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期刊：Agricultural Water Management 1区TOP/IF=6.7![]() 补灌(SI)降低了高温胁迫(HT)下冠层温度；![]() SI提高了高温下玉米的抗氧化防御能力；![]() 高温胁迫下SI促进了光合作用和同化物积累；![]() SI增加了同化物的有效性，从而提高了每穗粒数和产量。 |
由于全球变暖，高温胁迫严重影响玉米的生长发育，尤其是灌浆前期。补灌是减轻玉米高温胁迫的有效措施。但灌浆前期瞬态高温应力的缓解机制尚不清楚。本研究采用抗热品种ZD958和热敏性品种XY335，进行了灌浆前期高温(HT)、高温胁迫下补灌(HTW)、对照条件下补灌(W)和对照处理(CK)的田间试验。本研究目的是研究补灌缓解玉米籽粒灌浆前期瞬态高温胁迫的生理效应。假设高温胁迫下补灌可降低玉米冠层温度，增强抗氧化酶活性，提高光合速率，从而提高籽粒产量。研究气候变暖条件下玉米灌浆前期高温胁迫的应对措施，实现玉米稳产。本研究为提高气候变暖条件下玉米的抗逆性和产量稳定性提供了重要的理论依据。试验于2022-2023年在河北省农林科学院神州旱作农业实验站(中国河北省，37.91°N, 115.71°E)进行。试验场地气候属暖温带半干旱地区，属季风气候。试验土壤为有机质含量为12.5 g kg−1、全氮含量为65.8 mg kg−1 的壤土(微量凯氏法;凯氏，1883)，121.9 mg kg−1 有效钾(火焰光度法;Baruah和Barthakur, 1997)， 15.3 mg kg−1 有效磷(Bray 1法;赵等，2021)。试验期间的降水、温度等气象资料均来自当地气象站(图1)。![]()
图1 2022年和2023年玉米生长季节的气象数据。热敏性品种先玉335 (XY335)和耐热性品种郑单958 (ZD958)是华北平原地区的普通玉米品种，选取它们进行田间试验(Li et al.， 2023a, Li et al.， 2023b)。玉米种子于2022年5月11日和2023年6月15日以7.5plants ha−1的密度手工播种。行距为60 cm，株距为22 cm。播前施氮:P2O5: K2O比例25:8:12的复混肥750 kg ha−1, V12施氮肥138kg ha−1(尿素)追肥。试验采用3个重复的裂区试验设计。试验包括3个因素，即品种(V)、温度(T)和灌溉(I)。田长5 m，田宽3.6 m。2个品种设4个处理，分别为:(1)对照(CK);(2)高温胁迫(HT);(3)控制条件下补灌(W);(4)高温下补灌(HTW)。HT模拟采用简易温室，从吐丝后第7天至吐丝后第14天(持续7天)进行建造。温室采用方钢管作为框架，顶部结构由直径3.5 cm的圆形钢管制成，并覆盖95%的透光率和80 μm厚的PC薄膜。为保证温室通风和温度稳定(图2)，每个温室在南北向留1.2 m无覆盖区。W和HTW处理采用地面塑料管补灌方式。灌水量75 mm，用流量计测量供水量。处理前后玉米根区土壤含水量见图S1。此外，播种后灌水(75毫米)以确保发芽。本研究其他阶段均无灌溉供应。![]()
图2 人工温室原理图;高温(A);高温+补灌(B)。冠层温度
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图3 高温胁迫和补灌对玉米冠层温度的影响
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图4 高温胁迫和补灌对玉米干物质积累的影响；处理后各器官干物质质量(A);不同处理下不同器官成熟期干物质积累量(g plant−1)(B)
光合参数和SPAD值
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图5 高温胁迫和补灌对玉米光合特性的影响；光合速率(A)变化趋势;蒸腾速率(B)变化趋势;光合速率(C)变化趋势。
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图6 2022年(A)、2023年(B)高温胁迫和补灌对玉米SPAD值的影响
可溶性糖和淀粉含量
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图7 2022年高温胁迫和补灌对玉米不同器官可溶性糖和淀粉含量的影响
丙二醛含量及抗氧化酶活性
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图8 2022年高温胁迫和补灌对玉米穗叶抗氧化酶活性和丙二醛含量的影响
籽粒灌浆动态变化
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图9 高温胁迫和补灌对玉米穗粒数的影响。
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不同性状间的相关及主成分分析
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图10 4个处理下两个品种性状间的相关性研究。KNE,穗粒数;TKW，千粒重;Pn，净光合速率;Tr，蒸腾速率;Gs，气孔导度;Ci:胞间CO2浓度;SPAD，相对叶绿素含量;SOD，超氧化物歧化酶;POD,过氧化物酶;CAT,过氧化氢酶;MDA，丙二醛;DMA，干物质积累;Rmax:最大灌浆速率;Wmax:最大灌浆速率时的粒重;Vmean:平均灌浆率;P，灌浆活跃期;T，有效灌浆时间。
高温胁迫显著降低了茎叶中SPAD、抗氧化酶活性和Pn，从而降低了茎叶中淀粉和可溶性糖浓度以及干物质积累。降低了玉米的粒数、粒重和产量。补灌有效地缓解了高温胁迫造成的破坏。一是增加了土壤水分，降低了冠层温度。二是提高了抗氧化酶活性，降低了MDA含量，减少了对细胞膜的氧化损伤。三是缓解了叶绿素含量的下降，促进了气体交换，增强了植物光合作用，从而增加了糖含量和干物质积累。灌水延长了籽粒有效灌浆期，提高了籽粒灌浆率。最后，补灌能显著提高高温胁迫下的籽粒产量。因此，补灌是缓解玉米田间高温胁迫的有效措施。(欢迎大家投稿、转发和建议，也希望与您共同讨论相关知识，共同进步！)
