干旱胁迫对不同生长期不同玉米品种生长性状的影响

摘要  为探究干旱对玉米不同生长期的生长性状及果穗性状的影响，以QXH0121（耐盐碱型）、B73（野生型）、PHM57（盐碱敏感型）3种不同耐盐碱能力的玉米品种为试验材料，通过盆栽控水，分别于拔节期、大喇叭口期、抽雄期进行干旱处理。结果表明：相较于非胁迫处理，干旱胁迫下3种玉米品种在拔节期、大喇叭口期及抽雄期均表现为株高及产量构成要素降低，而茎粗则无显著差异。无论拔节期、大喇叭口期或者抽雄期胁迫，3个品种耐旱程度均表现为QXH0121＞B73＞PHM57。拔节期的干旱胁迫对玉米株高影响最大，株高低于大喇叭口期和抽雄期；抽雄期的干旱胁迫对果穗性状影响最大。

关键词  干旱；拔节期；大喇叭口期；抽雄期

中图分类号  S513  文献标识码  A  文章编号  0517-6611（2024）05-0032-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.05.008

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Drought Stress on Different Maize Varieties in Different Growing Periods

OU Wen-jing1， GUO Jian-jun2， LIU Xia1 et al

（1.Maize Research Institute， Shandong Academy of Agricultural Sciences/National Engineering Laboratory of Wheat and Maize/Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Maize in Northern Yellow-huai River Plain， Ministry of Agriculture，Jinan， Shandong 250100; 2.Dezhou Academy of Agricultural Sciences， Dezhou， Shandong 253000）

Abstract  To explore the effect of drought on growth traits and ear traits of maize in different periods， three maize varieties with different salt tolerance abilities， QXH0121 （saline-alkali tolerant type）， B73 （wild-type） and PHM57 （saline-alkali sensitive type）， were employed as experimental materials. Through pot culture experiment， drought treatment was carried out at jointing stage， big horn stage and tasseling stage， respectively. The results showed that compared with the control group， except for stem diameter， the plant height and yield component of three varieties all decreased in the three periods under drought condition. Under drought stress condition， the drought tolerance degree of the three varieties was： QXH0121 > B73 > PHM57， indicating that the saline-alkali tolerant varieties were also drought tolerant in a certain extent， and the saline-alkali sensitive varieties were also sensitive to drought stress. Drought stress at jointing stage had the worst effect on maize plant height， which was significantly lower than other stress periods. Drought stress during tasseling period had the worst effect on ear traits.

Key words  Drought;Jointing stage;Big horn stage;Tasseling stage

基金项目  山东省农业科学院农业科技创新工程（CXGC2022E02）；国家自然科学基金项目“细胞分裂素调控植物气孔发育分子机理的研究”（31900249）。

作者简介  欧文静（1995—），女，山东德州人，农艺师，硕士，从事玉米栽培及生理研究。

*通信作者，副研究员，博士，从事玉米在非生物逆境条件下生长发育的调控机理研究。

收稿日期  2023-05-23

玉米作为我国第一大粮食作物，其产量高低直接影响着粮食安全和人们生活，掌握了玉米生产关键技术，也就掌握了粮食增产稳产的核心。玉米生育期对水分需求大，且关键时期对水分敏感［1］，然而玉米主要生长在干旱和半干旱地区，尤其随着全球气候变暖的加剧，气温升高，降水减少，玉米常遭受干旱胁迫［2］，导致大量减产，因此干旱胁迫对玉米生长发育的影响及机理亟待研究。

干旱胁迫会导致玉米植株矮小，果穗生长不良，影响代谢和生理过程［3-6］，这些影响与干旱发生的时间有很大关系［7］。李耕等［8-9］研究表明，不同发育阶段进行干旱胁迫会对产量造成不同程度的影响，其中对拔节期的生长影响最大，抽雄吐丝期次之，苗期影响最小。但也有研究持不同观点，王俊强等［10］研究表明，抽雄吐丝期干旱胁迫减产严重，这可能与玉米品种不同有关。拔节期干旱情况下，玉米叶片的丙二醛、叶绿素含量显著降低，说明干旱严重影响植株的活力，呈现衰老状［11］；大喇叭口期的干旱胁迫导致玉米叶夹角、叶宽及株高等大幅降低［12］；抽雄期随着干旱胁迫加深，各产量构成要素急剧下降［13-14］。综上所述，学者过多关注干旱胁迫对单个时期产生的影响，但对于拔节期、大喇叭口期、抽雄期3个关键时期的综合比较研究较少，且对于耐盐碱品种是否耐干旱则鲜见报道。因此，笔者通过探索耐盐碱品种QXH0121、盐碱敏感型品种PHM57、野生型品种B73在不同生育期对干旱胁迫的反应，研究干旱对玉米不同生育期的影响以及不同品种尤其是耐盐碱品种的耐旱性。

1  材料与方法

1.1  试验材料

试验有3个玉米品种，分别为PHM57（盐碱敏感型）、QXH0121（耐盐碱型）、B73（野生型）。

1.2  试验设计

设4个处理：CK（整个生育期供水充足），T1（拔节期胁迫，叶片萎蔫、卷曲的植株达到10%以上时进行复水），

T2（大喇叭口期胁迫，叶片萎蔫、卷曲的植株达到10%以上时进行复水），

T3（抽雄期胁迫，叶片萎蔫、卷曲的植株达到10%以上时进行复水）。

每个处理3次重复。

1.3  试验方法

试验以盆栽方式进行，放置在山东省农业科学院温室内，除水量不同外，其余条件均与自然情况相同。种子在培养皿中发芽后，移至盆中，盆直径22.5 cm，高15.0 cm，所用土壤为丹麦品质泥炭土。

1.4  测量指标

株高：抽雄期及其前期，从土壤表面量至所测植株最长叶片完全伸展的叶尖处，抽雄后量至雄穗穗顶。

茎粗：采用游标卡尺测定近地面茎粗。

穗位高：自地面至最上部果穗着生节的平均高度。

穗粗：将3个果穗首尾相间排成一行，测量果穗中间直径。穗长：果穗顶端到基部的距离。秃尖长：果穗顶端到不结实部分的距离。

2  结果与分析

2.1  干旱胁迫对不同品种玉米株高的影响

由表1可知，随着时间推移，株高迅速增加。玉米各时期在干旱胁迫下，各处理株高整体较CK有所降低，其中拔节期胁迫（T1）株高受影响最大，抽雄期胁迫（T3）株高降幅最低，受影响小，说明拔节期缺水对玉米生长影响最大。拔节期PHM57品种长势最快，且显著高于其他2个品种，但是成熟期数据显示，QXH0121品种长势最高，在每个处理中均表现为高于其他2个品种。

2.2  干旱胁迫对不同品种玉米茎粗的影响

由表2可知，随着玉米植株的发育，茎粗不断增大，但增长幅度较低。不同时期进行水分胁迫的植株，成熟期茎粗均在21.00 mm左右，较CK有所降低，但是差异不显著，这表明干旱胁迫对茎粗的影响不大。同一品种不同时期进行干旱胁迫时，拔节期茎粗最小，说明干旱胁迫对拔节期影响最大。

2.3  干旱胁迫对玉米果穗性状的影响

由表3可知，不同时期干旱均导致穗长、穗粗减小，秃尖长增大。干旱胁迫导致穗长降低程度不同，但均低于CK，抽雄期胁迫（T3）穗长降幅最大，其次是大喇叭口期胁迫（T2），拔节期胁迫（T1）降低幅度最小，T1、T2、T3处理PHM57分别较CK降低10.19%、12.20%，16.32%，QXH0121分别降低9.10%、12.74%、15.11%，B73分别降低14.05%、17.34%、19.68%。穗粗虽然较CK降低，但均与CK无显著差异。秃尖长随着干旱胁迫的加剧不断增长，T3处理秃尖长度明显增长，在2.00 cm左右，高于CK和T1、T2处理，CK秃尖长度均≤0.50 cm，这说明抽雄期胁迫对果穗性状影响最大。抽雄期胁迫（T3）穗位高最高，各品种与CK差异不显著，拔节期胁迫（T1）穗位高最低，PHM57、QXH0121、B73较CK分别下降22.13%、19.03%、23.85%。

3  讨论

作为衡量作物生长速度标志之一的植株生长高度，在不同阶段对干旱胁迫有不同程度的响应。该研究结果表明，干旱情况下，夏玉米地上部的形态特征基本一致，株高和茎粗均在干旱环境下较CK有所降低，尤其是拔节期，3个品种均较CK下降，其中QXH0121下降幅度最小，耐干旱能力最强。茎粗差异不显著。拔节期和大喇叭口期玉米植株新陈代谢旺盛，需水较多，此时干旱致使玉米植株生长缓慢［15］；抽雄期控水，因为玉米完全进入生殖生长后植株高度生长缓慢，此时干旱胁迫对植株高度的影响不大。

不同玉米品种抽雄期受胁迫时，均表现为秃顶较长的现象，这是由于抽雄吐丝期缺少水分供给，会影响玉米授粉。穗位高与株高相关，株高越高，一般情况下穗位高也较高，玉米的株高和穗位高不仅受基因影响，同时也受环境影响［16］，不同时期在干旱情况下，均表现为株高和穗位高的降低。

不同玉米自交系［17］、杂交种［18］对干旱胁迫的耐受能力不同，这与该试验结果相同。该试验所选用3个品种为盐碱耐受程度差异较大的品种，其中QXH0121为耐盐碱品种，在相同干旱条件下，较其他2个品种更耐干旱，株高、茎粗、穗位高、秃尖长等均较CK变化最小。作物的抗旱性由多种因素互作产生，为较复杂的综合性状，品种不同或所处生育阶段不同，测定的性状指标不同及采用的评价方式不同等，均会对试验结果产生一定影响［19-21］。该试验设置的3个生育期处理，其中株高、穗位高在拔节期干旱处理时与CK差异最大，秃尖长、穗长、穗粒数均表现为抽雄期干旱时变化最大，这说明抽雄期干旱对果穗性状影响最大。综上所述，该研究为探究耐盐碱与耐干旱之间的关系机理以及不同玉米品种的田间应用奠定了基础。