漬害脅迫對不同耐濕性芝麻品種生長發育和產量的影響

張建濤，李國強*，周 萌，陳丹丹，陳志君，鄭國清

(1.河南省農業科學院農業經濟與信息研究所，河南 鄭州 450008; 2.河南省智慧農業工程技術研究中心，河南 鄭州 450008)

漬害脅迫對不同耐濕性芝麻品種生長發育和產量的影響

張建濤1,2，李國強1,2*，周 萌1,2，陳丹丹1,2，陳志君1，鄭國清1,2

(1.河南省農業科學院農業經濟與信息研究所，河南 鄭州 450008; 2.河南省智慧農業工程技術研究中心，河南 鄭州 450008)

【目的】為研究不同生育期漬害脅迫對不同耐濕性芝麻品種生長發育的影響?！痉椒ā吭谂柙栽囼灄l件下，以鄭芝13和鄭98N09為研究對象，研究了初花期和盛花期不同漬水時長對芝麻農藝性狀，干物質積累及產量構成的影響?！窘Y果】①漬害延緩芝麻生長發育，使芝麻葉齡，葉面積指數和葉綠素含量降低，品種間差異顯著，漬水時間越長，影響越大。②漬害抑制芝麻植株干物質的積累，使干物質向莖桿中轉運比例增大，減少了向生殖器官的轉運，容易形成秕籽，降低產量。③同一時期漬水時間越長，對芝麻產量構成的影響越大。漬水處理后，產量的降低主要是因為單株蒴數的降低引起的。不耐濕型品種鄭芝13的受漬害影響程度均大于耐濕型品種鄭98N09?！窘Y論】漬害影響芝麻的正常生長發育，漬害時間越長，影響越大，耐漬性品種較普通品種在遭受漬害時生長更好。

芝麻；漬水；生長發育；干物質積累；產量構成

【研究意義】芝麻(SesamumindicumL.)屬胡麻科一年生草本植物，是我國重要的油料作物。芝麻旺盛生長時期多集中在7-8月份，正值主產區雨季，易受高溫漬水的危害[1]。其中漬害脅迫嚴重危害我國甚至世界芝麻生產[2-5]，導致芝麻植株萎蔫、死株、產量和品質下降，嚴重時甚至絕收[6]。因此明確漬害對芝麻形態和生理性狀的影響，量化漬害脅迫下芝麻生長發育、同化物生產與分配、籽粒發育及產量形成等動態特征，對于解決因漬害導致的芝麻產量大幅下降的問題具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】王文泉[7-8]等研究了大田淹水條件下不同品種芝麻形態、光合生理、生物量及產量變化。張海洋等[9]利用2個野生品種，對芝麻抗漬育種做了初步的研究。孫建等[10]對不同芝麻品種的耐濕性做了綜合評價，并在此基礎上研究了濕害對不同生育時期芝麻的影響。張根峰等[11-12]研究了不同生育期漬水對不同基因型芝麻以及盛花期不同漬澇時間對不同基因型芝麻生理指標和產量性狀的影響。趙貴元等[13]從不同種植方式入手，闡明了盛花期濕害脅迫對不同種植方式芝麻影響的差異?？梢?，漬害對不同生育時期不同芝麻品種生長發育狀況、光合特性以及產量等的研究已有報道，但是關于不同漬害時長對不同生育時期芝麻生長及產量形成的影響卻鮮有報道?！颈狙芯壳腥朦c】本研究于初花期和盛花期設置不同漬水時長，從芝麻生理生態指標、干物質積累與分配、籽粒產量及產量構成等方面，研究漬害脅迫對不同芝麻品種的影響?！緮M解決的關鍵問題】旨在探明漬害脅迫下芝麻生長發育和產量形成規律，最終為芝麻生產力預測、漬害評估和預警提供定量依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2013年夏季在河南省農業科學院現代農業科技試驗示范基地(北緯35°00′，東經113°41′)進行。根據丁霞等[14]研究結果，選擇對濕害敏感品種鄭芝13和耐濕品種鄭芝98N09為供試材料。采用盆栽試驗，盆栽用土選用大田耕層土壤，自然風干過篩后與肥料充分混勻裝盆。每盆(盆內徑22 cm，高17 cm)裝土10 kg，每千克風干土N、P2O5、K2O含量分別為0.15、0.10、0.15 g。施氮量為7.5 kg/666.7m2，施磷量為2.3 kg/666.7m2，施鉀量為6.7 kg/666.7m2。

以不同耐濕性品種為主區，設2個水平：鄭芝13和鄭98N09；不同漬水時期為副區，設2個水平：初花期漬水和盛花期漬水；不同漬水時長為裂區，設4水平：漬水0、12、24、36 h。每個漬水處理有15盆。于7月1日播種，9月30日收獲。于初花期和盛花期下午18時，將盆移入水池中進行漬水處理，水面高于盆1～2 cm，到達漬水時間后將盆移出水池。植株出苗后開始間苗，三葉期時定苗，每盆3株，其它管理措施與大田生產相同。

1.2 測定內容和方法

定苗后在每小區中間行選3株表現一致，長勢良好的植株定株觀察，每隔3～5 d觀察記錄葉片的出生狀況，直至收獲做最后一次調查。其他管理措施與大田生產相同。

從出苗后第15天(7月22日)開始取樣，每次間隔4～5 d，每次取樣5株；漬水后，從漬水后第2天開始取樣，每次間隔4～6 d，每次2株。芝麻全生育期共取樣13次。主要觀測指標：葉齡、單葉面積、葉綠素含量，蒴果數、各器官干物質重和產量，并于成熟期收獲拷種。

1.3 數據處理及統計分析方法

采用Excel和Spss等軟件分析數據，采用Sigmaplot繪圖。

漬害指數WI用公式(1)計算[15]，其中，T為處理值，C為對照值，WI值越大，表明作物受到漬水的危害越大。

WI=(1-T/C)×100

(1)

2 結果與分析

2.1 漬水對芝麻生長發育的影響

2.1.1 漬水對葉齡的影響 由圖1可見，鄭芝13和鄭98N09葉齡的生長曲線總體都呈慢-快-慢的“S”型曲線，葉齡增長速率在盛花期時達到峰值，隨后緩慢下降。

初花期和盛花期漬水處理前，2品種各處理葉齡差異不顯著，漬水處理后，2品種各漬水處理葉齡明顯低于對照。隨著芝麻生長，各漬水處理與對照差異越來越大，初花期于苗后第52天至收獲，盛花期于苗后第70天至收獲，各漬水處理與對照差異極顯著(P<0.01)。

不同漬水時長對葉齡影響不同，初花期和盛花期漬水時間對2品種葉齡影響程度均表現為： 36 h> 24 h> 12 h，漬水時間越長，對葉齡影響越大。

2.1.2 漬水對葉面積指數的影響 由圖2可知，2芝麻品種葉面積指數曲線均表現為先上升后下降的單峰曲線，CK組峰值處于盛花期，初花期和盛花期各漬水處理峰值分別處于出苗后第42和61天。

初花期漬水處理后，2品種各漬水處理葉面積指數先于對照達到最大值，其后隨著生育期的推移逐漸開始減小，在盛花期與對照差異最大，出苗后第51天至收獲，2品種各漬水處理較對照差異極顯著(P<0.01)。

盛花期漬水處理后，2品種各處理葉面積指數達到最大值，此后急劇下降，出苗后第70天至收獲，2品種各漬水處理較對照差異極顯著(P<0.01)。

漬水影響了植株葉片的正常生長，使其早衰脫落，導致葉面積指數減小，且減小程度隨漬水時長的延長而增大，初花期和盛花期2品種不同漬水時間處理均表現為：漬水36 h>漬水24 h>漬水12 h。

CK表示漬水0 h，Web-12h，Web-24h，Web-36h分別表示初花期漬水12，24，36 h；Wfb-12h，Wfb-24h，Wfb-36h分別表示盛花期漬水12，24，36 h?！癗S”代表差異不顯著；“*”代表5 %水平差異顯著；“**”代表1 %水平差異極顯著。下同圖1 漬水對不同品種芝麻葉齡的影響Fig.1 Effect of waterlogging stress on leaf age of different sesame cultivars

2.1.3 漬水對芝麻葉綠素含量的影響 由圖3可知，鄭芝13和鄭98N09葉綠素含量變化曲線均先升后降，在盛花期時葉綠素含量最高。

初花期漬水后，各處理葉綠素含量經歷2個階段的變化。第1階段為漬水后至盛花期，2品種各處理葉綠素含量隨生育期推進逐漸增加，但是各漬水處理明顯低于對照，并且隨生育期推進，差異逐漸增大，在盛花期差異達到極顯著。第2階段為盛花期后，各處理葉綠素含量逐漸降低，各漬水處理與對照差異越來越大，一直呈極顯著差異狀態。

圖2 漬水不同品種芝麻葉面積指數的影響Fig.2 Effect of waterlogging stress on LAI of different sesame cultivars

圖3 漬害脅迫下不同品種芝麻葉綠素含量的影響Fig.3 Effect of waterlogging stress on SPAD value in different sesame cultivars

Table 1 Dry matter of above-ground apparatus and the ratio of above-ground dry matter to total dry matter of two sesame cultivars under waterlogging stress in mature period

品種Cultivars處理Treatment莖Stem葉Leaf蒴果Capsule干重(g/株)占干重(%)干重(g/株)占干重(%)干重(g/株)占干重(%)總干重(g/株)Total漬害指數(%)WI鄭芝13CK31.01a41.942.74a3.7141.57a54.3575.32aWEB-12h17.36c54.822.26b7.3522.05cd38.0541.67d59.61WEB-24h15.09c60.021.86c7.1218.25de32.6235.20e65.80WEB-36h11.11d64.861.08de6.9514.83e28.2027.02f76.82WFB-12h24.45b42.132.31b3.8832.70b53.9959.46b22.29WFB-24h23.29b46.811.18d2.3724.72c49.5849.19c33.41WFB-36h22.53b58.500.74e1.7620.66cd45.9845.93c37.88鄭98N09CK32.42a39.842.57a3.1546.38a57.0081.37aWEB-12h17.80c61.911.84b6.4027.56cd36.7347.20d56.06WEB-24h16.54c65.951.10c4.3921.44de29.6739.08e64.26WEB-36h15.06c66.080.86c3.7719.87e30.1435.79e68.30WFB-12h28.05b45.012.51a3.7335.03b54.3765.59b18.38WFB-24h27.49b48.851.34bc2.3828.44c50.5457.27c29.62WFB-36h26.61b54.670.80c1.5925.33cde46.4854.74c33.96FC25.89**5.31**21.53**56.02**T92.92**58.71**58.71**176.35**C×T1.233.31*0.230.61

注：①表中F指F檢驗，C指品種間，T指處理間，*和**分別表示在0.05水平和0.01水平差異顯著；同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著，下同。②漬害指數計算對象為總干重。

Note: (i)Frepresents theFtest, C and T represent cultivar and treatment, respectively, ‘*’ and ‘**’ stand for significance at the 0.05 and 0.01 levels，respectively; The different letters in same column represent significant difference at 0.05 level，the same as below. (ii) Waterlogging index for the total dry weight.

盛花期漬水后，2品種各處理葉綠素含量從最大值迅速下降，漬水處理較對照下降更快，漬水時間越長，葉綠素含量下降越快。漬水前，各處理與對照差異不顯著，漬水后，鄭芝13各處理與對照先于鄭98N09達到極顯著水平。

2.2 漬水對干物質積累與分配的影響

由表1可知，正常生長的CK成熟期芝麻莖、葉、蒴果干重所占比例依次為：蒴果>莖>葉片。2品種各漬水處理較對照地上部各器官干重下降，漬水時間越長，干重下降越多。不同耐濕型芝麻品種間和不同漬水時長處理間莖、葉、蒴果干重均達到極顯著差異(P<0.01)，并且葉干重品種和處理互作差異顯著(P<0.05)。除鄭98N09 WFB-12h葉干重處理外，其余各處理較對照表現出差異顯著(P<0.05)。

初花期漬水改變了各器官占總干重的比例，各漬水處理莖、葉、蒴果干重所占比例依次為：莖>蒴果>葉片。各漬水處理莖干重和葉干重占總干重的比例均高于CK，蒴果干重占總干重比例低于CK。隨著漬水時間的延長，莖，葉干重所占比例逐漸增加，蒴果占總干重的比例逐漸降低。說明初花期漬水使干物質增加向莖的分配，減少向蒴果的分配。

盛花期漬水同樣降低了各器官干物重，但是各漬水處理莖、葉、蒴果干重所占比例大小順序與CK處理相同。各漬水處理莖干重和蒴果占總干重的比例與初花期漬水處理相同，表現為莖干重所占比例高于CK，蒴果干重所占比例低于CK；葉干重占總干重比例則表現為WFB-12h高于CK，WFB-24h和WFB-36h均低于CK。

2.3 漬水對產量構成的影響

由表2可知，不同耐濕性芝麻品種間和處理間單株蒴數，每蒴粒數，單株千粒重，單株產量，均達到極顯著差異(P<0.01)；單株千粒重和單株產量各漬水處理較對照均表現出顯著差異(P<0.05)。

除盛花期漬水12 h處理外，其余漬水處理均顯著低于CK。在初花期漬水處理中，單株蒴數最小的為鄭芝13 WEB-36h，為CK組的61.1 %，比鄭98N09 WEB-36h低了11.4 %；在盛花期漬水處理中，鄭芝13 WFB-36h(83.5 %)比鄭98N09(86.5 %)低了3 %。

鄭芝13 WEB-24h、WEB-36h、WFB-24h、WFB-36h和鄭98N09 WEB-36h、WFB-24h、WFB-36 h顯著低于CK。初花期漬水，鄭芝13 3個時長處理間差異不顯著，鄭98N09 12與36 h處理間差異顯著，說明初花期不同時長漬水對每蒴粒數影響沒有差異。盛花期漬水，2品種3個時長處理間差異顯著，對2品種影響最大的均為 WFB-36h處理，說明盛花期不同時長漬水對每蒴粒數影響差異較大，漬水時間越長，每蒴粒數越低。

表2 不同生育期漬水對2芝麻品種產量和產量構成因素的影響

注：括號內數字為處理/對照的相對數，漬害指數計算對象為單株產量。

Note: The number in brackets = (treatment/control), waterlogging index for the yield.

初花期漬水36 h后，鄭芝13 的單株千粒重下降為CK組的90.9 %，鄭98N09的單株千粒重下降為CK組的92.4 %。盛花期漬水36 h后，鄭芝13 的單株千粒重下降為CK組的90.4 %，鄭98N09的單株千粒重下降為CK組的91.8 %。初花期和盛花期漬害均會降低芝麻單株千粒重，但相同漬水時長情況下，對單株千粒重影響不大。

單株產量是反應漬水對芝麻影響最直觀的指標，初花期漬水后，漬害指數最大的均為36 h處理，分別為鄭芝13(46.33)>鄭98N09(36.53)。盛花期漬水后，漬害指數最大的同樣為36 h處理，分別為鄭芝13(35.81)>鄭98N09(30.29)，耐漬型品種鄭98N09漬害指數小于鄭芝13，芝麻受漬害程度隨漬害時間延長而加深。

3 討 論

作物遭受漬害脅迫時，不僅能量代謝途徑和生理過程發生改變，而且細胞結構、形態特征及產量也發生一系列的變化[16-17]。漬澇條件下，植物體生長減慢，葉片減少、葉面積急劇下降[18]。王文泉等[7-8]研究表明漬害導致芝麻單株蒴數減少，葉綠素含量降低，干物質積累減少，產量降低.對千粒重影響不顯著。孫建等[2]研究結果表明盛花期漬害導致芝麻單株蒴數和單株籽粒干重等降低。本研究結果表明，漬害后芝麻葉齡、葉面積指數、葉綠素含量、干物質積累分配和植株最終產量等都顯著下降，這與前人研究結果一致[11-12]。不同作物對漬害的敏感時期不同，芝麻在初花至終花期對漬害最為敏感，苗期受影響最小[12]。本研究結果表明，芝麻不同生育時期漬害處理，對葉齡，葉面積指數，葉綠素含量，干物質積累和產量構成的影響均較為顯著，并且同一生育時期，漬害時間越長，影響越大，此結果與王文泉等[7]研究結果一致。

不同耐濕性芝麻品種對漬害脅迫的響應各不相同。潘華等[19]研究結果表明不同基因型芝麻受到漬害后，葉片相對電導率，葉片含水量，葉片保水力變化存在較大差異。孫建等[10]研究結果顯示不同芝麻品種耐濕性不同。本研究表明，受到漬害脅迫后，耐濕品種鄭98N09的葉齡，葉面積指數，葉綠素含量，株蒴數，每蒴粒數，單株千粒重，單株產量均較敏感品種鄭芝13漬害指數低。

漬水抑制了芝麻的生長，隨漬水時間的延長，芝麻葉齡、葉面積指數、葉綠素含量、地上部干物質積累量均明顯下降。漬水后，芝麻莖干重占總干重比例升高，葉片和蒴果干重所占比例降低，可見漬害減少了物質向葉片和生殖器官的轉移，不利于產量的形成。漬害降低了芝麻單株蒴數、每蒴粒數、單株千粒重，最終降低了單株產量，且減產幅度隨漬水時間的延長而增大。不耐濕型品種鄭芝13 的受漬害程度均大于耐濕型品種鄭98N09。

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EffectsofWaterloggingStressonGrowingDevelopmentandYieldofSesameCultivarswithDifferentWaterloggingTolerance

ZHANG Jian-tao1,2, LI Guo-qiang1,2*, ZHOU Meng1,2, CHEN Dan-dan1,2, CHEN Zhi-jun1, ZHENG Guo-qing1,2

(1.Agricultural Economy & Information Research Institute, Henan Academy of Agricultural Sciences, Henan Zhengzhou 450008, China; 2.Henan Engineering and Technology Research Center for Intelligent Agriculture, Henan Zhengzhou 450008, China)

【Objective】The present paper aims to study the effects of waterlogging stress on growing development and different waterlogging tolerance of sesame cultivars.【Method】The pot experiment at early blooming and full blooming stages of sesame with different waterlogging time treatments was carried out, and two sesame varieties with different levels of waterlogging tolerance were used to investigate the effects of the waterlogging time on their growth, dry matter accumulation and yield components. 【Result】(i)Waterlogging delayed sesame growth and development and reduced the LAI and chlorophyll content, there were significantly different between two varieties, and the longer the waterlogging was, the greater the effect was.(ii)Waterlogging restrained sesame plant dry matter accumulation, increased transport ratio of dry matter to stem, reduced the transportation to the reproductive organs, generated abortive seeds and resulted in a diminished yield.(iii) The longer the waterlogging was, the greater the effect on yield components in same growth period was. Production reduced mainly due to the number of capsule decreased after waterlogging. The no-waterlogging tolerance variety Zhengzhi13 had a great waterlogging effect than waterlogging tolerance variety Zheng98N09.【Conclusion】Waterlogging affected the normal growth of sesame, the longer the waterlogging was, the greater the effect was, and the growth of waterlogging resistance varieties was better than that of ordinary varieties when suffered to waterlogging.

Sesame; Waterlogging; Growth and development; Dry matter accumulation; Yield components

1001-4829(2017)5-1194-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.5.036

2016-05-15

國家自然科學基金青年基金(31301239)

張建濤(1986-)，男，河南沈丘人，碩士研究生，助理研究員，主要從事農業信息技術研究，E-mail: zhangjt88@163.com,*為通訊作者：李國強，E-mail:gqli@hnagri.org.cn。

S435.653

A

(責任編輯 陳 虹)