为探究灌水定额对盐碱地玉米光合特性及产量形成的影响，以‘先玉1225’为试验材料，采用裂区试验设计，设置中度(全盐量3.39~4.59 g/kg，S₁)和轻度(1.36~2.57 g/kg，S₂)盐碱为主区，5100(W₁)、4350(W₂)、3600(W₃)、2850(W₄)、2100 m³/hm²(W₅)灌水定额为副区，在玉米拔节期、大喇叭口期、开花期和灌浆期测定净光合速率(Pₙ)、气孔导度(Gₛ)、蒸腾速率(Tᵣ)、胞间CO₂(Cᵢ)、相对叶绿素含量(SPAD)及光合代谢酶等指标，通过方差分析、相关性分析和主成分综合分析探究各指标与产量的关系。结果表明：增加灌溉量可优化不同盐碱地玉米光合参数，SPAD、Pₙ、Tᵣ、Gₛ随灌溉量增加呈上升趋势，Cᵢ则相反;S₁的W₃玉米SPAD较其他处理高5.35%~14.59%，S₂的W₂玉米SPAD高1.09%~9.64%;光合酶活性方面，S₁和S₂的W₂处理PEPC和Rubisco活性均显著高于其他处理;产量与SPAD、Pₙ、Tᵣ、Gₛ和Rubisco活性呈极显著正相关(P<0.01)，与PEPC呈显著相关(P<0.05)，与Cᵢ呈负相关;主成分分析显示S₁和S₂各处理综合得分均为W₂>W₁>W₃>W₄>W₅。结论：宁夏玉米产区盐碱地最佳灌水量为4350 m³/hm²。
关键词
灌水定额;盐碱地;产量;光合特性;玉米
论文《灌水定额对不同程度盐碱地玉米光合特性及产量的影响》发表在《中国农业大学学报》，版权归《中国农业大学学报》所有。本文来自网络平台，仅供参考。
1 引言
宁夏回族自治区多为半干旱区，土壤盐渍化问题突出，玉米作为当地主要粮食作物，对水分需求敏感，水分状况直接影响其生理功能与产量。盐碱条件下，灌水量对作物光合作用及产量影响显著，合理灌溉是提升盐碱地玉米种植效率、促进农业可持续发展的关键。
现有研究表明，盐碱胁迫会抑制玉米光合作用，加速叶片衰老，而灌溉可促进叶绿素含量提升、增强光合关键酶活性，缓解盐碱胁迫负面影响。但关于灌水定额对盐碱地玉米产量形成及光合特性影响的系统研究较为缺乏。本研究通过田间试验，分析不同灌水处理下盐碱地玉米光合特性及产量变化，旨在为宁夏盐碱地玉米灌溉管理策略优化提供参考。
2 材料与方法
2.1 试验地概况
试验于2023年4-10月在宁夏石嘴山市平罗县西大滩试验地(38°84'23.8"N，106°40'33.6"E，海拔1180 m)进行。该地属中温带干旱气候，年均气温8.0~8.3℃，年降雨量160~190 mm，蒸发量约893 mm，无霜期153~170 d。试验地0-40 cm土壤为盐碱土，质地沙壤土，肥力较低，中度盐碱(S₁)0-20 cm全盐量4.59 g/kg，轻度盐碱(S₂)0-20 cm全盐量2.57 g/kg。
2.2 供试材料
玉米品种为‘先玉1225’(宁审玉20190015);氮肥为普滋苗生物刺激素型高氮水溶肥(总养分≥45 g/100 g)，磷肥为磷酸二氢铵(N+P₂O₅+K₂O≥73 g/100 g)，钾肥为中化氯化钾(KCl≥62 g/100 g)。
2.3 试验设计
采用裂区试验设计，主区为盐碱程度(S₁：中度，S₂：轻度)，副区为5个灌水定额(W₁：5100、W₂：4350、W₃：3600、W₄：2850、W₅：2100 m³/hm²)，每个处理重复3次，共30个小区，小区面积66 m²(12.0 m×5.5 m)，小区间设1.0 m过道，周围设0.5 m保护行。玉米采用宽窄行种植(窄行40.0 cm、宽行70.0 cm)，种植密度90000株/hm²，灌溉方式为滴灌。
2.4 测定项目及方法
光合参数：在拔节期、大喇叭口期、开花期、灌浆期，用LI-COR 6400便携式光合仪测定Pₙ、Gₛ、Cᵢ、Tᵣ，用SPAD502叶绿素仪测定SPAD值，用试剂盒测定PEPC和Rubisco活性。
产量及构成因素：9月21日收获，随机选取10穗考种，测量穗重、穗粒重、百粒重等，计算理论产量。
数据分析：用Excel 2016整理数据，Origin 2022进行方差分析、相关性分析和主成分分析。
3 结果与分析
3.1 盐碱及灌溉定额对玉米SPAD的影响
S₁和S₂中，玉米SPAD随生育期推进呈增长趋势，灌浆期达峰值。大喇叭口期，S₁的W₃玉米SPAD最高，较其他处理高5.35%~14.59%;S₂的W₂玉米SPAD最高，高1.09%~9.64%。开花期和灌浆期，S₁和S₂的SPAD均表现为W₂显著高于其他处理(P<0.05)。盐碱与灌溉互作对灌浆期SPAD有极显著影响(P<0.01)，对大喇叭口期有显著影响(P<0.05)。
3.2 盐碱及灌溉定额对玉米光合参数的影响
Pₙ：S₁和S₂中，Pₙ随生育期增长，灌浆期达峰值。拔节期，S₁的W₂玉米Pₙ较其他处理高25.00%~148.83%，S₂的W₂高4.80%~66.70%;灌浆期，S₂的W₂ Pₙ显著高于其他处理(P<0.05)。
Cᵢ：S₁和S₂中，Cᵢ随生育期增长，W₅处理Cᵢ显著高于其他处理(P<0.05)，开花期S₁的W₅较其他处理高9.97%~38.91%，S₂的W₅高26.01%~47.89%。
Gₛ和Tᵣ：两者随灌溉量增加呈上升趋势，随生育期推进增长，灌浆期达峰值。大喇叭口期，S₁的W₁ Gₛ较其他处理高15.96%~152.68%，S₂的W₂高12.31%~120.60%;S₂的W₃ Tᵣ较其他处理高1.40%~41.89%。
3.3 盐碱及灌溉定额对玉米光合酶的影响
S₂的PEPC和Rubisco活性显著高于S₁(P<0.05)。开花期和灌浆期，S₁的W₂玉米PEPC活性较其他处理高10.84%~53.33%和12.95%~118.06%，Rubisco活性高19.57%~71.87%;S₂的W₂ PEPC活性高23.81%~105.94%，Rubisco活性高1.75%~28.89%。盐碱和灌溉互作对PEPC活性有极显著影响(P<0.01)，对Rubisco活性在开花期极显著(P<0.01)、灌浆期显著(P<0.05)。
3.4 盐碱及灌溉定额对玉米产量的影响
S₂中各灌溉处理产量均显著高于S₁(P<0.05)。S₂的W₂产量最优，较其他处理高4.20%~31.34%;S₁的W₁产量最高，高5.45%~46.84%。回归拟合显示，S₁灌水量与产量呈S形曲线关系，S₂呈二次函数关系。
3.5 相关性及主成分分析
不同盐碱条件下，产量与SPAD、Pₙ、Gₛ、Tᵣ和Rubisco活性呈极显著正相关(P<0.01)，与PEPC呈显著正相关(P<0.05)，与Cᵢ呈负相关。主成分分析中，S₁的第一主成分贡献率84.9%，第二主成分9.1%;S₂的第一主成分贡献率84.7%，第二主成分7.5%;S₁和S₂的W₂综合得分均最高。
4 讨论
叶片SPAD反映叶绿素含量与光合作用强弱，本研究中W₂处理下玉米SPAD值最优，说明适宜灌水量可通过稀释土壤盐分、改善水分状况提升叶绿素含量。盐碱胁迫会抑制玉米光合作用，而W₂处理通过优化Pₙ、Gₛ等光合参数，缓解了盐胁迫负面影响，这与合理灌水促进气孔开放、增强叶肉细胞光合作用的研究结论一致。
光合酶活性是影响碳同化效率的关键，W₂处理下PEPC和Rubisco活性显著提升，表明适宜灌溉可激活光合酶活性，促进有机物质合成与积累。产量与光合参数及光合酶活性的相关性分析证实，优化光合特性是提升盐碱地玉米产量的重要途径。综合来看，4350 m³/hm²的灌水定额可实现玉米高产与节水的平衡。
5 结论
轻度和中度盐碱条件下，灌溉定额4350 m³/hm²(W₂)可显著提升玉米叶片SPAD、Pₙ、Tᵣ、Gₛ，降低Cᵢ，提高Rubisco和PEPC活性，缓解盐碱胁迫对光合作用的抑制，促进产量提升。玉米产量与SPAD、Pₙ、Tᵣ、Gₛ及Rubisco活性呈极显著正相关，与PEPC活性呈显著正相关，与Cᵢ呈负相关。因此，宁夏玉米产区盐碱地最佳灌水量为4350 m³/hm²。
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