祁连山河灌区春玉米对不同干旱年景模拟响应-《江苏农业科学》(2020年19期).docx

龙源版权所有 祁连山河灌区春玉米对不同干旱年景模拟响应作者：蒋菊芳　张凯　赵鸿　魏育国　丁文魁来源：《江苏农业科学》2020年第19期 摘要：通过模拟祁连山河灌区几种典型干旱年景，设计轻度、中度、重度干旱年景和对照4种试验处理，为提高河灌区有限水资源利用率、科学调水、适时灌溉提供参考依据。研究结果显示：（1）在相同光合有效辐射条件下，轻度、中度干旱使春玉米叶片Gs和Ci降低，從而导致Pn降低，属于气孔限制，复水可恢复;而重度干旱虽然Ci相对升高但Pn和Gs却显著降低，属于非气孔限制，影响不可逆转。（2）随干旱程度加重，植株叶面积、有效叶片数和株高呈阶梯式递减，来适应土壤水分的持续减少。（3）随干旱程度加重，春玉米植株干物质分配表现为轻度干旱向果穗转运，中度干旱向茎和叶鞘转运，重度干旱向叶鞘转运。（4）随干旱程度加重，产量因素依次递减，百粒质量和单株籽粒质量显著减小，最终导致产量大幅度下降。表明从春玉米生理和形态指标即可捕捉到早期受旱情况，轻旱年对春玉米生育和产量影响小，中旱年影响较大，须调水补灌，重旱年影响严重，须提前补灌。 关键词：春玉米;河灌区;不同干旱年景;响应 中图分类号： P49;S165+.22 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2020）19-0065-06 收稿日期：2020-02-18 基金项目：公益性行业（气象）科研重大专项（编号：GYHY201506001-2）;甘肃省气象局“10人”计划（编号：GSMArc2019-03）;国家自然科学基金（编号41275118。 作者简介：蒋菊芳（1979年—），女，甘肃武威人，硕士，副高级工程师，从事农业与生态气象试验研究。E-mail：wwqxjjf@163.com。 气候变暖、水资源短缺直接影响着农业生产、生态环境和社会经济发展[1-2]。随着干旱发生强度和频率的增加，干旱灾害也表现为常态化[3]。农业干旱多数由土壤水分含量低于作物需水量引起作物体内水分亏缺，影响其正常生长发育，从而导致减产减收的现象[4]。目前，我国农业正处于转型升级的关键期，传统的农业栽培管理模式已不能满足乡村振兴和农业农村改革发展的新要求。如农业灌溉不能只考虑高产，还要求高效定额，对于“十年九旱”的西北干旱区，开展抗旱节水农业研究十分迫切[5-7]。众多研究表明，随着干旱的加剧，植物根系生长受阻，地上部分生长也受到抑制，干旱胁迫对作物的影响不可逆转[8-9]。干旱发生的时期、程度、强度和持续时间不同，对作物的产量造成了不同的影响[10-12]。干旱对作物生长的影响微观表现为抑制细胞伸长，宏观上表现为限制叶片的伸展速率，加速叶片衰老，导致叶面积缩小，光合速率下降，从而影响光合生产率[13-15]。根据生态学的限制因子法则，作物生理过程对土壤水分的需求存在不同水平的临界值，水分过多或过少都会影响植物的光合生理过程[16-17]。在受旱临界值之前作物对干旱有一个适应过程，生理过程没有受到严重影响，恢复正常供水后对作物产量影响不大[18-19]。复水、补水对不同作物干旱的解除不仅受胁迫时期、胁迫程度以及胁迫历时的影响，而且受复水量等因素的限制，须要根据作物自身的胁迫解除机制并创造有利的条件才能发挥作用[20-22]。研究区石羊河流域是河西走廊工业、生态与农业用水矛盾最突出的区域，水资源支撑当地经济社会发展的能力严重不足。当地自然降水大部分不能满足粮食生产的需要，存在“十年九旱”现象，需要灌溉补水，而水源主要依赖于石羊河，它起源于南部祁连山，消失于巴丹吉林和腾格里沙漠之间的民勤盆地北部。本研究通过模拟祁连山河灌区大田春玉米遇到的几种典型干旱年景，探索不同干旱年景对春玉米生育的影响，为提高农田作物抗御干旱灾害提供理论考依据。 1 材料与方法 1.1 研究区概况 研究区位于河西走廊石羊河流域祁连山东段（101°41′～104°16′E，36°29′～39°27′N），属大陆性温带干旱气候，太阳辐射强、温差大、降水少、蒸发强烈、空气干燥，是河西走廊人口最集中、水资源使用程度最高、供需矛盾最突出的地区之一。石羊河主要以降水为补给，冰雪融水只占山区径流的376%[23]。祁连山雪线上升，来水量减少，加剧了该流域水资源供需矛盾[24]。降水主要集中在6—8月，无霜期150 d左右，雨热同期。试验点设在甘肃省武威市农业气象试验站（37°53′N、102°53′E，海拔为 1 534.8 m），土壤质地为沙壤土，呈微碱性，地下水位约25 m，一般采用漫灌;有机质含量0.7%，pH值为8.3，10～50 cm土壤容重为1.50～1.67 g/cm3，田间持水量为19.2%～23.4%，永久凋萎湿度为54%～6.3%。 1.2 试验设计