玉米抗?jié)n生化制劑篩選研究

莫薇　鄒丹丹　劉佳倩等

摘要：于2013年在大田條件下研究了12種生化制劑和6種復(fù)配生化制劑對(duì)苗期受漬玉米的影響。結(jié)果表明，苯基脲（PU）處理、脫落酸（ABA）處理、抗壞血酸和6-芐基腺嘌呤復(fù)配（VC+6-BA）處理、抗壞血酸和表油菜素內(nèi)酯復(fù)配（VC+NBR）處理的凈光合速率、產(chǎn)量顯著高于淹水不噴生化制劑處理（CK2），且穗重與功能葉光合速率相關(guān)性達(dá)極顯著水平。說明PU、ABA、VC+6-BA和VC+NBR能快速恢復(fù)功能葉的光合能力，從而提高穗重，可以作為緩解玉米苗期漬害的有效生化制劑。

關(guān)鍵詞：玉米；漬害；生化制劑

中圖分類號(hào)：S482.99 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2015）08-0074-04

Abstract Twelve biochemical reagents and 6 of their combinations were used to study their influences on water-logged maize in seedling period in 2003 in field. The results showed that the photosynthetic rate and yield of the maize treated by Phenylurea（PU）， ABA， VC+6-BA and VC+NBR were significantly higher than those under water logging but not treated by biochemical reagents. And the correlation of ear weight with photosynthetic rate of functional leaf was very significant.Spraying the above four biochemical reagents could rapidly recover the photosynthetic ability of leaves， which was the cause for increasing spike weight， so they were the effective reagents to relief water logging of maize in seedling period.

Key words Maize； Water logging； Biochemical reagent

玉米是我國(guó)第一大作物，近年來江淮流域種植面積亦在不斷擴(kuò)大[1～3]。但該區(qū)域玉米苗期與梅雨季節(jié)重合，降雨量很大，易造成玉米苗期漬害，減產(chǎn)嚴(yán)重[4～6]。大穗型品種，如農(nóng)華101、魯單981等，因單株產(chǎn)量高而受農(nóng)民喜愛，在該地種植面積相對(duì)較大，但這類品種屬于漬害敏感型品種，苗期漬害后減產(chǎn)更加嚴(yán)重[7]。

不少研究報(bào)道表明，植物生化制劑可以減輕作物逆境傷害，恢復(fù)作物生理機(jī)能，且植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑具有微量高效性特點(diǎn)，因而在植物抗逆方面具有廣闊的應(yīng)用前景[8～13]。關(guān)于植物生化制劑在玉米抗?jié)n方面的報(bào)道很多，但這些研究結(jié)果并不統(tǒng)一，且這些植物生化制劑的抗逆效應(yīng)比較的環(huán)境背景并不相同，因此，在同一環(huán)境背景下研究植物生化制劑的抗?jié)n效果具有重要意義[14～16]。因而，本研究以目前報(bào)道較多的12種植物生化制劑并復(fù)配6種生化制劑為材料，研究其對(duì)受漬玉米產(chǎn)量和光合的影響，以期為江淮地區(qū)受漬夏玉米防災(zāi)減災(zāi)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與基礎(chǔ)地力

試驗(yàn)于2013年在安徽省阜南縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所內(nèi)進(jìn)行，供試玉米為澇漬敏感型品種農(nóng)華101。試驗(yàn)地為砂姜黑土，0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量16.8 g·kg-1、全氮1.53 g·kg-1、堿解氮83.2 mg·kg-1、速效磷56.5 mg·kg-1、速效鉀78.7 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

試驗(yàn)設(shè)不淹水處理（CK1），淹水不噴生化制劑處理（CK2），12種生化制劑（購(gòu)自Sigma公司）和6種復(fù)配生化制劑處理，共計(jì)20個(gè)，見表1。于四葉一心期進(jìn)行澇漬逆境處理，持續(xù)淹水72 h，保持水層2 cm。完全隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，小區(qū)面積3 m×10 m=30 m2。播種期為6月10日，種植密度為63 000株·hm-2。播前施純N 120 kg·hm-2、P2O5 105 kg·hm-2和K2O 105 kg·hm-2，大喇叭口期追施純N 120 kg·hm-2。氮磷鉀肥料品種分別為尿素、過磷酸鈣和氯化鉀。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 生化試劑噴施 將生化試劑溶解，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)濃度于淹水3 d后噴施，每公頃用水量180 kg。

1.3.2 光合速率測(cè)定 于淹水后10 d 的9∶00～11∶00（天氣無風(fēng)晴朗），用美國(guó)產(chǎn)LI-6400 光合儀測(cè)定功能葉（上部第一片展開葉）的凈光合速率（Pn），每小區(qū)測(cè)定10片。

1.3.3 產(chǎn)量測(cè)定與考種 于玉米成熟期每處理（5行）收獲中間3行，每行連續(xù)收獲10穗，共30穗，進(jìn)行考種，測(cè)定穗行數(shù)、行粒數(shù)和籽粒干重（千粒重），并折算出單產(chǎn)。

1.4 試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)與分析

使用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，使用Microsoft Excel軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生化制劑對(duì)漬水后玉米功能葉凈光合速率的影響

由圖1可知，淹水后10 d，不淹水處理（CK1）凈光合速率最高，PU、ABA、VC+6-BA、VC+NBR等4個(gè)處理的凈光合速率與CK1差異不顯著且顯著高于淹水處理（CK2）；VC、GSH、NBR、GSH+6-BA等4個(gè)處理的凈光合速率顯著低于CK1但顯著高于CK2；IBA、α-NAA-Na、IAA、GA3、6-KT、6-BA、TA、VC+PU、GSH+NBR、GSH+PU等10個(gè)處理的凈光合速率顯著低于不淹水處理且與淹水處理差異不顯著。endprint

2.2 不同生化制劑對(duì)漬水后玉米產(chǎn)量和減產(chǎn)率的影響

由表2可以看出，不淹水處理（CK1）穗數(shù)顯著高于淹水處理（CK2），淹水處理穗數(shù)和噴施生化試劑處理無顯著差異，可見，淹水顯著降低玉米的成穗數(shù)，而噴施生化試劑對(duì)成穗數(shù)無顯著改善作用。不淹水處理穗重最高，噴PU、ABA、VC+6-BA、VC+NBR的4個(gè)處理與不淹水處理差異不顯著且顯著高于淹水處理，噴VC、GSH、NBR、GSH+6-BA 4個(gè)處理穗重顯著低于不淹水處理但顯著高于淹水處理； 噴IBA、α-NAA-Na、6-KT、IAA、GA3、6-BA、TA、VC+PU、GSH+NBR和GSH+PU的10個(gè)處理顯著低于不淹水處理且與淹水處理差異不顯著。不淹水處理（CK1）產(chǎn)量最高，噴PU、ABA、VC+6-BA和VC+NBR的4個(gè)處理產(chǎn)量與不淹水處理差異不顯著且顯著高于淹水處理，減產(chǎn)率在10.6%～11.8%之間；噴VC、GSH、NBR和GSH+6-BA等4個(gè)處理產(chǎn)量顯著低于不淹水處理但顯著高于淹水處理，減產(chǎn)率在14.0%～17.1%；噴IBA、α-NAA-Na、IAA、GA3、6-KT、6-BA、TA、GSH+NBR、VC+PU和GSH+PU的10個(gè)處理的產(chǎn)量顯著低于不淹水處理且與淹水處理差異不顯著，減產(chǎn)率在19.2%～30.8%之間。

2.3 漬水后玉米噴施生化制劑穗重與功能葉凈光合速率的相關(guān)性分析

由圖2可知，漬水后玉米噴施植物生化制劑，穗重與功能葉光合速率的相關(guān)系數(shù)為0.9915，達(dá)到極顯著水平，說明玉米漬水后噴施植物生化制劑穗重的提高可能是功能葉光合速率改善的結(jié)果。

3 結(jié)論與討論

漬害是玉米常見的自然災(zāi)害，特別是江淮流域玉米苗期正值梅雨季節(jié)，玉米受澇漬脅迫后產(chǎn)量損失更大，因?yàn)橛衩酌缙趯?duì)澇漬脅迫最敏感，此期淹水后玉米葉面積指數(shù)和葉綠素含量顯著下降，凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、細(xì)胞間隙濃度顯著降低，同時(shí)淹水導(dǎo)致根系生長(zhǎng)和干物質(zhì)積累大幅度下降，根系吸收能力減弱，最終產(chǎn)量顯著下降[17]。

玉米品種間對(duì)漬害的反應(yīng)不同，王成雨等[7]對(duì)16個(gè)生產(chǎn)上主推玉米品種的耐漬性進(jìn)行了鑒定，指出目前生產(chǎn)上玉米品種大致分為4個(gè)類型：高產(chǎn)耐淹型、低產(chǎn)耐淹型、低產(chǎn)不耐淹型和高產(chǎn)不耐淹型4類。高產(chǎn)耐淹型品種主要有隆平206、鄭單958和安農(nóng)8等，這類品種在漬水年份和正常年份均表現(xiàn)為較高產(chǎn)量。但高產(chǎn)不耐淹型品種因正常年份產(chǎn)量較高且穗型大而受到農(nóng)民喜愛，在生產(chǎn)中有一定的應(yīng)用面積，因而，對(duì)于這類品種采用何種農(nóng)藝措施，減輕澇漬年份造成的產(chǎn)量損失，對(duì)于易澇漬地區(qū)的玉米生產(chǎn)具有重要意義。

目前，報(bào)道較多的玉米抗?jié)n生化制劑大約有兩種類型，一類為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，主要有生長(zhǎng)素類物質(zhì)、赤霉素類物質(zhì)、細(xì)胞分裂素類物質(zhì)、油菜素甾體類物質(zhì)、多胺類物質(zhì)和水楊酸類物質(zhì)等；另一類為活性氧清除劑，主要有抗壞血酸、還原態(tài)谷胱甘肽、生育酚、8-羥基喹啉、苯甲酸鈉等。前者主要通過維持蛋白質(zhì)水平的穩(wěn)定，誘導(dǎo)抗逆蛋白，阻止葉綠素降解，維持細(xì)胞膜穩(wěn)定來增加植物抗逆性；后者則能清除植物逆境后細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基來維持植物代謝平衡，減緩植物逆境傷害，提高植物抗逆性[14～16]。晏斌等[16]研究認(rèn)為，4葉期玉米幼苗噴施活性氧清除劑，可使受漬玉米葉片的葉綠素含量顯著提高，活性氧產(chǎn)生速率和濃度明顯下降，緩解受漬玉米的澇害，從而增強(qiáng)玉米抗?jié)承裕钚匝跚宄齽┨幚黹g差異不顯著。亦有研究證明苯基脲和6-芐基腺嘌呤噴施受漬玉米苗株可顯著減輕玉米澇害，表現(xiàn)為葉片內(nèi)葉綠素降解和脂質(zhì)過氧化作用產(chǎn)物丙二醛增生均明顯減輕[14]。葉面噴施亞精胺可有效改善玉米根系和葉片生理功能，從而降低減產(chǎn)幅度，但不同玉米品種及其不同生育階段對(duì)亞精胺的調(diào)控效應(yīng)存在差異[15]。但本研究表明，活性氧清除劑（抗壞血酸和還原態(tài)谷胱甘肽）雖可改善玉米光合作用，進(jìn)而提高受漬玉米產(chǎn)量，但產(chǎn)量提高幅度并不顯著；噴施PU、ABA、VC+6-BA和VC+NBR可顯著改善受漬玉米光合性能，提高玉米產(chǎn)量，與不淹水處理之間產(chǎn)量差異不顯著，但仍然減產(chǎn)10.6%～11.8%。因而，如何采取農(nóng)藝措施，進(jìn)一步減輕受漬玉米產(chǎn)量損失，值得進(jìn)一步研究[18]。另外，雖然PU單獨(dú)施用可以顯著減少玉米產(chǎn)量損失，VC也有一定的抗?jié)n效果，但二者配施抗?jié)n效果并不顯著，其作用機(jī)理亦值得進(jìn)一步研究。

噴施PU、ABA、VC+6-BA和VC+NBR可以快速恢復(fù)受漬玉米葉片光合能力，產(chǎn)量與不淹水處理差異不顯著且顯著高于淹水處理，因而，PU、ABA、VC+6-BA和VC+NBR可以作為緩解玉米苗期漬害的有效生化（復(fù)配）制劑。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1]姜濤. 氮肥運(yùn)籌對(duì)夏玉米氮素利用及土壤無機(jī)氮時(shí)空變異的影響[J]. 玉米科學(xué)，2013， 21（6）：101-106.

[2] 姜濤. 氮肥運(yùn)籌對(duì)夏玉米產(chǎn)量、品質(zhì)及植株養(yǎng)分含量的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)， 2013，19（3）：559-565.

[3] 張麗娟，常江，蔣麗娜，等. 砂姜黑土玉米秸稈有機(jī)碳的礦化特征[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2011，44（17）：3575-3583.

[4] 毛文書，王謙謙，王永忠，等. 近50a江淮梅雨期暴雨的區(qū)域特征[J]. 南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，29（1）：33-40.

[5] 毛文書，王謙謙，李國(guó)平，等. 近50a江淮梅雨的區(qū)域特征[J]. 氣象科學(xué)， 2008， 28（1）： 68-73.

[6] 楊京平. 不同生長(zhǎng)時(shí)期土壤漬水對(duì)春玉米生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，1998， 10（4）：188-192.

[7] 王成雨，宋賀，胡玲惠，等. 玉米品種耐淹形態(tài)指標(biāo)篩選及其耐淹光合生理特性研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，41（4）：533-539.endprint

[8] Gadallah M A A. Effects of kinetin on growth，grain yield and some mineral elements in wheat plants growing under excess salinity and oxygen deficiency[J]. Plant Growth Regulation，1999，27（2）：63-74.

[9] Yiu J C，Liu C W，F(xiàn)ang D Y T，et al. Waterlogging tolerance of Welsh onion （Allium fistulosum L.） enhanced by exogenous spermidine and spermine[J]. Plant Physiology and Biochemistry，2009，47（8）：710-716.

[10]Shiono K，Takahashi H，Colmer T D，et al. Role of ethylene in acclimations to promote oxygen transport in roots of plants in waterlogged soils[J]. Plant Science，2008，175（1/2）：52-58.

[11]聶樂興，姜興印，吳淑華. 四種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)高產(chǎn)玉米生理效應(yīng)及產(chǎn)量影響[J]. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，41（2）：216-220.

[12]邵瑞鑫，李健，趙宇，等. 激動(dòng)素和丁二酸拌種對(duì)玉米衰老過程中抗氧化系統(tǒng)和植物激素的影響[J]. 植物生理學(xué)報(bào)，2012，48（4）：343-349.

[13]李永振，齊穎，孫海燕. 促早熟制劑對(duì)玉米農(nóng)藝性狀影響及避早霜害效果[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2007，28（3）：342-343.

[14]劉曉忠，李建坤，王志霞，等. 應(yīng)用細(xì)胞分裂素類物質(zhì)提高玉米抗?jié)衬芰Φ男Чc作用[J]. 作物學(xué)報(bào)，1996，22（4）：403-408.

[15]僧珊珊，王群，張永恩，等. 外源亞精胺對(duì)淹水脅迫玉米的生理調(diào)控效應(yīng)[J]. 作物學(xué)報(bào)，2012，38（6）：1042-1050.

[16]晏斌，戴秋杰. 外源活性氧清除劑對(duì)玉米植株澇害的緩解[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào)，1995， 10（1）：51-55.

[17]魏和平. 淹水對(duì)玉米不定根形態(tài)結(jié)構(gòu)和ATP酶活性的影響[J]. 植物生態(tài)學(xué)報(bào)， 2000， 24（3）：293-297.

[18]邱牧，李娜，黃進(jìn)勇，等. 漬害脅迫條件下不同玉米品種生理生態(tài)特征與經(jīng)濟(jì)性狀的研究[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，46（8）：54-56.endprint