论文部分内容阅读
摘要：为研究玉米苗期生长指标和叶片抗逆性对黄河泥沙充填复垦不同覆土厚度的响应，利用聚氯乙烯（PVC）管进行室内种植试验，设置7组不同的处理，每组设置3个平行。通过测定每组玉米苗期的株高、茎粗、叶面积指数、叶绿素含量、过氧化物酶（POD）活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、丙二醛（MDA）含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、相对含水率、细胞膜透性和游离脯氨酸含量等指标，研究不同覆土厚度下玉米苗期的生长发育状况。结果表明，除全覆土（CK）处理外，随着覆土厚度的增加，玉米苗期株高、叶绿素含量、叶面积指数整体呈增加趋势，茎粗整体呈降低趋势；玉米苗期POD、CAT、SOD活性、细胞膜透性以及游离脯氨酸、可溶性糖、MDA含量整体均表现出降低趋势，可溶性蛋白含量、相对含水率均整体呈上升趋势，综合分析可知，适宜玉米苗期生长的最优覆土厚度为60～80 cm，从而为引黄河泥沙充填复垦工程确定最优覆土厚度提供一定的参考价值。
关键词：黄河泥沙；充填复垦；覆土厚度；玉米苗期；生长特征；抗逆性
中图分类号： TD88；S156文献标志码： A
文章编号：1002-1302（2017）14-0068-06
煤炭是我国最主要的能源，占一次能源消费的70%左右[1-2]。同时，我国也是世界第一煤炭生产国，2013年的煤炭产量达到36.8亿t，占世界煤炭产量的47.4%[3]。我国96%左右的煤炭产量来自于地下开采，且多采用走向长壁全部垮落法管理顶板，土地下沉系数大，地下开采破坏土地占煤炭开采破坏土地的91%[4]，因此采煤沉陷地复垦在我国矿区土地复垦中占有重要的地位。充填复垦技术可以最大程度地将沉陷土地恢复为耕地，且能很快恢复地力，尤其在高潜水位地区充填复垦是采煤塌陷地恢复地力的主要措施[5]。胡振琪等利用某些矿区邻近黄河的地理位置优势，提出引黄河泥沙充填复垦技术，对黄河泥沙用作采煤沉陷地的充填复垦材料的可行性和黄河泥沙充填复垦技术流程等进行了阐述[6]，该技术既可为采煤沉陷地充填复垦提供足够的充填材料，又能缓解黄河下游黄河泥沙的危害，是一举两得的举措。黄河泥沙充填层通体无结构，质地较粗，透水性好，保水性差，足够的覆土厚度是黄河泥沙充填复垦技术应用的前提。设计一个既经济又能保证后期农作物生长的覆土厚度，对于土壤资源有限的地区具有十分重要的意义。目前，国内外对充填复垦最优覆土厚度的研究主要集中在粉煤灰55～70 cm[7]、煤矸石70 cm[8]等方面，而对引黄河泥沙充填复垦最优覆土厚度的研究还鲜有报道。因此，本研究选择黄河下游山东济宁大路口乡段的表土、心土和黄河泥沙作为研究对象，进行室内种植试验，分析玉米苗期生长特性和抗逆性对覆土厚度的响应，从而优选黄河泥沙充填复垦覆土厚度，以期为黄河泥沙充填复垦的推广提供参考。
1材料与方法
1.1材料准备
覆土厚度优选试验于2013年在中国矿业大学（北京）温室内进行，土壤采自黄河附近常年耕种农田，黄河泥沙取自输送至充填复垦施工现场的泥沙。将表土、心土和黄河泥沙在室内进行风干、去杂、过筛，测定其理化性质。表土的pH值为7.53，电导率为104.67 μS/cm，有机质含量为24.81 g/kg，全氮含量为0.96 g/kg，有效磷含量为98.41 mg/kg，速效钾含量为227.00 mg/kg，碱解氮含量为30.33 mg/kg，土壤质地为黏土；心土的pH值为8.10，电导率为154.77 μS/cm，有机质含量为14.64 g/kg，全氮含量为0.52 g/kg，有效磷含量为 59.56 mg/kg，速效钾含量为114.00 mg/kg，碱解氮含量为16.04 mg/kg，土壤质地为粉黏土；黄河泥沙的pH值为7.77，电导率为48.27 μS/cm，有机质含量为4.09 g/kg，全氮含量为0.01 g/kg，有效磷含量为20.48 mg/kg，速效钾含量为 54.33 mg/kg，堿解氮含量为4.96 mg/kg，质地为沙土。建模试验材料为直径16 cm的PVC管，底部为20 cm×20 cm的PVC板，并在其上均匀布设6个直径为1.5 cm的圆孔，底部铺设1层定性滤纸。按当地常年耕种土壤的容重，分层填装土柱，层间进行打毛处理。试验用土柱在玉米播种前1个月一次性装好，充分定量灌水使其自然沉实，备用[9]。
1.2试验设计
覆土厚度优选试验的土柱模型模拟黄河泥沙直接充填复垦农田中“上土下沙”的特征[10]，共设7个处理：覆土厚度分别为0 cm（CT-0）、20 cm（CT-20）、40 cm（CT-40）、60 cm（CT-60）、70 cm（CT-70）、80 cm（CT-80）及全土柱90 cm（CK），每个处理设置3个重复。其中，CT-40、CT-60、CT-70、CT-80、CK等5个处理中设计表土厚度为30 cm，其余覆土为心土。试种作物根据研究区实地情况，选种玉米，品种为当地种植广泛的农化101。将土柱表层0～20 cm表土与底肥充分混匀后装入PVC管中，底肥为尿素2.23 g/kg，磷酸二氢钾1.5 g/kg，种植期间不追肥。玉米生长期间，采用称质量法监测土壤含水量，当土壤水分不足时及时补充水分。
1.3测定项目与方法
待玉米种植后14 d左右进行试验分析，测试的指标包括植物生长指标[株高、茎粗、叶面积指数和叶片叶绿素含量（SPAD值）]、抗逆性指标[相对含水率、过氧化物酶（POD）活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、丙二醛（MDA）含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、细胞膜透性和游离脯氨酸含量]。
玉米的株高是植株整体伸直由土层表面的颈部到顶部的距离[11]，采用卷尺直接量测法；茎粗测定每株近地面处的茎粗，采用游标卡尺测量法[12]；叶面积指数采用间接系数法[13]；叶片的叶绿素含量用SPAD-502型叶绿素测定仪进行测定[14]，同种处理多次测量取平均值。 POD活性采用愈创木酚染色法测定，SOD活性采用氮蓝四唑（NBT）光化还原法测定，CAT活性采用紫外吸收法測定[15]，游离脯氨酸含量采用磺基水杨酸水浴提取茚三酮显色法测定[16]，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法测定[17]，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250显色法[18]，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[19]，细胞膜透性采用外渗电导法测定[20]，叶片相对含水率[21]按公式RWC=（鲜质量-干质量）/（饱和质量-干质量）×100%计算。
1.4统计分析
采用SPSS 19.0统计分析软件对试验数据进行差异显著性分析（Duncans multiple range test方法，α=0.05，n=3），利用Origin Pro 8.5软件绘制图表。
2结果与分析
2.1不同覆土厚度对玉米苗期生长特性的影响
2.1.1株高和茎粗的变化趋势
株高、茎粗受植物自身生理特性和生长环境条件的双重制约[22]。不同覆土厚度下，玉米苗期株高、茎粗的变化趋势如图1所示。随着覆土厚度的增加，玉米苗期株高整体呈上升趋势。其中，CT-20、CT-40与CT-0处理之间无显著性差异，当覆土厚度达到60 cm时，玉米苗期株高显著增加，分别比CT-0、CT-20、CT-40处理增加22.70%、36.24%、15.47%，但与CT-70、CT-80、CK处理无显著性差异。这可能是因为覆土厚度与干旱胁迫呈负相关，玉米苗期受到干旱胁迫越重，持续时间越长，受到的影响就越严重，植株就越矮[23]。除全覆土（CK）处理外，随着覆土厚度的增加，玉米苗期茎粗整体呈降低趋势，各个处理之间没有显著性差异。CT-60、CT-40处理的茎最粗，CT-70、CT-80处理的茎最细，最粗茎与最细茎相差0.03 cm，差异不显著。与全覆土（CK）处理相比，玉米茎粗最大相差 008 cm，最小相差0.05 cm，差异不显著。这可能是因为干旱胁迫越严重，玉米茎越细[24]，但玉米苗期生长量小，对水分、营养物质的需求量也小，因而差异不明显。
2.1.2叶面积和叶绿素的变化趋势
叶片是植物进行光合作用的重要器官，叶面积指数对玉米光合产物的生产有重要作用[25]。叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，其含量的多少影响着对光能的吸收和能量的转换[26]。叶面积指数和叶片功能期受土壤水分含量的影响[27]。由图1可知，随着覆土厚度的增加，玉米苗期叶面积指数总体呈增长趋势。其中，全覆土（CK）处理的叶面积指数最大，无覆土（CT-0）处理时最小。除全覆土（CK）处理外，CT-70处理的叶面积指数最大，比CT-0、CT-20、CT-40、CT-60、CT-80处理分别高38.07%、37.92%、2.50%、7.47%、17.07%。随着覆土厚度的增加，玉米苗期叶绿素含量整体呈增加趋势。当覆土厚度达到40 cm时，叶绿素含量明显增多，分别比CT-0、CT-20处理高22.30%、7.35%，但与CT-60、CT-80处理之间无显著性差异。在全覆土处理（CK）下，叶绿素含量达到最大，显著高于其他处理（P<0.05）；CT-70与CT-0、CT-20处理之间无显著性差异，但分别较CT-60、CT-80处理显著降低13.03%、16.63%。这可能是因为在受到干旱胁迫时，植物会降低叶片的生长速度来维持叶片中正常的叶绿素含量，干旱胁迫越严重，叶面积指数增长速度越慢[28]。
不同覆土厚度对玉米的影响最终体现在植株的生长上[29]。杜彩艳等的研究结果表明，干旱胁迫抑制了玉米植株的生长，减小了玉米叶面积指数[30]。窦超银等的研究结果表明，玉米各生育阶段的干旱胁迫会导致植株矮化，生长发育受阻[31]。齐健等的研究结果表明，干旱胁迫影响植物的生长和生理过程，导致叶面积指数减小，叶绿素含量降低[25]。本研究结果表明，除全覆土（CK）处理外，随着覆土厚度的增加，玉米苗期株高、叶绿素含量、叶面积指数整体呈增加趋势，茎粗整体呈降低趋势。这可能是因为覆土厚度直接影响玉米获取的水分含量，当处于薄覆土条件时，抑制了玉米苗期的生长。当覆土厚度为60～70 cm时，玉米苗期株高比覆土0、20、40 cm 时更优，且差异显著，茎粗与覆土0、20、40 cm时相比有差异，但差异不显著；当覆土厚度为70 cm时，叶面积指数与覆土0、20 cm 差异显著；当覆土厚度不低于40 cm（覆土70 cm 除外）时，玉米苗期叶绿素含量比覆土0、20 cm时更优，且差异显著；当覆土厚度达到60 cm及其以上时，株高、茎粗和叶面积指数的差异不显著，叶绿素在覆土厚度为60、80 cm 无显著性差异。初步得出适宜玉米苗期生长的最优覆土厚度为60～80 cm。
2.2不同覆土厚度对玉米苗期抗逆性的影响
2.2.1酶活性变化趋势
植物对于逆境伤害的主要生理响应特征之一就是植物体内会通过启动相应的自由基清除剂来有效防范这种伤害，其中SOD是细胞膜系统的保护酶，能提高植物对逆境的抗性[32]；POD是一种含铁的蛋白质，在植物呼吸代谢中起重要作用[33]；CAT是抗氧化酶系统的重要组成，对细胞内H2O2的分解有重要作用[32]。SOD、POD和CAT膜保护酶相互协调共同清除体内多余的氧自由基，以减轻或防止植物细胞膜受到伤害[34]。
不同覆土厚度下，玉米苗期POD、SOD、CAT活性变化趋势如图2所示。随着覆土厚度的增加，POD活性呈降低趋势。CT-0处理POD活性显著高于其他处理，分别为CT-20、CT-40、CT-60、CT-70、CT-80、CK处理的1.33、1.47、1.5、1.86、2.12、3.64倍；CT-70、CT-80处理之间无显著性差异，但与CT-20、CT-40、CT-60处理呈显著性差异（P<0.05）；在全覆土（CK）处理下，POD活性达到最小，显著低于其他处理（P<0.05）。随着覆土厚度的增加，玉米苗期SOD活性呈降低趋势，CT-0处理显著高于CT-70、CT-80、CK处理，分别为它们的1.26、1.32、1.32倍；CT-70、CT-80与CK处理之间无显著性差异，与CT-20、CT-40、CT-60处理有差异，但差异不显著。随着覆土厚度的增加，玉米苗期CAT活性呈降低趋势，CT-0处理的CAT活性分别为CT-20、CT-40、CT-60、CT-70、CT-80、CK处理的1.09、1.17、14、1.47、1.62、1.68倍；CT-60与CT-70、CT-70与CT-80之间无显著性差异，但都与CT-20、CT-40处理之间差异显著（P<0.05）；CT-60与CK处理之间差异显著，CT-70、CT-80与CK之间有差异，但差异不显著。不同覆土处理的POD、SOD、CAT活性表现不同，POD活性变化幅度最大，CAT次之，SOD最小。这可能是因为POD、SOD、CAT等3种酶适应水分胁迫的特点不同，玉米POD、CAT对水分胁迫的反应均比SOD敏感[35-36]，因此SOD活性的变化趋势不明显。
关键词：黄河泥沙；充填复垦；覆土厚度；玉米苗期；生长特征；抗逆性
中图分类号： TD88；S156文献标志码： A
文章编号：1002-1302（2017）14-0068-06
煤炭是我国最主要的能源，占一次能源消费的70%左右[1-2]。同时，我国也是世界第一煤炭生产国，2013年的煤炭产量达到36.8亿t，占世界煤炭产量的47.4%[3]。我国96%左右的煤炭产量来自于地下开采，且多采用走向长壁全部垮落法管理顶板，土地下沉系数大，地下开采破坏土地占煤炭开采破坏土地的91%[4]，因此采煤沉陷地复垦在我国矿区土地复垦中占有重要的地位。充填复垦技术可以最大程度地将沉陷土地恢复为耕地，且能很快恢复地力，尤其在高潜水位地区充填复垦是采煤塌陷地恢复地力的主要措施[5]。胡振琪等利用某些矿区邻近黄河的地理位置优势，提出引黄河泥沙充填复垦技术，对黄河泥沙用作采煤沉陷地的充填复垦材料的可行性和黄河泥沙充填复垦技术流程等进行了阐述[6]，该技术既可为采煤沉陷地充填复垦提供足够的充填材料，又能缓解黄河下游黄河泥沙的危害，是一举两得的举措。黄河泥沙充填层通体无结构，质地较粗，透水性好，保水性差，足够的覆土厚度是黄河泥沙充填复垦技术应用的前提。设计一个既经济又能保证后期农作物生长的覆土厚度，对于土壤资源有限的地区具有十分重要的意义。目前，国内外对充填复垦最优覆土厚度的研究主要集中在粉煤灰55～70 cm[7]、煤矸石70 cm[8]等方面，而对引黄河泥沙充填复垦最优覆土厚度的研究还鲜有报道。因此，本研究选择黄河下游山东济宁大路口乡段的表土、心土和黄河泥沙作为研究对象，进行室内种植试验，分析玉米苗期生长特性和抗逆性对覆土厚度的响应，从而优选黄河泥沙充填复垦覆土厚度，以期为黄河泥沙充填复垦的推广提供参考。
1材料与方法
1.1材料准备
覆土厚度优选试验于2013年在中国矿业大学（北京）温室内进行，土壤采自黄河附近常年耕种农田，黄河泥沙取自输送至充填复垦施工现场的泥沙。将表土、心土和黄河泥沙在室内进行风干、去杂、过筛，测定其理化性质。表土的pH值为7.53，电导率为104.67 μS/cm，有机质含量为24.81 g/kg，全氮含量为0.96 g/kg，有效磷含量为98.41 mg/kg，速效钾含量为227.00 mg/kg，碱解氮含量为30.33 mg/kg，土壤质地为黏土；心土的pH值为8.10，电导率为154.77 μS/cm，有机质含量为14.64 g/kg，全氮含量为0.52 g/kg，有效磷含量为 59.56 mg/kg，速效钾含量为114.00 mg/kg，碱解氮含量为16.04 mg/kg，土壤质地为粉黏土；黄河泥沙的pH值为7.77，电导率为48.27 μS/cm，有机质含量为4.09 g/kg，全氮含量为0.01 g/kg，有效磷含量为20.48 mg/kg，速效钾含量为 54.33 mg/kg，堿解氮含量为4.96 mg/kg，质地为沙土。建模试验材料为直径16 cm的PVC管，底部为20 cm×20 cm的PVC板，并在其上均匀布设6个直径为1.5 cm的圆孔，底部铺设1层定性滤纸。按当地常年耕种土壤的容重，分层填装土柱，层间进行打毛处理。试验用土柱在玉米播种前1个月一次性装好，充分定量灌水使其自然沉实，备用[9]。
1.2试验设计
覆土厚度优选试验的土柱模型模拟黄河泥沙直接充填复垦农田中“上土下沙”的特征[10]，共设7个处理：覆土厚度分别为0 cm（CT-0）、20 cm（CT-20）、40 cm（CT-40）、60 cm（CT-60）、70 cm（CT-70）、80 cm（CT-80）及全土柱90 cm（CK），每个处理设置3个重复。其中，CT-40、CT-60、CT-70、CT-80、CK等5个处理中设计表土厚度为30 cm，其余覆土为心土。试种作物根据研究区实地情况，选种玉米，品种为当地种植广泛的农化101。将土柱表层0～20 cm表土与底肥充分混匀后装入PVC管中，底肥为尿素2.23 g/kg，磷酸二氢钾1.5 g/kg，种植期间不追肥。玉米生长期间，采用称质量法监测土壤含水量，当土壤水分不足时及时补充水分。
1.3测定项目与方法
待玉米种植后14 d左右进行试验分析，测试的指标包括植物生长指标[株高、茎粗、叶面积指数和叶片叶绿素含量（SPAD值）]、抗逆性指标[相对含水率、过氧化物酶（POD）活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、丙二醛（MDA）含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、细胞膜透性和游离脯氨酸含量]。
玉米的株高是植株整体伸直由土层表面的颈部到顶部的距离[11]，采用卷尺直接量测法；茎粗测定每株近地面处的茎粗，采用游标卡尺测量法[12]；叶面积指数采用间接系数法[13]；叶片的叶绿素含量用SPAD-502型叶绿素测定仪进行测定[14]，同种处理多次测量取平均值。 POD活性采用愈创木酚染色法测定，SOD活性采用氮蓝四唑（NBT）光化还原法测定，CAT活性采用紫外吸收法測定[15]，游离脯氨酸含量采用磺基水杨酸水浴提取茚三酮显色法测定[16]，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法测定[17]，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250显色法[18]，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[19]，细胞膜透性采用外渗电导法测定[20]，叶片相对含水率[21]按公式RWC=（鲜质量-干质量）/（饱和质量-干质量）×100%计算。
1.4统计分析
采用SPSS 19.0统计分析软件对试验数据进行差异显著性分析（Duncans multiple range test方法，α=0.05，n=3），利用Origin Pro 8.5软件绘制图表。
2结果与分析
2.1不同覆土厚度对玉米苗期生长特性的影响
2.1.1株高和茎粗的变化趋势
株高、茎粗受植物自身生理特性和生长环境条件的双重制约[22]。不同覆土厚度下，玉米苗期株高、茎粗的变化趋势如图1所示。随着覆土厚度的增加，玉米苗期株高整体呈上升趋势。其中，CT-20、CT-40与CT-0处理之间无显著性差异，当覆土厚度达到60 cm时，玉米苗期株高显著增加，分别比CT-0、CT-20、CT-40处理增加22.70%、36.24%、15.47%，但与CT-70、CT-80、CK处理无显著性差异。这可能是因为覆土厚度与干旱胁迫呈负相关，玉米苗期受到干旱胁迫越重，持续时间越长，受到的影响就越严重，植株就越矮[23]。除全覆土（CK）处理外，随着覆土厚度的增加，玉米苗期茎粗整体呈降低趋势，各个处理之间没有显著性差异。CT-60、CT-40处理的茎最粗，CT-70、CT-80处理的茎最细，最粗茎与最细茎相差0.03 cm，差异不显著。与全覆土（CK）处理相比，玉米茎粗最大相差 008 cm，最小相差0.05 cm，差异不显著。这可能是因为干旱胁迫越严重，玉米茎越细[24]，但玉米苗期生长量小，对水分、营养物质的需求量也小，因而差异不明显。
2.1.2叶面积和叶绿素的变化趋势
叶片是植物进行光合作用的重要器官，叶面积指数对玉米光合产物的生产有重要作用[25]。叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，其含量的多少影响着对光能的吸收和能量的转换[26]。叶面积指数和叶片功能期受土壤水分含量的影响[27]。由图1可知，随着覆土厚度的增加，玉米苗期叶面积指数总体呈增长趋势。其中，全覆土（CK）处理的叶面积指数最大，无覆土（CT-0）处理时最小。除全覆土（CK）处理外，CT-70处理的叶面积指数最大，比CT-0、CT-20、CT-40、CT-60、CT-80处理分别高38.07%、37.92%、2.50%、7.47%、17.07%。随着覆土厚度的增加，玉米苗期叶绿素含量整体呈增加趋势。当覆土厚度达到40 cm时，叶绿素含量明显增多，分别比CT-0、CT-20处理高22.30%、7.35%，但与CT-60、CT-80处理之间无显著性差异。在全覆土处理（CK）下，叶绿素含量达到最大，显著高于其他处理（P<0.05）；CT-70与CT-0、CT-20处理之间无显著性差异，但分别较CT-60、CT-80处理显著降低13.03%、16.63%。这可能是因为在受到干旱胁迫时，植物会降低叶片的生长速度来维持叶片中正常的叶绿素含量，干旱胁迫越严重，叶面积指数增长速度越慢[28]。
不同覆土厚度对玉米的影响最终体现在植株的生长上[29]。杜彩艳等的研究结果表明，干旱胁迫抑制了玉米植株的生长，减小了玉米叶面积指数[30]。窦超银等的研究结果表明，玉米各生育阶段的干旱胁迫会导致植株矮化，生长发育受阻[31]。齐健等的研究结果表明，干旱胁迫影响植物的生长和生理过程，导致叶面积指数减小，叶绿素含量降低[25]。本研究结果表明，除全覆土（CK）处理外，随着覆土厚度的增加，玉米苗期株高、叶绿素含量、叶面积指数整体呈增加趋势，茎粗整体呈降低趋势。这可能是因为覆土厚度直接影响玉米获取的水分含量，当处于薄覆土条件时，抑制了玉米苗期的生长。当覆土厚度为60～70 cm时，玉米苗期株高比覆土0、20、40 cm 时更优，且差异显著，茎粗与覆土0、20、40 cm时相比有差异，但差异不显著；当覆土厚度为70 cm时，叶面积指数与覆土0、20 cm 差异显著；当覆土厚度不低于40 cm（覆土70 cm 除外）时，玉米苗期叶绿素含量比覆土0、20 cm时更优，且差异显著；当覆土厚度达到60 cm及其以上时，株高、茎粗和叶面积指数的差异不显著，叶绿素在覆土厚度为60、80 cm 无显著性差异。初步得出适宜玉米苗期生长的最优覆土厚度为60～80 cm。
2.2不同覆土厚度对玉米苗期抗逆性的影响
2.2.1酶活性变化趋势
植物对于逆境伤害的主要生理响应特征之一就是植物体内会通过启动相应的自由基清除剂来有效防范这种伤害，其中SOD是细胞膜系统的保护酶，能提高植物对逆境的抗性[32]；POD是一种含铁的蛋白质，在植物呼吸代谢中起重要作用[33]；CAT是抗氧化酶系统的重要组成，对细胞内H2O2的分解有重要作用[32]。SOD、POD和CAT膜保护酶相互协调共同清除体内多余的氧自由基，以减轻或防止植物细胞膜受到伤害[34]。
不同覆土厚度下，玉米苗期POD、SOD、CAT活性变化趋势如图2所示。随着覆土厚度的增加，POD活性呈降低趋势。CT-0处理POD活性显著高于其他处理，分别为CT-20、CT-40、CT-60、CT-70、CT-80、CK处理的1.33、1.47、1.5、1.86、2.12、3.64倍；CT-70、CT-80处理之间无显著性差异，但与CT-20、CT-40、CT-60处理呈显著性差异（P<0.05）；在全覆土（CK）处理下，POD活性达到最小，显著低于其他处理（P<0.05）。随着覆土厚度的增加，玉米苗期SOD活性呈降低趋势，CT-0处理显著高于CT-70、CT-80、CK处理，分别为它们的1.26、1.32、1.32倍；CT-70、CT-80与CK处理之间无显著性差异，与CT-20、CT-40、CT-60处理有差异，但差异不显著。随着覆土厚度的增加，玉米苗期CAT活性呈降低趋势，CT-0处理的CAT活性分别为CT-20、CT-40、CT-60、CT-70、CT-80、CK处理的1.09、1.17、14、1.47、1.62、1.68倍；CT-60与CT-70、CT-70与CT-80之间无显著性差异，但都与CT-20、CT-40处理之间差异显著（P<0.05）；CT-60与CK处理之间差异显著，CT-70、CT-80与CK之间有差异，但差异不显著。不同覆土处理的POD、SOD、CAT活性表现不同，POD活性变化幅度最大，CAT次之，SOD最小。这可能是因为POD、SOD、CAT等3种酶适应水分胁迫的特点不同，玉米POD、CAT对水分胁迫的反应均比SOD敏感[35-36]，因此SOD活性的变化趋势不明显。