摘要
在全球气候变暖的背景下，地表温度普遍升高，气候波动性增强，极端天气发生频率增加，给农业生产造成巨大的损失。近年来，夏季高温天气频发。尤其是2022年，受强副热带高压影响，全国出现大面积高温天气，高温热害成为影响夏玉米产量形成和生长发育的主要因素之一。生产中，高温和干旱往往相伴发生，高温干旱复合发生的频率增加。不同生育时期高温干旱对夏玉米的生长发育影响不同，且植株地上部和地下部对高温和干旱的响应不同。针对以上问题，于2021-2022年期间，在山东农业大学玉米科技创新园和作物生物学国家重点实验室进行试验，选用登海605(DH605)为试验材料，在三叶期(V3)、大喇叭口期(V12)、抽雄期(VT)三个生育时期，设置高温(T)、干旱(D)、高温干旱复合胁迫(T-D),胁迫处理时间持续6d,以正常水分和自然温度为对照(CK)。通过系统研究高温干旱对夏玉米叶片光合荧光特性、衰老特性、根系生长发育等方面的影响，探明不同生育时期高温、干旱及其复合胁迫对夏玉米生长发育的影响及其生理机制，以期为夏玉米的抗逆稳产提供理论依据。主要研究结果如下: 1、产量及其构成因素 不同生育时期T、D和T-D处理后夏玉米产量显著降低。V3时期逆境处理后较CK分别降低3.2％、5.5％和10.9％;V12时期逆境处理后分别降低10.2％、8.3％和17.7％;VT时期逆境处理后分别降低68.6％、11.5％和74.3％。由此可知，T-D处理后夏玉米产量降低幅度大于T、D单一胁迫，且VT时期影响最大，V12时期次之，V3时期最小。逆境处理后产量的降低主要是由于穗粒数显著减少。其中，V3时期T、D和T-D处理的穗粒数较CK分别减少4.6％、4.5％和11.0％;V12时期处理后穗粒数较CK分别减少9.7％、9.6％和17.7％;VT时期处理后穗粒数较CK分别减少69.3％、13.2％和71.8％。可见，不同生育时期T-D处理后穗粒数的降幅大于T、D单一胁迫，T处理后穗粒数的减少幅度大于D处理。 2、干物质积累与分配 不同生育时期T、D和T-D处理后夏玉米干物质积累量降低，且T-D处理对干物质积累的影响最大。V3、V12和VT时期T-D处理的干物质积累量较CK分别降低33.8％、12.8％和23.0％。此外，T、D和T-D处理显著降低了籽粒占总干物质的比例，增加了营养器官茎、叶的比例。V3、V12和VT时期T处理的籽粒占比较CK分别降低10.9％、12.2％和44.4％,D处理分别降低7.8％、9.5％和7.3％,T-D处理分别降低6.7％、13.5％和46.8％。 3、光合和荧光特性 不同生育时期T、D和T-D处理后夏玉米叶片的叶面积指数、SPAD、光合色素含量、碳代谢关键酶活性显著降低，叶绿体结构被破坏，光合色素含量降低，净光合速率下降，降低了光合性能。此外，T-D处理后初始荧光(Fo)显著升高，最大荧光(Fm)、最大光化学效率(Fv/Fm)和光合性能指数(PIABs)显著降低。V3、V12和VT时期T-D处理后Fo较CK分别升高17.9％、22.2％和18.5％;Fm较CK分别降低12.9％、17.7％和16.2％;Fv/Fm较CK分别降低3.4％、3.8％和9.8％,说明PSII活性中心受损，活性降低，线性电子传递受阻，光能利用率降低。 4、叶片衰老特性 不同生育时期T、D和T-D处理对夏玉米叶片抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量降低，过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子(O2-)和丙二醛(MDA)含量升高，其中T-D处理后变化幅度最大。V3、V12和VT时期T-D处理的可溶性蛋白含量较CK分别降低23.1％、11.5％和23.2％;MDA含量较CK分别升高28.5％、77.2％和35.3％;H2O2含量较CK分别升高37.1％、37.8％和24.0％;O2-含量较CK分别升高35.1％、41.0％和14.2％。 5、根系生长发育 不同生育时期T、D和T-D处理后夏玉米根系的根长、根表面积、根体积和根尖数均显著降低，且T-D处理的影响最大。V3、V12和VT时期T-D处理的根长较CK分别降低37.7％、30.3％和41.2％;根表面积较CK分别降低44.6％、40.8％和43.0％;根体积较CK分别降低43.6％、49.0％和48.8％;根尖数较CK分别降低50.6％、44.6％和60.3％。此外，T-D处理降低了根系吸收面积和活跃吸收面积。V3、V12和VT时期T-D处理的根系吸收面积较CK分别降低26.6％、41.6％和44.7％;活跃吸收面积较CK分别降低25.6％、41.5％和44.6％。其中，生育前期逆境胁迫主要是抑制根系建成，而生育后期逆境胁迫主要是加速根系衰老，导致根干重降低。
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