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談玉米抗旱性的研究進展
摘要： 干旱是導(dǎo)致我國玉米產(chǎn)量波動的主要原因。受溫室效應(yīng)的影響，水資源短缺問題日益突出，為此，國內(nèi)外對玉米抗性研究越來越重視。依據(jù)有關(guān)資料，介紹了國內(nèi)外玉米抗旱性研究進展情況。關(guān)鍵詞： 玉米抗旱性；研究進展；抗旱指標(biāo)
干旱與水資源短缺已成為世界農(nóng)業(yè)和社會發(fā)展的制約因素。在我國，灌溉用水占國內(nèi)水資源用量的80%左右，農(nóng)業(yè)實際利用自然降水的比率不到10%，農(nóng)業(yè)灌溉水的有效利用率只有30%～40%（遠低于發(fā)達國家的50%～70%）。我國玉米種植面積2 400萬公頃，50%以上種植在東北、西北、西南地區(qū)依靠自然降水、缺水的旱地上。這些地區(qū)年降水量200~600mm不等，有些地方蒸發(fā)量大，水分流失快，且降水變率很大，玉米生長發(fā)育對水分的需要滿足率低，年際間不穩(wěn)定。對玉米帶地區(qū)氣象資料和玉米產(chǎn)量的相關(guān)分析得出，干旱是導(dǎo)致我國玉米產(chǎn)量波動的主要原因，同時受溫室效應(yīng)的影響，水資源短缺的問題將愈來愈突出。因此，國內(nèi)外對玉米抗性研究越來越重視，開展了許多相關(guān)的研究。玉米的抗旱性是指玉米對干旱的適應(yīng)性和抵抗能力，即在土壤干旱或大氣干燥條件下，玉米所具有受傷害最輕、產(chǎn)量下降最少的能力。進行玉米抗旱性的研究，首先有賴于對玉米抗旱性的科學(xué)而準(zhǔn)確地評價，即鑒定其抗旱能力的大小。近年來，許多學(xué)者圍繞此方面工作開展了大量研究，現(xiàn)據(jù)有關(guān)文獻資料進行介紹。
1玉米水分虧缺研究
這一研究是玉米生理需水與自然降水的結(jié)合，從而計算出玉米生長的水分差額�；罴毎脑|(zhì)水分含量在80%以上時才能順利進行各種生理生化活動，玉米一生多處于高溫季節(jié)，消耗水較多，春玉米一生耗水量約為2 985~3 660m3/hm2；適宜玉米生長的全年降水量一般為500~1 000mm，生長期間最少也要有250mm的降水量，且分布均勻，才能滿足玉米不同生育期的要求；有些學(xué)者指出玉米全生育期耗水3 000~4 500m3/hm2，而我國大部分玉米主要生產(chǎn)區(qū)要么降水量不夠，要么分布不均勻，在多數(shù)地區(qū)，水分虧缺對作物的影響是經(jīng)常存在的，嚴(yán)重影響了作物的生長發(fā)育。冷石林、韓世峰認(rèn)為，北方旱地春玉米全生育期農(nóng)田水分虧缺量為36.1~136.3mm，農(nóng)田水分滿足率為69.1%~92.2%，但全生育期不同時期水分虧缺表現(xiàn)不同，有的還相當(dāng)嚴(yán)重。
2玉米抗旱生理生化指標(biāo)研究
干旱抑制了玉米的生長發(fā)育，是由于對植株的生理生化過程和新陳代謝的明顯作用，學(xué)者們對在水分脅迫下的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理生化過程研究較多，以期找出抗旱鑒定指標(biāo)，指導(dǎo)品種選育工作。
（1）形態(tài)結(jié)構(gòu)。主要分地上部分和地下部分，地上部分如株高、莖粗、生育進度、葉面積、葉片形態(tài)、蠟質(zhì)層厚度、氣孔密度、表皮細胞形狀、輸導(dǎo)組織、雌雄穗形態(tài)、開花受精以及籽粒發(fā)育、干物質(zhì)積累動態(tài)等。Sullivan、Westgate、Shussler、鮑巨松等分別研究分析了干旱對玉米籽粒發(fā)育、生長及同化物利用的影響；地下部分的根系是直接感受水分信號并吸收土壤水分，一些人研究了根冠比、根系發(fā)育、根層分布、根長、根粗和根導(dǎo)管等；戴俊英認(rèn)為中度水分脅迫對玉米不同品種各生育時期均有抑制作用，苗期適度干旱可促進根系生長，這一研究在小麥、高粱、水稻等作物上都有報道。
（2）生理生化過程。研究指出，水分不足嚴(yán)重阻礙了作物生化過程中的吸收過程，并在根系活力、氣孔行為、葉片水勢、葉綠素含量、細胞膜透性、膜傷害、脯氨酸含量、ABA的積累、光合作用、滲透調(diào)節(jié)、酶活性等特性上進行了研究。
干旱對作物的影響廣泛而深刻，其影響著玉米的光合作用、呼吸作用、水分和營養(yǎng)的吸收運輸?shù)雀鞣N生理過程，玉米品種間在抗旱性方面所表現(xiàn)的差異，都有相應(yīng)的生理生化基礎(chǔ)。目前，許多學(xué)者對于玉米抗旱性鑒定的生理生化指標(biāo)做了大量研究，比較一致的研究結(jié)果表明，干旱條件下葉片水勢、葉片相對含水量、氣孔擴散阻力、蒸騰速率、離體葉片抗脫水能力、外滲電導(dǎo)率、ABA（脫落酸）含量、SOD（超氧化物歧化酶）活性、MDA（丙二醛）含量、還原性酶活性、滲透調(diào)節(jié)能力等可作為玉米抗旱性鑒定評價指標(biāo)。
造成玉米干旱的外界因素很多，玉米的抗旱性又是多種生理生化綜合作用的結(jié)果。因此，有人認(rèn)為在進行玉米抗旱性鑒定時，不能使用單一的生理生化指標(biāo)，而應(yīng)該對多個指標(biāo)進行綜合鑒定，依綜合值對玉米品種的抗旱性進行評價較為科學(xué)。侯建華提出用5級評分法對各項指標(biāo)的測定值進行定量表示，經(jīng)過權(quán)衡分配計算綜合評價值，依綜合評價值評價品種的抗旱性，其綜合評定出的結(jié)果與實際情況較接近。趙可夫曾嘗試用9項單一指標(biāo)，按分組分級半定量的方法，推算綜合指標(biāo)—抗旱系數(shù)。用抗旱系數(shù)對4種作物營養(yǎng)生長期抗旱性的高低進行綜合評價。其結(jié)果與農(nóng)民的經(jīng)驗、其他學(xué)者的研究結(jié)果一致。張寶石的研究表明，依據(jù)某一指標(biāo)對不同玉米基因型進行鑒定的結(jié)果可靠性較低，依據(jù)多個指標(biāo)（保水能力、游離脯氨酸累積量、相對電導(dǎo)率、
MDA含量等）進行綜合性鑒定的結(jié)果可靠性高，用綜合指標(biāo)對玉米品種的抗旱性進行評價比較準(zhǔn)確，但同時需測定多項指標(biāo)，試驗工作量大，試驗消耗增加。
3玉米抗旱與生育時期研究
對玉米不同生育時期的耐旱性研究，探討了玉米在不同地區(qū)生育時期的水分敏感程度，認(rèn)為玉米苗期適度干旱可促進根系生長，且表現(xiàn)出較強的抗旱能力；營養(yǎng)生長期輕度干旱不會造成最終葉面積的減少，只是延長生長；在性器官形成期（拔節(jié)期至吐絲期）受干旱影響最重，也是對產(chǎn)量影響最大的時期，此期干旱嚴(yán)重阻礙了雌雄穗的分化、花絲花粉的發(fā)育，造成植株矮、果穗小、授粉不良、籽粒敗育率高、有效穗粒少、穗粒重低及生物產(chǎn)量、經(jīng)濟產(chǎn)量、經(jīng)濟系數(shù)下降；灌溉期干旱造成植株早率、葉片功能期縮短且光合作用效率低，不能很好地進行灌溉，影響籽粒的品質(zhì)，百粒重降低。
綜上所述，玉米抗旱性是在水分脅迫下，體內(nèi)細胞在結(jié)構(gòu)上及生理生化過程發(fā)生一系列適應(yīng)性改變后的結(jié)果。由于高等植物的抗性是受基因控制的復(fù)雜過程，植物的基因多樣性決定了植物對干旱的適應(yīng)也是多樣的。故對玉米抗旱性，宜采用一系列生理生化指標(biāo)，結(jié)合形態(tài)學(xué)指標(biāo)及產(chǎn)量指標(biāo)，才能做出客觀、真實的評價。
針對水資源短缺，玉米的抗旱性圍繞形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化指標(biāo)、產(chǎn)量及基因型差異，從不同層次、不同角度進行了大量的研究工作，對玉米適應(yīng)干旱的反應(yīng)和機理及抗旱性差異和遺傳有了基本認(rèn)識，但現(xiàn)在的研究仍存在一些不足，對玉米耐干旱的研究多集中在研究某個過程的機理，而對玉米在保證一定限度產(chǎn)量的情況下，各個時期最低需水量，即最佳水分利用效率研究少。因此，要重視干旱水分脅迫對玉米生產(chǎn)的影響，在玉米抗旱性鑒定研究中，要注重指標(biāo)的普遍適應(yīng)、經(jīng)濟方便、特征明顯、易操作，可直接應(yīng)用于指導(dǎo)大
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