





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (6): 1203-1216.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.06.005
周新杰(
), 任昊, 陈应龙, 张吉旺, 赵斌, 任佰朝, 刘鹏, 王洪章(
)
收稿日期:2025-08-04
接受日期:2026-02-14
出版日期:2026-03-16
发布日期:2026-03-24
通信作者:
联系方式:
周新杰,E-mail:zxj15588514389@163.com。
基金资助:
ZHOU XinJie(
), REN Hao, CHEN YingLong, ZHANG JiWang, ZHAO Bin, REN BaiZhao, LIU Peng, WANG HongZhang(
)
Received:2025-08-04
Accepted:2026-02-14
Published:2026-03-16
Online:2026-03-24
摘要:
【目的】在全球气候变化大背景下,极端降雨天气频发导致农田渍涝灾害加剧,严重制约了玉米的高产稳产。本研究旨在揭示过氧化钙对渍涝农田土壤氧环境和夏玉米根系形态及产量形成的调控机制,为渍涝逆境下玉米抗逆稳产栽培提供理论支撑。【方法】2023—2024年夏玉米生长季,在山东农业大学黄淮海区域(山东)玉米技术创新中心开展田间试验。试验选用登海605(DH605)为供试品种,采用完全随机区组设计。在夏玉米三叶期人工模拟田间渍涝环境,设置施用过氧化钙(CaO2)与不施用(CK)2个处理。系统研究施用过氧化钙对0—40 cm土层土壤氧气含量、玉米根系形态(总根长、总根表面积、总根体积、根干重)、叶面积指数(LAI)、SPAD(叶绿素相对含量)值、气体交换参数(净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr))、地上部干物质积累量、籽粒灌浆特征及产量形成的影响。【结果】两年平均结果显示,在渍涝条件下,施用过氧化钙明显改善了土壤氧环境。自处理开始至结束后10 d共10次的测定中,0—20和20—40 cm土层氧气含量均值较CK分别提升7.38%和7.44%。根系形态发生显著变化,开花期总根长、总根表面积、总根体积和根干重较CK分别增加了51.63%、44.10%、39.81%和51.98%;冠层光合性能显著增强,最大LAI和开花期SPAD值分别提高了11.28%和11.61%,开花期穗位叶Pn、Gs和Tr分别增加了23.84%、30.63%和85.99%。成熟期干物质积累量增加31.51%;籽粒灌浆参数优化,最大灌浆速率、平均灌浆速率、达到最大灌浆速率时的粒重和成熟期粒重较CK分别提高7.29%、7.29%、5.81%和6.24%。施用过氧化钙协同提高了穗粒数和千粒重,两年平均增幅达39.98%和5.00%,最终产量较CK提高50.77%。【结论】施用过氧化钙通过优化渍涝土壤氧环境、重塑根系形态、增强冠层光合并促进干物质积累,进而提升籽粒灌浆速率。该措施通过协同增加穗粒数和千粒重,显著提高了籽粒产量。本研究结果可为夏玉米苗期应对渍涝逆境、实现稳产增产提供一种新的农艺调控策略。
周新杰, 任昊, 陈应龙, 张吉旺, 赵斌, 任佰朝, 刘鹏, 王洪章. 过氧化钙对渍涝农田夏玉米根系形态及产量形成的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1203-1216.
ZHOU XinJie, REN Hao, CHEN YingLong, ZHANG JiWang, ZHAO Bin, REN BaiZhao, LIU Peng, WANG HongZhang. Effects of Calcium Peroxide on Root Morphology and Yield Formation of Summer Maize in Waterlogging Farmland[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(6): 1203-1216.
表1
施用过氧化钙对渍涝胁迫夏玉米根系形态的影响"
| 年份 Year | 处理 Treatment | 根系干重 Root dry weight (g/plant) | 总根长 Total root length (m/plant) | 总根表面积 Total root surface area (dm2/plant) | 总根体积 Total root volume (cm3/plant) |
|---|---|---|---|---|---|
| 2023 | CK | 6.58±1.32b | 44.92±0.77b | 22.72±2.11b | 144.63±13.87b |
| CaO2 | 9.56±0.55a | 70.33±2.54a | 34.58±1.41a | 195.56±12.00a | |
| 2024 | CK | 6.00±0.17b | 64.84±2.84b | 33.27±2.23b | 140.57±1.89b |
| CaO2 | 9.52±0.55a | 95.12±1.52a | 45.23±0.83a | 202.99±11.09a | |
| ANOVA | 年份 Year (Y) | ns | ** | ** | ns |
| 处理 Treatment (T) | ** | ** | ** | ** | |
| Y×T | ns | ns | ns | ns |
表3
施用过氧化钙对渍涝胁迫夏玉米籽粒灌浆参数的影响"
| 年份 Year | 处理 Treatment | 生长曲线方程 Growth curve parametric equation | 相关系数 Correlation coefficients | Wmax (g/100 grains) | Gmax (g/100 grains·d) | Gave (g/100 grains·d) | P (d) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2023 | CK | y=29.41/(1+69.35e-0.15x) | 1.00 | 14.70±0.17b | 1.08±0.03b | 0.66±0.02b | 40.94±1.51a |
| CaO2 | y=30.75/(1+84.63e-0.15x) | 1.00 | 15.38±0.30a | 1.16±0.01a | 0.71±0.01a | 39.78±1.18a | |
| 2024 | CK | y=25.50/(1+113.03e-0.19x) | 0.99 | 12.75±0.12b | 1.20±0.03b | 0.73±0.02b | 31.99±0.48a |
| CaO2 | y=27.30/(1+68.84e-0.19x) | 0.99 | 13.65±0.08a | 1.28±0.03a | 0.78±0.02a | 32.01±0.86a | |
| ANOVA | 年份 Year (Y) | ** | ** | ** | ** | ||
| 处理 Treatment (T) | ** | ** | ** | ns | |||
| 年份×处理 Y×T | ns | ns | ns | ns |
表4
施用过氧化钙对渍涝胁迫夏玉米产量构成因素和产量的影响"
| 年份 Year | 处理 Treatment | 公顷穗数 Ears number (×104 ears/hm2) | 穗粒数 Grains per ear | 千粒重 1000-grain weight (g) | 产量 Yield (t·hm-2) |
|---|---|---|---|---|---|
| 2023 | CK | 6.44±0.19a | 420.73±20.11b | 316.47±3.75b | 8.57±0.21b |
| CaO2 | 6.74±0.06a | 466.71±10.10a | 338.39±7.00a | 10.64±0.05a | |
| 2024 | CK | 6.15±0.17a | 275.93±23.22b | 268.06±1.69b | 4.54±0.30b |
| CaO2 | 6.26±0.17a | 466.42±35.10a | 276.28±2.34a | 8.06±0.50a | |
| ANOVA | 年份 Year (Y) | ** | ** | ** | ** |
| 处理 Treatment (T) | ns | ** | ** | ** | |
| Y×T | ns | ** | * | ** |
| [1] |
陈印军, 王琦琪, 向雁. 我国玉米生产地位、优势与自给率分析. 中国农业资源与区划, 2019, 40(1): 7-16.
|
|
|
|
| [2] |
白雪源, 张杰, 崔振岭, 王广进, 吕玉娇, 张福锁. 中低产田评价指标与主要方法研究进展. 土壤学报, 2023, 60(4): 913-924.
|
|
|
|
| [3] |
罗海平, 王妍华, 朱勤勤. 生态安全视阈下的我国粮食安全问题: 态势及风险防控. 农业经济, 2018(11): 3-5.
|
|
|
|
| [4] |
李继军, 陈雅慧, 周志华, 王艺瑾, 姚璇, 郭亮. 植物对涝渍胁迫的适应机制研究进展. 植物科学学报, 2023, 41(6): 835-846.
|
|
|
|
| [5] |
doi: 10.1126/sciadv.adi9325 |
| [6] |
doi: 10.1029/2020EF001801 |
| [7] |
doi: 10.3389/fpls.2022.1048227 |
| [8] |
王群, 赵向阳, 刘东尧, 闫振华, 李鸿萍, 董朋飞, 李潮海. 淹水弱光复合胁迫对夏玉米根形态结构、生理特性和产量的影响. 中国农业科学, 2020, 53(17): 3479-3495. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.17.006.
|
|
|
|
| [9] |
刘磊, 张斯梅, 张勇, 杨欣欣, 荣浩, 王军. 作物根通气组织形成机理及与抗逆境胁迫关系的研究进展. 植物科学学报, 2025, 43(3): 404-414.
|
|
|
|
| [10] |
doi: 10.1093/treephys/26.11.1413 |
| [11] |
doi: 10.1016/S2095-3119(19)62725-5 |
| [12] |
doi: 10.1016/j.cj.2022.06.003 |
| [13] |
弓雪, 刘亚利, 覃宏宇, 韦正乙, 周锦国, 钟昌松, 杨耀迥, 冀宇奇, 张述宽, 陈坤, 卢生乔. 玉米灌浆期淹水胁迫对籽粒品质的影响. 分子植物育种, 2024: 1-16. https://link.cnki.net/urlid/46.1068.S.20240219.1215.002.
|
|
|
|
| [14] |
任佰朝, 张吉旺, 李霞, 范霞, 董树亭, 赵斌, 刘鹏. 淹水胁迫对夏玉米籽粒灌浆特性和品质的影响. 中国农业科学, 2013, 46(21): 4435-4445. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.21.005.
|
|
|
|
| [15] |
李盼盼. 水淹胁迫下过氧化钙对玉米苗期生理生化特性的影响[D]. 泰安: 山东农业大学, 2022.
|
|
|
|
| [16] |
龚政. 不同玉米苗期抗涝性的综合评价[D]. 合肥: 安徽农业大学, 2022.
|
|
|
|
| [17] |
doi: 10.3389/fpls.2022.848989 |
| [18] |
方政, 陈平, 刘洋, 余前锋, 郑铱汛, 杨慧敏, 张立, 吕文英, 刘国光. Co2+/CaO2/草酸高级氧化体系降解水中SMT的机理研究. 环境科学学报, 2023, 43(3): 40-51.
|
|
|
|
| [19] |
doi: 10.1007/s10333-016-0562-y |
| [20] |
doi: S0304-3894(17)30325-4 pmid: 28525879 |
| [21] |
张保华, 陶宝先, 曹建荣, 刘子亭. 黄河下游不同质地潮土孔隙形态特征. 中国土壤与肥料, 2019(3): 8-14.
|
|
|
|
| [22] |
doi: 10.1016/S0167-1987(01)00205-7 |
| [23] |
刘蕾. 中国玉米根系生物量及空间分布特征[D]. 北京: 中国农业大学, 2016.
|
|
|
|
| [24] |
颜振良, 马建华, 姚章村. 治渍是三江平原治理的主攻方向. 水利科技与经济, 2005, 11(4): 225-228.
|
|
|
|
| [25] |
doi: 10.1007/s11738-007-0064-z |
| [26] |
doi: 10.1007/s42976-025-00713-9 |
| [27] |
李志霞, 秦嗣军, 吕德国, 聂继云. 植物根系呼吸代谢及影响根系呼吸的环境因子研究进展. 植物生理学报, 2011, 47(10): 957-966.
|
|
|
|
| [28] |
doi: 10.1186/s12864-017-4055-1 |
| [29] |
doi: 10.3389/fpls.2020.485932 |
| [30] |
doi: 10.1016/j.plaphy.2025.109744 |
| [31] |
罗裳, 王志远, 李长威, 蒋娜, 韩永亮, 荣湘民, 杨兰. 过氧化钙缓解冬油菜苗期渍害胁迫的效应研究. 浙江大学学报(农业与生命科学版), 2023, 49(4): 516-525.
|
|
|
|
| [32] |
doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.160660 |
| [33] |
马富亮, 符素华, 罗广惠. 东北典型黑土区坡耕地涝渍地土壤化学性状. 水土保持研究, 2017, 24(5): 51-54.
|
|
|
|
| [34] |
刘占军, 艾超, 徐新朋, 张倩, 吕家珑, 周卫. 低产水稻土改良与管理研究策略. 植物营养与肥料学报, 2015, 21(2): 509-516.
|
|
|
|
| [35] |
doi: 10.1016/j.soilbio.2012.10.022 |
| [36] |
徐瑞瑚, 杨礼茂. 江汉平原渍害田机理与地下排水治渍. 地域研究与开发, 1995, 14(4): 62-66.
|
|
|
|
| [37] |
高欣雨, 李丹丹, 李子旭, 李建华, 蔡泽江, 徐明岗. 土壤酸化胁迫下细菌和真菌的多样性差异与群落重构. 环境科学, 2025, 1-22. https://doi.org/10.13227/j.hjkx.202503077.
|
|
|
|
| [38] |
doi: 10.1007/s11104-025-07580-7 |
| [39] |
王佳宁, 徐祥玉, 李梦涛, 岳璐璐, 李佳莹, 赵书军, 童莉莎, 赵竹青. CaO2调控潜育化稻田CH4排放的动态特征及机制. 农业环境科学学报, 2025, 44(11): 2994-3004.
|
|
|
|
| [40] |
胡柯鑫, 董春华, 罗尊长, 谢宜, 周旋, 周孟瑜, 洪曦, 王玲玲. 不同释放速率过氧化钙对模拟潜育环境下稻田土壤理化特性的影响. 土壤, 2020, 52(4): 853-861.
|
|
|
|
| [41] |
侯俊, 徐洲, 张丁月, 朱建强. 增氧型复混肥提高土壤氧化还原电位促进水稻养分吸收. 植物营养与肥料学报, 2020, 26(8): 1546-1555.
|
|
|
|
| [42] |
doi: 10.3390/agronomy14061247 |
| [43] |
甄城, 漆栋良, 徐茵, 李继福, 朱建强, 赵姣, 刘凯文. 拔节期淹水与施氮量互作对春玉米生长和产量的影响. 灌溉排水学报, 2019, 38(S1): 1-5.
|
|
|
|
| [44] |
阮毅好, 窦航宇, 杜明雪, 孙为, 张颖蕾, 朱一鸣, 王淑兰, 王浩, 杨青华. 磷肥施用方式对夏玉米根系形态、磷素吸收及产量的影响. 玉米科学, 2025, 33(1): 104-113.
|
|
|
|
| [45] |
闫平. 人工增氧缓解番茄淹水胁迫的效应与机制[D]. 烟台: 鲁东大学, 2021.
|
|
|
|
| [46] |
胡继杰, 朱练峰, 钟楚, 林育炯, 张均华, 曹小闯, 禹盛苗,
doi: 10.16819/j.1001-7216.2017.6135 278 |
|
doi: 10.16819/j.1001-7216.2017.6135 278 |
|
| [47] |
|
| [48] |
|
| [49] |
doi: 10.1016/j.agwat.2019.03.054 |
| [50] |
武文明, 陈洪俭, 李金才, 魏凤珍, 王世济, 周向红. 氮肥运筹对孕穗期受渍冬小麦旗叶叶绿素荧光与籽粒灌浆特性的影响. 作物学报, 2012, 38(6): 1088-1096.
|
|
doi: 10.3724/SP.J.1006.2012.01088 |
|
| [51] |
doi: 10.1007/s11069-021-04984-3 |
| [52] |
doi: 10.1038/s41598-024-57010-4 pmid: 38509120 |
| [53] |
doi: 10.1016/S1672-6308(12)60019-5 |
| [1] | 彭廷燊, 陆久焱, 吴美林, 严雨欣, 刘宏周, 南文斌, 秦小健, 李明, 龚俊义, 梁永书. 多年生水稻黄糯2号和长白7号产量相关性状的QTL分析[J]. 中国农业科学, 2026, 59(7): 1361-1379. |
| [2] | 王亚菲, 闫鹏, 薛金涛, 董学瑞, 孟凡琦, 郭丽娜, 罗艺, 张娟, 董志强, 卢霖. 乙烯利-甜菜碱-水杨酸合剂对高温胁迫下玉米根系建构、生理功能和产量的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(7): 1439-1455. |
| [3] | 王玉萍, 符质, 孙佳莹, 穆晓萌, 刘慧淋, 郭进云, 宋文菁, 侯雷平, 赵海亮. 苗期施用褪黑素对番茄短期低温胁迫的缓解作用与应用效果评价[J]. 中国农业科学, 2026, 59(7): 1523-1535. |
| [4] | 王佳诺, 陈桂平, 李盼, 王丽萍, 南运有, 何蔚, 樊志龙, 胡发龙, 柴强, 殷文, 赵连豪. 免耕地膜两年覆盖提高绿洲灌区玉米产量的灌浆期光合生理机制[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1189-1202. |
| [5] | 何继航, 张擎, 吕相月, 薛吉全, 徐淑兔, 刘建超. 不同保绿型玉米杂交种氮效率评价[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1217-1230. |
| [6] | 李永娟, 张悦彤, 王艺博, 赵长江, 宋洁, 陈雪丽, 姚钦. 生物炭施用对大豆轮连作系统土壤固氮微生物nifH基因丰度及群落组成的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1272-1285. |
| [7] | 李思源, 李鸿萍, 常洪庆, 张森焱, 栗思佳, 崔欣飞, 乔泼, 曾波, 刘桂珍, 刘天学, 汤继华, 李潮海. 增密对不同株高玉米品种产量和农艺性状动态变化的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(5): 967-984. |
| [8] | 董金龙, 赵莹, 余海兵, 吕建晔, 秦佳琦, 梁晨, 明博, 李少昆. 多模型解析玉米籽粒容重的营养品质贡献度与区域异质性[J]. 中国农业科学, 2026, 59(5): 985-995. |
| [9] | 郭富城, 唐海江, 郝馨怡, 马国林, 杨九菊, 黄霖锋, 田蕾, 王彬, 罗成科. 不同灌溉方式对宁夏盐渍化土壤水盐运移、水稻产量及水分利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(4): 750-764. |
| [10] | 郝琨, 陈洪德, 张威, 钟韵, 党美荣, 朱士江, 黄志坤, 金英. 基于柑橘产量、品质及水氮利用的涌泉根灌水氮综合评价[J]. 中国农业科学, 2026, 59(4): 862-873. |
| [11] | 延廷霖, 杜娅丹, 胡笑涛, 王贺, 李晓雁, 王玉明, 牛文全, 谷晓博. 加气滴灌下氮肥有机替代对亏缺灌溉棉花产量和水分利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(3): 602-618. |
| [12] | 陈桂平, 韦金贵, 郭瑶, 李盼, 王菲儿, 仇海龙, 冯福学, 殷文. 宽窄行与增密对绿洲灌区玉米光合特性及资源利用的协同效应[J]. 中国农业科学, 2026, 59(2): 278-291. |
| [13] | 蔡廷阳, 朱玉鹏, 李瑞东, 吴宗声, 徐一帆, 宋雯雯, 徐彩龙, 吴存祥. 苗期叶损伤对黄淮海夏大豆光合特性、荚果分布及产量形成的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(2): 292-304. |
| [14] | 张志勇, 谭世超, 熊淑萍, 马新明, 韦一昊, 王小纯. 水氮周年优化对豫北灌区小麦玉米轮作系统产量和氮迁移的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(2): 336-353. |
| [15] | 吕旭东, 孙世媛, 李亚楠, 刘玉龙, 王艳群, 付鑫, 张佳英, 宁鹏, 彭正萍. 智能机械化分层施肥对麦田根-土养分分布和小麦产量的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(1): 129-146. |
|
||