水環境對玉米生長的影響

蘆玉++劉宇

摘要：水環境會影響玉米各個階段的生長發育，是影響玉米產量的重要因素之一。本文作者通過長期實踐和科學試驗總結得出適宜玉米生長的水環境，分析研究災害水環境對玉米產量與品質的影響，為提高畝產量提供依據和參考。

關鍵詞：水環境；洪澇災害；玉米

中圖分類號： S513 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.02.003

水分是影響作物生長發育的重要環境因子，在農作物整個生育進程中，適宜的水分供應在一定意義上決定其產量及質量的提高[1]。玉米是我國重要的糧食作物之一，其生長受水環境的脅迫作用比較明顯，水環境已成為世界范圍內影響玉米發育、產量及品質的最主要因素。近幾十年來我國學者在水環境對玉米生長的影響這一研究方面取得了很大進展。于文穎等[2]對玉米進行水分脅迫及復水試驗，發現不同生育期水分脅迫及復水對玉米光合特性及水分利用效率的影響。張歲岐等[3]通過探討不同灌溉制度對玉米根系生長和水分利用效率的影響，得出合理灌溉可以優化玉米根系分布特性以提高玉米吸水能力和水分利用效率的結論。蘇■等[4]利用盆栽法模擬多變低水環境下，作物產量及水分利用效率的變化。彭勃等[5]利用分子標記技術結合不同水分環境下產量構成因子和籽粒相關性狀的表型鑒定及逐步聯合的QTL定位方法，探討產量構成因子和籽粒相關性狀在不同水分環境下的遺傳基礎，為玉米分子育種與相關基礎研究提供參考。

本文作者通過長期實踐和科學試驗總結得出適宜作物生長水環境狀況，從降雨量與大氣中水分狀況、地表水與土壤中的水分狀況、地下水狀況三個方面給出不同狀況下的具體數值范圍，并分析災害水環境對玉米產量與品質的影響，為提高單畝產量提供依據參考。

1適宜玉米生長的水環境

影響作物生長的水分環境可分為：一是降雨量與大氣中水分狀況；二是地表水與土壤中的水分狀況；三是地下水狀況。不同作物對水分的需求不同，其最適合生長的水分環境也有差異，即作物具有自己特有的需水規律，通過長期實踐和科學試驗總結得出玉米的需水規律如下。

1.1降雨量與大氣中水分狀況

降雨量，玉米生育期內如遇連續日降雨大于50毫米，降雨強度大于田間排水能力，容易發生內澇。玉米最適宜的連續日降雨量為10～30毫米，此時玉米的根系層可完全吸納所降雨量，基本上不產生徑流，有利作物對水分的吸收，利于玉米的生長。

玉米生長需要適宜的空氣濕度。大氣中含水氣多少，可用相對濕度表示，玉米生長期最適宜的空氣相對濕度50%～70%，當空氣相對濕度小于30%時，花粉粒因失水而失去活力，花柱易枯萎，難于授粉、受精，不利玉米生長；相對濕度大于80%時，空氣處于潮濕狀態，玉米生長減弱，并容易發生病蟲害。

降雨量和大氣中水分狀況皆是不受人們控制的，其造成的不利影響無法抗拒，但可通過人為活動去進行改變，保證玉米穩產增產。發生洪澇災害時可采取工程措施排除農田多余的水分；大氣相對濕度過低時，可適時對作物進行灌溉降溫，增加土壤含水量，滿足作物蒸騰加速需要的水分；適當調節播期，保證授粉、受精、籽粒的形成。

1.2地表水與土壤中的水分狀況

暴雨會產生地表積水，如排放不及時則會產生內澇。地表積水不超過3厘米時，土壤可在24小時內全部吸收；積水深度超過3厘米就會形成內澇，內澇的破壞程度受內澇積水歷時長短、玉米生育階段的影響。

土壤中的水分狀況。土壤水分含量對玉米發育有著直接的影響，其影響程度大于空氣相對濕度。因為除陽光（很少變化）之外，作物生長所需的養分和水分供給都在土壤中由水輸送，且土壤水分變化是影響土壤中水、汽、溫、熱、微生物變化的主要因素，適宜的土壤濕度才能滿足玉米生長發育的需要。

作物生長過程是作物通過光合作用積累碳水化合物的過程。當土壤水分不足時，作物得不到最佳的光合作用，積累物質減少，影響了作物根、莖、葉的生長，直接影響作物產量。當土壤水分過多時，土壤中的孔隙被水分填充，土壤中的空氣被擠出，好氣類微生物死亡，導致土壤中養分不能分解。土壤中缺乏空氣，根系不能呼吸，作物無法生長。最終輕則葉片枯黃無法進行光合作用，嚴重葉片、根系、植株凋萎而逐漸死亡。

根據灌溉試驗得出：土壤相對濕度小于60%，不利玉米出苗，而大于100%則延緩玉米生長；玉米最優的土壤適宜濕度在60%～90%間，如果高于或低于最佳值，玉米生長將受到影響，如表1所示。

表1 玉米生長期適宜土壤濕度（占田間持水量百分比%）

1.3地下水狀況

地下埋深是地下水環境重要環節指標。地下水埋深超過4米時，玉米根系無法吸收土壤中的水分，在無雨的情況下玉米處于干旱狀態。地下水埋深小于0.5米時，地下水長期補給土壤，會造成地表蒸發加劇，導致土壤鹽堿化。由此，地下水埋深為1～3米最有利玉米根系對水分的吸收。

2災害水環境對玉米生長的危害

當區域遭遇持續性暴雨、特大暴雨或灌溉過度等情況時，可能發生地面水、地下水位補給過度、異地地面水侵入等現象，致使土壤水分過多，玉米長期處于不適宜的水環境中，影響作物的生長。

2.1危害機理

土壤水分過多對玉米危害主要表現：一是土壤水長期處于飽和狀態，影響土壤中的氣、熱因子，導致土壤理化性質發生改變，不利于根系的生長發育；二是根系層的土壤水分過多、空氣含量下降，根系長期處在缺氧環境進行無氧呼吸，不僅不能進行正常的養分、水分吸收等生理活動，還因乙醇等還原物質積累而中毒，致使呼吸作用逐漸下降，導至最后停止生長而死亡；三是地表淹水或耕層滯水水分過多，土壤微生物中好氣菌類減少，土壤中有機質分化停止，土壤肥力降低，從而使得土壤的有效養分釋放緩慢，造成植物養分貧乏，有害的還原性物質卻會逐漸積累起來；四是農田積水會影響土壤的機械物理性質，水分過多會造成土壤耕性不良，地面支持能力降低，農事活動不能正常進行，更影響機械化作業；五是在地下水上升狀態下，蒸發強烈，地下水中所存鹽分往往隨土壤水分上升運移至地表，鹽分會在地表和近地表的土層內積累，從而導致土壤鹽堿化；六是玉米長期處于過濕狀態，玉米葉片生物膜會受到破壞，細胞內電解質外滲，植株葉片中的保護酶 （SOD、POD、CAT）活性迅速下降，膜脂過氧化作用加強，丙二醛（MDA）含量增加，葉綠素被降解植株失綠，葉片變黃衰老加快，從而導致不可逆的傷害。

2.2危害程度與抵御能力

2.2.1 土壤過濕狀態對玉米不同生育期生理生化過程的影響也不相同 作物在營養生長階段如果遇到災害性天氣或不利天氣條件的影響，當后期條件轉好后，作物有恢復或彌補這些影響的特性，對最終產量的影響較小。在作物生殖生長階段，特別是在生殖生長初期，如果遇到災害性或不利天氣條件的影響，即使后期條件轉好，作物長勢也很難得以恢復或彌補，最終會對產量造成較大的影響，甚至絕收[6]。對不同發育階段的玉米進行漬水試驗，觀察玉米葉片中丙二醛（MDA）的含量，MDA是一種能強烈地與細胞內各種成分發生反應，導致膜結構及生理完整性破壞的物質。試驗表明：玉米葉片中MDA含量的增加是一個逐漸積累并增加的過程，玉米植株吐絲期前受水淹脅迫的危害較吐絲期后更嚴重。

2.2.2 玉米對災害水環境的抵御能力與界限 當玉米生長期遭遇災害水環境時，作物發育期不同，其抵御危害的能力也有較大差異。根據多年研究，在農田排水工程技術規范中給出了玉米耐淹水深和耐淹歷時，見表2。

表2玉米耐淹水深和耐淹歷時

3災害水環境對玉米產量與品質的影響

3.1洪澇災害是影響玉米產量的重要因素

我國建國以來進行了大量的農田基本設施建設，修建了田間排水工程，但洪澇災害損失占國民經濟的2.2%，遠高于發達國家。一旦遇到大雨或多雨年份，易澇區玉米產量會明顯下降，在東北澇區，遼寧省、黑龍江省表現尤其明顯，如2013年遼寧省降雨較多的中東部玉米單產降低，西北部干旱半干旱地區玉米單產增加（見圖1）。黑龍江省也有同樣，伊春市、鶴崗市雨量較多單產低，哈爾濱市、綏化市、雙鴨山市雨量較小玉米產量較高。表明玉米對旱澇抵御能力低，糧食產量隨氣候降雨因素波動較大，且1980年～2013年全國多年玉米單產都處于波動狀態，其中洪澇災害是重要原因之一。因此，就如何加強穩定單產，是玉米持續發展保證我國糧食供給的重要建設項目。

圖1 2013年遼寧省降雨對玉米產量的影響

3.2 洪澇災害對玉米品質的影響

洪澇災害不僅影響玉米產量同時也影響玉米品質，當洪澇災害發生在玉米生長發育花期時，由于降水集中、強度大，空氣潮濕田間雜草叢生，易造成病蟲害滋生，不但導致減產也會造成子粒有蟲口。如果遇高溫、熱害導致玉米生長發育異常影響玉米的抽雄散粉，由于花粉量過少、花粉活力低或雌穗吐絲延遲會造成花期不遇而結實不良，玉米籽粒突尖、瞎穗，千粒重下降，進而影響玉米出粉率、出油率。

4 結語

玉米作為重要的糧食作物，在國民經濟中占有重要地位，加強穩定單產，是玉米持續發展保證我國糧食供給的重要建設項目。災害水環境對玉米產量及品質的影響不可忽略，必須在玉米不同的生長時期為其提供適宜生長的水分環境。為提高單畝產量，應建立完善的洪澇災害管理體系；在糧食產區建立完善的降雨、溫度信息預報體系；提高預見期，科學調整播種時間；設立國家級災害統籌管理機構，統一分析相關行業信息，統一調度，提前做好防災防害措施；提高內澇排水設計標準，采用工程手段增加農田對內澇的排水能力。

參考文獻

[1] 王春乙，婁秀榮，王建林.中國農業氣象災害對作物產量的影響.自然災害學報[J].2007（05）：37-43.

[2] 于文穎，等.不同生育期玉米葉片光合特性及水分利用效率對水分脅迫的響應[J].生態學報，2015，35（09）：2902-2909.

[3] 張歲岐，等.不同灌溉制度對玉米根系生長及水分利用效率的影響[J].農業工程學報，2009（10）：1-6.

[4] 蘇■，山侖.多變低水環境下玉米籽粒產量及水分利用效率的研究[J].植物生理學通訊，1997（04）：245-249.

[5] 彭勃，等.不同水分環境下玉米產量構成因子及籽粒相關性狀的QTL分析[J].作物學報，2010（11）：1832-1842.

[6] 郝玉蘭，等.不同生育時期水淹脅迫對玉米生長發育的影響[J].中國農學通報，2003（06）：58-63.

作者簡介：蘆玉，高級工程師，研究方向：技術推廣。