保水劑與鋅肥對(duì)玉米生理特性及水分利用效率的影響

保水劑與鋅肥對(duì)玉米生理特性及水分利用效率的影響

干旱和缺水是限制我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。目前我國(guó)45%的地區(qū)年均降水量不足400mm，農(nóng)田缺水300多億m玉米是對(duì)鋅最為敏感的作物之一，缺鋅是玉米栽培上常見的生理性病害本研究針對(duì)玉米的實(shí)際生長(zhǎng)情況，從遼西地區(qū)多采用一次性深施肥的實(shí)際情況出發(fā)，用盆栽進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，分析不同保水劑和鋅的施用條件下玉米的生長(zhǎng)、光合、水分利用效率(WUE)及根冠比及產(chǎn)量等指標(biāo)，探討不同保水劑與鋅的施用量對(duì)玉米生理特性的影響作用，研究干旱地區(qū)保水劑與鋅肥對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育影響的協(xié)同效應(yīng)。1試驗(yàn)材料和方法1.1實(shí)驗(yàn)材料與方法實(shí)驗(yàn)于2015～2016年在遼寧省水土保持研究所試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)地位于遼寧省朝陽(yáng)市遼寧省旱地農(nóng)林研究所試驗(yàn)基地(120°12′13″～120°14′15″，北緯41°23′35″～41°24′34″)，基地位于遼寧省朝陽(yáng)市朝陽(yáng)縣，海拔約400m。冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨，為遼西典型的丘陵區(qū)地形，多年平均降雨量為509mm，平均氣溫6.5℃，年均總輻射為102MJ/cm采用盆栽模擬的方法，保水劑以及玉米種子遼單205號(hào)由遼寧省水土保持研究所提供。實(shí)驗(yàn)采用盆栽稱重結(jié)合蒸發(fā)皿系數(shù)法。盆子采用高35cm、直徑25cm的白色塑料桶。每盆裝入風(fēng)干土12.4kg，基肥在裝盆時(shí)一次性施入。每盆播5粒種子，于2015年5月6日進(jìn)行播種，9月30日進(jìn)行收獲；2016年5月1日播種，9月28日收獲。出苗后留一株。分為兩種水分處理，正常供水為土壤田間持水量的75%～85%(W1)，干旱處理為土壤田間持水量的45%～55%(W2)。在玉米展開3葉前充足供水。3葉期后，按照預(yù)定方案控水，于每日上午8時(shí)和下午17時(shí)采用稱重法補(bǔ)水。玉米各個(gè)生育時(shí)期水分控制保持不變。處理期間除了土壤水分差異外其他管理措施保持一致，基肥20.32g/盆(220kg/hm1.2光合指標(biāo)及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)生物量用烘干稱重法測(cè)定(105°殺青，75°烘干12h)。全部收獲，測(cè)定產(chǎn)量數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)均使用兩年間平均數(shù)據(jù)。光合指標(biāo)均使用美國(guó)Lico公司生產(chǎn)的Li-6400型光合儀測(cè)定系統(tǒng)進(jìn)行活體測(cè)定。每次在晴天9:00～11:00光照充足且相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)間測(cè)定。測(cè)定玉米倒三葉的Pn(凈光合速率)、Tr(蒸騰速率)并計(jì)算單葉水分利用效率。數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS18.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、作圖及方差分析。LSD法檢驗(yàn)處理間的差異顯著性(P<0.05)。2結(jié)果與分析2.1保水劑對(duì)拔節(jié)期玉米生長(zhǎng)的影響表4是兩年間玉米拔節(jié)期株高平均增加速率?？梢钥闯?，拔節(jié)期玉米株高的增長(zhǎng)速率為5.04～7.17cm/d，在W1處理下，施用保水劑的處理在拔節(jié)期較CK平均增加11.8%,Zn1B處理較CK增加6.4%。在干旱處理下，Zn1B的處理較CK處理提高52.2%，且效果極顯著；Zn2B處理較CK增加32.7%;B處理較CK增加8.3%。在W2水分脅迫的條件下，Zn1B的處理能緩解由于水分缺失造成的抑制拔節(jié)期玉米株高。同時(shí)，施加保水劑可促進(jìn)玉米拔節(jié)期的增長(zhǎng)。低劑量的鋅和保水劑的共同作用可以對(duì)玉米的株高增長(zhǎng)產(chǎn)生協(xié)同作用，可以減輕干旱對(duì)株高生長(zhǎng)造成的抑制。2.2對(duì)葉輪水分利用效率的影響玉米單葉水分利用效率又稱之為瞬時(shí)水分利用效率，其為光合速率與蒸騰速率的比值。玉米單葉水分利效率計(jì)算結(jié)果見圖1。兩年的水分利用效率數(shù)據(jù)表明，在W1處理下，Zn1B處理的單葉水分利用效率最大，其他處理間差別不大。2016年的結(jié)果，不同水分及鋅肥處理下，各處理之間的值并沒有差異性。2015年結(jié)果，兩種水分處理下，B處理與CK差異性顯著，說明施加保水劑能顯著提高春玉米的單葉水分利用效率。在持續(xù)干旱的處理下，低鋅加保水劑的處理下單葉水分利用效率都低于對(duì)照組，其原因是此處理在拔節(jié)期具有較高的光合速率且其具有較高的蒸騰速率所致。2.3干旱處理對(duì)玉米根系生長(zhǎng)的影響如表5所示，試驗(yàn)測(cè)得的玉米根冠比為0.11～0.24。通過比較各水分處理根冠比可見，在W1及W2處理下，Zn1B和Zn2B有較高的根冠比，且與只施加保水劑處理及對(duì)照差異顯著。施用適量的鋅及保水劑對(duì)促進(jìn)干旱處理下玉米根系生長(zhǎng)，在增強(qiáng)玉米吸水能力與抗旱能力方面具有積極的作用。其余各水分處理間的根冠比變化不明顯。由兩年的產(chǎn)量平均數(shù)據(jù)可以看出，在兩種水分處理下，Zn1B的產(chǎn)量都是最大的。W1處理下Zn1B高于CK、B、Zn2B處理15.3%、0.9%、2.1%，其與CK處理差異性顯著。在干旱處理下，Zn1B高于CK、B、Zn2B處理17%,1%、5.2%，同樣與CK處理呈現(xiàn)顯著性差異。由此可以看出，通過施加鋅及保水劑能顯著提高春玉米的產(chǎn)量，且在干旱的調(diào)節(jié)下能緩解由于缺水造成的產(chǎn)量降低，對(duì)提高春玉米產(chǎn)量有著積極的促進(jìn)作用。3對(duì)春玉米保水劑和鋅肥的用量對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育的影響兩年試驗(yàn)結(jié)果表明，施加保水劑能夠提高拔節(jié)期玉米株高的生長(zhǎng)速率并能緩解由于干旱對(duì)玉米株高增加速率造成的脅迫。在遼西地區(qū)，土壤有效鋅含量較低，適量施用鋅肥能夠顯著提高作物產(chǎn)量，過量鋅肥會(huì)降低作物產(chǎn)量；在土壤高鋅背景值情況下，鋅肥對(duì)產(chǎn)量沒有顯著影響。鋅可促進(jìn)玉米植株葉面積指數(shù)提高，增強(qiáng)光合作用，改善生長(zhǎng)發(fā)育。通過鋅加保水劑的處理能顯著提高玉米的根冠比，不論是正常供水還是干旱脅迫條件下，對(duì)于玉米根冠比的影響一致，有著促進(jìn)作用。保水劑對(duì)于光合作用的影響較明顯。在本實(shí)驗(yàn)的條件下，Zn1B的處理較為理想，在干旱脅迫的條件下，光合速率仍能保持在一個(gè)相對(duì)較高的水平。單葉水分利用效率等指標(biāo)作為對(duì)于某一時(shí)間的測(cè)定值，由于影響因素較為復(fù)雜，有時(shí)只能代表測(cè)定當(dāng)時(shí)的指標(biāo)，所以通過本研究數(shù)據(jù)可以看出，單葉水分利用效率作為玉米的抗旱指標(biāo)來使用并不準(zhǔn)確。綜合以上對(duì)春玉米施用不同劑量鋅肥以及保水劑的方法可以看出，施用低劑量的鋅肥和保水劑可以使玉米的光合指標(biāo)和根冠比達(dá)到最高，并且顯著提高了春玉米的產(chǎn)量。同時(shí)，在