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高温对玉米生长发育的影响

发布:2017-09-21 作者:nyj 浏览:27

  在玉米生产过程中,温度是个重要的气象因子,适宜的环境温度是获得高产所必需的先决条件之一,温度过低或过高都会对玉米的生长发育造成严重影响。而玉米不同生育期间发生的高温经常伴随着干旱或高湿,于是对玉米生长发育、生殖过程形成逆境影响,或者植株对病原菌呈现不同的反应。近年来随着气候不断变暖,我国玉米产区的异常高温天气现象的出现频率越来越高,对玉米正常生产带来越来越严重的危害。 

  1、 高温对玉米产量影响的途径和方式

  1.1、光合强度下降,呼吸强度增加,干物质积累减少

在高温条件下,光合蛋白酶的活性降低,叶绿体结构遭到破坏,引起气孔关闭,从而使光合作用减弱。另一方面,在高温条件下呼吸作用增强,呼吸消耗明显增多,使干物质积累量明显下降。 

有试验表明,当田间CO2浓度为200~300ppm,气温30℃时,玉米光合强度为50毫克CO2/分米2•小时;当气温上升到40℃时,光合强度减弱至35~40毫克/分米2•小时。即高温比适温条件下的光合强度降低20%~30%。 

另据报道,玉米受38℃~39℃胁迫3小时之后,光合效率下降70%,热胁迫停止1小时以后,光合效率仍然低40%,即使在20℃的环境中保养6小时,光合效率仅能恢复至65%。说明38℃~39℃的高温胁迫时间越长,植株受害就越严重,愈难恢复。随着胁迫强度的提高,能够恢复的程度就越低,恢复所用的时间也越长。 

  1.2、对生殖器官功能的影响

  1.2.1、对雄穗和花粉的伤害

在孕穗至散粉的整个过程中,高温都可能对玉米雄穗产生伤害。当气温持续高于35℃~36℃时不利于花粉形成,开花散粉受阻,表现在雄穗分枝变小、数量减少,小花退化,花药瘦瘪,花粉活力降低,受害的程度随温度升高和持续时间延长而加剧。当温度超过38℃时雄穗不能开花,散粉受阻。正在散粉期间的雄穗在38℃高温下胁迫3天后便完全停止散粉。 

  另据观察,通常能够正常散粉的植株在38℃以上高温胁迫下不散粉,但是在适温环境中可以恢复散粉,但恢复所用的时间因材料而异。研究还发现,在散粉结束后仍然有相当一部分花粉留在花药中没有散出,这可能是由于高温胁迫使雄穗小花、花药甚至花粉完全脱水不能恢复正常功能所致。 

在高温胁迫玉米雄穗发育至开花散粉的过程中,对某些玉米品种来说,部分不育过程是不可恢复的,这就使玉米生产特别是种子生产过程中的结实率大幅度下降,对生产造成巨大影响,严重的会造成绝产。 

高温对花粉的影响:通常花粉粒在田间气候条件下,其活力只能保持5~6小时;8小时以后活力显著下降;24小时以后完全丧失活力。同时玉米花粉含水量只有60%,且保水力弱,在高温干燥环境下容易失水干瘪,一般散粉后1~2小时,花粉粒迅速失水,丧失活力而不能授粉。 

  1.2.2、对雌穗和花丝的影响

高温影响玉米雌穗的发育,使雌穗各部位分化异常,吐丝困难,或延缓雌穗吐丝或造成雌雄不协调,授粉结实不良。 

  自然条件下,抽丝后2-4天内接受花粉的能力最强,没有接受到花粉的花丝在抽丝6天后活力开始下降,12天后停止生长,逐渐枯萎。在高温条件下,雌穗吐出花丝后生长速率减慢,花丝容易失水枯萎,表面粘液减少,花丝寿命缩短,甚至丧失生活力,造成花粉在柱头上萌发困难,引起玉米授粉不良;或萌发后由于花丝不能供给充足的水分,导致花粉管到达子房的速度减慢,授粉后仅有少量受精,或受精后发育不良,最后结实率不高或子粒瘦瘪。 

  1.3、加速生育进程,缩短生育期

高温迫使玉米生育进程中各种生理生化反应加速,使各个生育阶段加快,在雌穗分化期能够缩短分化时间,雌穗分化数量明显减少,果穗明显变小。在生育后期高温使玉米植株过早衰亡,或结束生育进程提前进入成熟,使灌浆时间缩短,大大减少干物质积累量,使千粒重、容重、品质和产量大幅下降。

  1.4、高温易引发病害发生

夏播玉米在苗期处于生根期,抗不良环境能力较弱,若遇连续1 周高温干旱,就会降低玉米根系的生理活性,使植株生长较弱,抗病力降低,易受病菌侵染发生苗期病害。纹枯病菌菌丝适宜生长发育的温度较高,因此在较高的温度条件下,容易发生玉米纹枯病;玉米灌浆到蜡熟期,若遇到雨天过后突然转晴的高温高湿天气容易引发青枯病(茎基腐病)大流行,造成产量和品质降低。 

  2、预防与对策

  2.1、选育推广耐热品种,抵御高温伤害

研究表明,基因型间的耐热性有显著差异,这在玉米生产实践中已得到证实。因此,应筛选和种植高温条件下授粉结实良好、叶片短、直立上冲,叶片较厚、持绿时间长,光合积累率高的耐高温品种,这是抵御高温伤害的有效措施。一般含有四平头种质的品种耐热和耐湿性比较好,而部分在冷凉地区选育和含有热带种质的品种具有一定的风险,在高温易发区应当引起重视。 

为了培育耐高温、耐干旱的自交系和杂交种,要迎着逆境种植育种材料。在生产实践中,高温与干旱胁迫经常同时发生。为了选育耐高温和耐干旱的自交系与杂交种,应建立相应的抗逆鉴定圃。通过调节播种期,设法使玉米幼苗最敏感的发育时期遭遇高温和干旱胁迫。为了增加胁迫强度,在选育二环系的早代,施行高密度种植和严格控制灌溉显然是必要的措施。即使是鉴定杂交组合,也需要采取适当的高密度种植和控制环境的措施。夏季利用大型温室也可以达到鉴定种质耐高温能力和鉴定花粉活力的目的。

  2.2、因地制宜,调节播期,避开高温天气

在玉米生产上则要设法避开高温伤害。较长时间的持续高温,一般集中发生在7月中旬至8月上旬,春播玉米可在4月上旬适当覆膜早播,夏播玉米可推至6月中旬播种,使不耐高温的开花授粉期避开高温天气,减少对高温敏感的开花授粉期遭遇高温天气的几率,从而避免或减轻危害程度。

  2.3、人工辅助授粉,有效提高结实率

在高温干旱期间,玉米的自然散粉、授粉和受精结实能力下降,如果在开花散粉期遇到38℃以上持续高温天气,建议采用人工辅助授粉提高玉米结实率,减轻高温对作物授粉受精过程的影响。一般在早上8-10点采集新鲜花粉,用自制授粉器给花丝授粉即可,花粉要随采随用。制种田采用这种方法效果显著。 

  2.4、降低密度,采用宽窄行种植

在低密度条件下,个体间争夺水肥的矛盾较小,个体发育较健壮,抵御高温伤害的能力较强,能够减轻高温热害。采用宽窄行种植有利于改善通风透光条件、培育健壮植株,使植体耐逆性增强,从而免受高温伤害。 

  2.5、加强田间管理,营造田间小气候环境,提高植株耐热性,抵御高温伤害

通过加强田间管理,培育健壮的耐热个体植株,营造田间小气候环境,增强个体和群体对不良环境的适应能力,可有效抵御高温对玉米生产造成的危害。具体有如下几个方面: 

  2.5.1、科学施肥,重视微量元素的作用

以基肥为主,追肥为辅;重视有机肥,兼顾施用化肥;要注意氮、磷、钾平衡施肥(比例为3:2:1)。微量元素Zn、Cu、B 等对玉米生殖器官的发育有良好的促进作用, 特别是Zn、Cu元素,能增强花丝、花药的活力及抗高温、干旱能力。微量元素肥料可作为基肥施用,也可在喇叭口期间喷洒在叶面增强玉米耐热性。叶面喷肥既有利于降温增湿,又能补充作物生长发育必需的水分及营养,但喷洒时须增加用水量,降低喷洒浓度。另外,叶面喷施ABA、Ca2、SA和JA也可提高植株的耐热性。 

  2.5.2、苗期蹲苗进行抗旱锻练,提高玉米的耐热性

据周人纲等研究,亚致死温度条件下的热胁迫不但能表现出品种间的耐热性差异,而且可以使作物获得并提高耐热性。利用玉米苗期耐热性较强的特点,在出苗10—15天后进行20天的抗旱和耐热性锻炼,使其获得并提高耐热性,减轻玉米一生中对高温最敏感的花期对玉米结实的影响。 

  2.5.3、适期喷灌水,改变农田小气候环境

根据以往的气象资料,高温天气一般发生在7月中旬至8月初,在此期间灌水,可直接降低田间温度;同时,灌水后玉米植株获得充足的水份供应可以加大蒸腾作用,使冠层温度降低,从而有效降低高温胁迫程度,也可以部分减少高温引起的呼吸消耗,减免高温热害。有喷灌条件的可以利用喷灌将水直接喷洒在植株叶片,降温幅度可达2-3℃左右。 

  3、问题与建议

  利用品种本身的耐热性抵御高温胁迫是最经济有效的方式,选育和推广耐高温、耐干旱的品种是上策。 

耐热性是作物对高温环境的一种适应能力。高温伤害的同时常常伴随着干旱,而且干旱和高温对玉米的伤害症状有相似之处,不容易区分。因此对高温伤害的研究是个很复杂的事情,很难与干旱胁迫区分开。不同的品种在不同的生育阶段,在不同的环境条件下,其耐热性表现方式不同。针对不同胁迫方式和阶段,采取相应的对策,使玉米尽可能有效地适应气候变化以获得相对高产,是玉米科研和生产实践中需要认真研究和对待的问题。


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