898/1001-7313.20200108
Citation: Li Yan, Wang Zhiwei, Huo Zhiguo, et al. Experiments of water stress on root/shoot growth and yield of summer maize. J Appl Meteor Sci, 2020, 31(1): 83-94. DOI:  10.11898/1001-7313.20200108

干旱对夏玉米根冠及产量影响试验

DOI: 10.11898/1001-7313.20200108
资助项目: 

公益性行业(气象)科研专项 GYHY201506

公益性行业(气象)科研专项 GYHY201306038

详细信息
    通信作者:

    霍治国, huozg@cma.gov.cn

Experiments of Water Stress on Root/Shoot Growth and Yield of Summer Maize

  • 摘要: 为揭示干旱对夏玉米根冠生长及产量形成的影响,2013—2015年在山东夏津、山西运城和河北固城开展夏玉米水分胁迫控制试验,研究不同干旱条件下玉米根冠及产量的变化,厘定干旱敏感时段及临界阈值。结果表明:同一干旱程度,影响玉米地上干物重、产量的关键时段为拔节-抽雄期,抽雄期最敏感,影响根系、根冠比的关键时段为出苗-拔节期,拔节期最敏感。不同干旱程度,在快速失墒阶段,不同生育时段的地上干物重、根干重、根冠比均呈下降趋势,分别较对照减少11.7%~67.8%,35.2%~85.8%和15%~62%;干旱维持阶段与快速失墒阶段相比,地上干物重呈持续下降趋势,较对照减少24.3%~89.7%,根干重、根冠比呈上升趋势或无明显差异,分别较对照减少9.7%~80.8%,9.6%~62%。出苗-拔节期,土壤相对湿度60%~62%为玉米地上部生长及形成合理根冠比的临界阈值;出苗-七叶期,土壤相对湿度51%~60%利于根系生长。土壤相对湿度62%为影响玉米产量的临界阈值,土壤相对湿度31%~40%,出现在拔节、抽雄等敏感期,玉米减产七成以上。土壤相对湿度50%~60%持续时间少于8 d,复水后根冠可迅速恢复生长,但对产量仍有一定程度的影响,减产1.4%~6.6%。
  • 图  1  不同水分胁迫条件下、不同生育时段夏玉米地上干物重的变化率

    Fig. 1  The rate of shoot biomass in different growth stages under different water conditions

    图  2  不同水分胁迫条件下、不同生育时段夏玉米根干重的变化率

    Fig. 2  The rate of root biomass in different growth stages under different water conditions

    图  3  不同水分胁迫条件下、不同生育时段夏玉米根冠比的变化率

    Fig. 3  The ratio of root/shoot rate in different growth stages under different water conditions

    表  1  夏玉米水分胁迫试验设计方案

    Table  1  Experimental design of drought stress of maize

    土壤湿度控制水平/% 控制生育时段 试验点 处理
    31~40 出苗-拔节 山西运城 T1
    拔节-抽雄 河北固城 T2
    41~50 出苗-拔节 山东夏津 T3
    拔节-抽雄 山东夏津 T4
    抽雄-成熟 山西运城 T5
    51~60 出苗-拔节 河北固城 T6
    拔节-抽雄 山东夏津 T7
    抽雄-成熟 山西运城 T8
    61~70 出苗-拔节 山西运城 T9
    拔节-抽雄 山东夏津 T10
    拔节-成熟 河北固城 T11
    71~100 全生育期 山西运城
    河北固城
    山东夏津
    CKi
    注:CKi代表处理T1~T11相对应的对照CK1~CK11, i为处理编号, 下同。
    下载: 导出CSV

    表  2  不同处理开始控制及实际达到控制水平初始时土壤湿度动态变化

    Table  2  The change of relative soil moisture in different growth stage with different controlled water treatment

    处理 控制水平/% 开始控制 达到控制水平
    时间/d 初始值/% 时间/d 初始值/%
    T1 31~40 0 55 23 39
    T2 15 62 43 40
    T3 41~50 0 57 6 41
    T4 23 61 49 49
    T5 49 66 77 49
    T6 51~60 0 60 0 60
    T7 30 63 37 58
    T8 64 70 70 58
    T9 61~70 0 62 0 62
    T10 34 74 41 68
    T11 29 66 29 66
    下载: 导出CSV

    表  3  不同处理实际达到控制水平时土壤湿度动态变化及所处生育期

    Table  3  The change of relative soil moisture at the drought maintenance stage with different controlled water treatment

    处理 结束时间/d 结束值/% 持续时间/d 下限值/% 出现时间/d 所处的生育期
    T1 45 38 22 38 30 拔节
    T2 71 36 28 31 64 抽雄
    T3 28 50 22 40 6 七叶
    T4 60 49 11 44 53 抽雄
    T5 102 45 25 43 90 乳熟
    T6 36 56 36 51 22 出苗-拔节
    T7 68 60 31 52 60 拔节-抽雄
    T8 87 60 17 58 70 乳熟
    T9 38 70 38 62 0 出苗-拔节
    T10 62 70 21 55 49 抽雄
    T11 71 50 42 50 71 拔节-乳熟
    注:出现时间、结束时间均以距出苗的日数进行统一计算, 记为出苗日数, 0 d代表出苗当天, 下同。
    下载: 导出CSV

    表  4  夏玉米快速失墒阶段土壤湿度变化及其干旱等级

    Table  4  The corresponding table between the relative soil moisture and the drought grade at the rapid water consuming stage of maize

    处理 开始控制 达到控制水平
    初始值/% 《北方夏玉米干旱等级》标准 干旱等级 初始值/% 《北方夏玉米干旱等级》标准 干旱等级
    T1 55 (50%, 60%] 轻旱 39 (35%, 40%] 重旱
    T2 62 (60%, 100%] 无旱 40 (0, 45%] 特旱
    T3 57 (50%, 60%] 轻旱 40 (40%, 50%] 中旱
    T4 61 (60%, 100%] 无旱 49 (40%, 50%] 重旱
    T5 66 (60%, 70%] 轻旱 49 (45%, 50%] 重旱
    T6 60 (60%, 100%] 无旱 60 (50%, 60%] 轻旱
    T7 63 (60%, 100%] 无旱 58 (50%, 60%] 中旱
    T8 70 (60%, 70%] 轻旱 58 (50%, 60%] 中旱
    T9 62 (60%, 100%] 无旱 62 (60%, 100%] 无旱
    T10 74 (60%, 100%] 无旱 68 (60%, 70%] 轻旱
    T11 66 (60%, 100%] 无旱 66 (60%, 100%] 无旱
    下载: 导出CSV

    表  5  夏玉米干旱维持阶段土壤湿度变化及其干旱等级

    Table  5  The corresponding table between the relative soil moisture and the drought grade at the drought maintenance stage of maize

    处理 下限值/% 《北方夏玉米干旱等级》标准 干旱等级
    T1 38 (35%, 40%] 重旱
    T2 31 (0, 45%] 特旱
    T3 40 (40%, 50%] 中旱
    T4 44 (40%, 50%] 重旱
    T5 43 (0, 45%] 特旱
    T6 51 (50%, 60%] 轻旱
    T7 52 (50%, 60%] 中旱
    T8 58 (50%, 60%] 中旱
    T9 62 (60%, 100%] 无旱
    T10 55 (50%, 60%] 中旱
    T11 50 (45%, 50%] 重旱
    下载: 导出CSV

    表  6  不同生育时段、不同干旱水平对玉米产量的影响

    Table  6  Effects of drought stress on yield of maize under different water conditions

    控制水平/% 处理 所处的生育期 产量变化率/%
    31~40 T1 拔节 -69.2
    T2 抽雄 -100
    41~50 T3 七叶 -37.6
    T4 抽雄 -53.3
    T5 乳熟 -44.1
    51~60 T6 出苗-拔节 -39.7
    T7 拔节-抽雄 -50.8
    T8 乳熟 -19.5
    61~70 T9 出苗-拔节 0
    T10 抽雄 -6.6
    T11 拔节-乳熟 -1.4
    下载: 导出CSV
  • [1] 国家统计局农村社会经济调查司.中国农村统计年鉴2016.北京:中国统计出版社, 2016.
    [2] 葛亚宁, 刘洛, 徐新良, 等.近50 a气候变化背景下我国玉米生产潜力时空演变特征.自然资源学报, 2015, 30(5):784-795. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zrzyxb201505007
    [3] 王培娟, 霍治国, 杨建莹, 等.基于热量指数的东北春玉米冷害指标.应用气象学报, 2019, 30(1):13-24. doi:  10.11898/1001-7313.20190102
    [4] 郭建平.农业气象灾害监测预测技术研究进展.应用气象学报, 2016, 27(5):620-630. doi:  10.11898/1001-7313.20160510
    [5] 王春乙, 娄秀荣, 王建林.中国农业气象灾害对作物产量的影响.自然灾害学报, 2007, 16(5):37-43. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zrzhxb200705006
    [6] Anjum S A, Xie X Y, Wang L C, et al.Morphological, physiological and biochemical responses of plants to drought stress.African Journal of Agricultural Research, 2011, 6(9):2026-2032. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=Open J-Gate000003635958
    [7] 杨艳颖, 毛克彪, 韩秀珍, 等.1949-2016年中国旱灾规律及其对粮食产量的影响.中国农业信息, 2018, 30(5):76-90.
    [8] 邹旭恺, 张强.近半个世纪我国干旱变化的初步研究.应用气象学报, 2008, 19(6):679-687. http://qikan.camscma.cn/jamsweb/article/id/20080607
    [9] 王磊.气候变化对我国玉米种植区域划分的影响.长春:吉林大学, 2015.
    [10] 何奇瑾, 周广胜.我国玉米种植区分布的气候适宜性.科学通报, 2012, 57(4):267-275. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jlny201414111
    [11] 张淑杰, 张玉书, 纪瑞鹏, 等.水分胁迫对玉米生长发育及产量形成的影响研究.中国农学通报, 2011, 27(12):68-72. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zgnxtb201112014
    [12] 吴玮, 景元书, 马玉平, 等.干旱环境下夏玉米各生育时期光响应特征.应用气象学报, 2013, 24(6):723-730. http://qikan.camscma.cn/jamsweb/article/id/20130609
    [13] 郑江平, 王春乙.低温、干旱并发对玉米苗期生理过程的影响.应用气象学报, 2006, 17(1):119-123. doi:  10.11898/1001-7313.20060118
    [14] 孟凡超, 刘明, 于吉琳, 等.水分胁迫对玉米产量及干物质分配的影响.江苏农业科学, 2011, 39(3):96-98. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jsnykx201103034
    [15] 王云奇, 陶洪斌, 赵丽晓, 等.玉米对水分亏缺的响应.玉米科学, 2014, 22(2):87-92. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ymkx200804017
    [16] Moser S B, Feil B, Jampatong S, et al.Effects of pre-anthesis drought, nitrogen fertilizer rate, and variety on grain yield, yield components, and harvest index of tropical maize.Agricultural Water Management, 2006, 81(1/2):41-58. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=95f30983818edd3c5731943b395101b2
    [17] 姜鹏, 李曼华, 薛晓萍, 等.不同时期干旱对玉米生长发育及产量的影响.中国农学通报, 2013, 29(36):232-235. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zgnxtb201336042
    [18] 米娜, 蔡福, 张玉书, 等.不同生育期持续干旱对玉米的影响及其与减产率的定量关系.应用生态学报, 2015, 28(5):1563-1570. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/yystxb201705020
    [19] 陈家宙, 王石, 张丽丽, 等.玉米对持续干旱的反应及红壤干旱阈值.中国农业科学, 2007, 40(3):532-539. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zgnykx200703015
    [20] 石耀辉, 周广胜, 王秋玲, 等.夏玉米对土壤水分持续减少的响应及其转折点阈值分析.生态学报, 2018, 38(8):2896-2905. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/stxb201808027
    [21] 薛昌颖, 刘荣花, 马志红.黄淮海地区夏玉米干旱等级划分.农业工程学报, 2014, 30(16):147-156. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/nygcxb201416020
    [22] 宋艳玲, 王建林, 田靳峰, 等.气象干旱指数在东北春玉米干旱监测中的改进.应用气象学报, 2019, 30(1):25-34. doi:  10.11898/1001-7313.20190103
    [23] 马玉平, 霍治国, 王培娟, 等.中国农业气象模式(CAMM1.0)构建与应用.应用气象学报, 2019, 30(5):528-542. doi:  10.11898/1001-7313.20190502
    [24] Farooq M, Wahid A, Kobayashi N, et al.Plant drought stress:Effects, mechanisms and management.Agronomy for Sustainable Development, 2009, 29(1):185-212. http://d.old.wanfangdata.com.cn/NSTLQK/NSTL_QKJJ0232174672/
    [25] 刘荣花, 薛昌颖, 方文松, 等.QX/T 260-2015.北方夏玉米干旱等级.北京:中国气象局, 2015.
    [26] 汪扩军.农业气象业务.北京:气象出版社, 2013.
    [27] 魏瑞江,宋迎波,王鑫.基于气候适宜度的玉米产量动态预报方法.应用气象学报,2009,20(5):622-626. http://qikan.camscma.cn/jamsweb/article/id/20090514
    [28] 田树云, 文仁来, 何静丹, 等.广西主栽玉米品种苗期干旱胁迫及复水补偿效应研究.西南农业学报, 2016, 29(3):479-485. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xnnyxb201603003
    [29] 王峰, 李萍, 熊昱, 等.不同干旱程度对夏玉米生长及产量的影响.节水灌溉, 2017(2):1-4. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jsgg201702001
    [30] 张旭东, 王智威, 韩清芳, 等.玉米早期根系构型及其生理特性对土壤水分的响应.生态学报, 2016, 36(10):2969-2977. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/stxb201610021
    [31] 李彪, 孟兆江, 段爱旺, 等.调亏灌溉对夏玉米根冠生长关系的调控效应.干旱地区农业研究, 2018, 36(5):169-175. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ghdqnyyj201805025
  • 加载中
图(3) / 表(6)
计量
  • 文章访问数:  3732
  • HTML全文浏览量:  2024
  • PDF下载量:  38
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-06-18
  • 修回日期:  2019-09-18
  • 刊出日期:  2020-01-31

目录

    /

    返回文章
    返回