旱涝急转对皖北地区夏玉米生长发育的影响实验研究

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在全球气候变化的背景下,近年来新型旱涝事件——旱涝急转事件呈广发频发态势,如何应对这种极端气候变化所带来的挑战,尤其是对农业生产带来的挑战,成为亟待解决的问题。国内外对农田系统的研究多集中于单一胁迫及旱后复水方向,而旱涝急转则是干旱和洪涝短时间共存,对作物的影响不同于其他胁迫事件,因此,旱涝急转对农田系统的影响还需进一步探讨。
  本研究基于安徽省蚌埠市五道沟水文水资源实验站,通过分析皖北地区的旱涝急转特性,设置了四种旱涝急转情景(轻旱轻涝、中旱轻涝、轻旱中涝、中旱中涝),针对夏玉米两个关键生育期(幼苗-拔节期和抽雄-灌浆期)分别进行实验。研究内容主要分析夏玉米根、茎、叶及果实等对旱涝急转事件的响应,重点研究旱涝急转发生后根系的生长特征,并结合土壤含水量,对旱涝急转下土壤-夏玉米组合单元进行深度剖析,进一步揭示其影响机理。研究结果如下:
  (1)旱涝急转事件主要影响夏玉米细根(0<D≤0.5mm)生长。中旱中涝结束后短期内对浅层根系生长最为不利,在夏玉米成熟期,旱涝急转(中涝)处理下显著降低夏玉米根系中20cm层的根尖数,而旱涝急转(轻涝)处理下反而能提高20cm层根尖数。从整个生育期来看,幼苗-拔节期发生旱涝急转对根系生长影响最大,导致后期根系生长停滞,而抽雄-灌浆期发生旱涝急转对根系影响较小,此时主要影响40cm层的根系。
  (2)在生育期内,夏玉米株高在幼苗-拔节期迅速增大,在抽雄期达到最大值,之后趋于稳定。实验中发现旱涝急转下夏玉米株高有升高趋势,茎粗有变细趋势。
  (3)在生育期内,夏玉米的叶面积指数在幼苗期较小,拔节期迅速增大,抽雄期达到最大值,然后开始下降。实验中发现夏玉米经历旱涝急转事件将会导致最大叶面积指数降低,并提前出现。
  (4)夏玉米在不同生育期遭遇旱涝急转均会造成不同程度的减产:幼苗-拔节期发生旱涝急转比抽雄-灌浆期发生旱涝急转减产风险更大,旱涝急转(中涝)处理下夏玉米减产风险高于旱涝急转(轻涝)处理。幼苗-拔节期发生旱涝急转导致夏玉米减产主要是由于细根数量降低,后期根系活力和数量降低;抽雄-灌浆期发生旱涝急转减产的主要原因是40cm层的根数量降低。旱涝急转下夏玉米产量和品质与根系密切相关,尤其是40cm层的根系。
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