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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。
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    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
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    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。
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    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
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    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
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    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
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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

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