不同濃度海藻肥對玉米苗期生長及抗逆性的影響

王姍姍，劉 爽，張美玲，崔 賽，程東娟，葛振宇，王春男，王建霄

（1. 河北工程大學(xué)，河北 邯鄲 056038；2. 河北省農(nóng)業(yè)生物技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 秦皇島066004；3. 河北省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳植物營養(yǎng)與海洋功能肥料重點實驗室，河北 秦皇島066004；4. 河北省企業(yè)技術(shù)中心，河北 秦皇島 066004；5. 領(lǐng)先生物農(nóng)業(yè)股份有限公司，河北 秦皇島 066004）

玉米（Zea maysL.）是中國三大糧食作物之一，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展對保障國家糧食安全具有重要意義[1]。玉米生長發(fā)育分為苗期、穗期、花粒期3 個階段。苗期是玉米莖葉分化的關(guān)鍵期，也是受非生物脅迫影響最嚴(yán)重的時期[2]?，F(xiàn)階段，我國高化肥投入和低肥料利用率對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重影響[3]。據(jù)研究報道，2019 年，河北省化肥和農(nóng)藥使用量分別為297.27 萬和5.73 萬t[4]。因此，提高肥料利用率、降低化肥使用量、減少環(huán)境污染是現(xiàn)階段亟需解決的問題。為了減少化肥施用，河北省全面落實原農(nóng)業(yè)部印發(fā)的《到2020 年化肥使用量零增長行動方案》，大力推動綠色高效施肥技術(shù)。

海藻肥是一種以海洋藻類提取物為基礎(chǔ)，添加一定量的氮磷鉀及微量元素的綠色肥料[5]。作為一種新型肥料，海藻肥對玉米幼苗的生長有明顯促進作用[6]，同時還具減輕病害、降低藥殘、改善風(fēng)味等作用[7]。譚習(xí)羽等[8]研究表明，海藻肥不僅能為植物生長發(fā)育提供必需的營養(yǎng)，促進植物生長發(fā)育，還具有安全無毒、環(huán)境友好的特點。因此，海藻肥的合理施用，對于提高肥料利用率、保障糧食和生態(tài)的安全、推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和鄉(xiāng)村全面振興具有重要的作用?；诖耍囼炓月?lián)科532 為供試玉米品種，研究了不同濃度海藻肥對玉米苗生長、生理及養(yǎng)分積累的影響，旨在為培育健壯玉米苗提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試玉米品種為聯(lián)科532。供試海藻肥為“沖動”海藻肥，無機鹽含量約56.9%，總糖含量約50.6%，酸性多糖含量約50%，酚類化合物含量0.7%。復(fù)合肥為眉山市新都化工復(fù)合肥有限公司生產(chǎn)。供試土壤采集于中國農(nóng)業(yè)大學(xué)曲周實驗站，土壤為低磷土，pH值為7.75。

1.2 試驗方法

試驗采用盆栽方式進行，每盆裝土3 kg。根據(jù)海藻肥的濃度設(shè)置7 個處理，分別為0（CK）g/L、1（T1）g/L、1.25（T2）g/L、1.5（T3）g/L、2（T4）g/L、2.5（T5）g/L、3（T6）g/L，每個處理3 次重復(fù)，隨機排列。每個盆栽施復(fù)合肥3 g/盆，移苗前施用；緩苗一周后，沖施海藻肥。

玉米于4 月下旬進行穴盤育苗，5 月下旬移栽至培養(yǎng)盆中，每盆栽2 株。6 月26 日開始取樣，每個處理隨機抽取1 株，之后每10 d 取樣1 次，共取樣3 次。

1.3 測定的指標(biāo)及方法

1.3.1 生長指標(biāo)的測定用直尺測量株高，游標(biāo)卡尺測量莖粗，地上部鮮重、干重用電子天平稱重。

1.3.2 生理指標(biāo)的測定采集健康的玉米葉片測定以下指標(biāo)。脯氨酸含量采用酸性茚三酮顯色法[9]測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法[10]測定，SOD 活性采用氮藍四唑法[11]測定，抗壞血酸含量采用比色法[12]測定，丙二醛含量采用硫代巴比妥酸比色法[13]測定，葉綠素含量采用分光光度法[14]測定。

1.3.3 NPK 養(yǎng)分的測定以玉米葉片為樣品進行NPK養(yǎng)分含量測定。N、P、K 養(yǎng)分含量分別采用凱氏定氮法、釩鉬黃分光光度法、原子吸光光度法測定[15]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 對數(shù)據(jù)進行計算和圖表繪制，用SPSS 20 對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，采用Duncan 法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度海藻肥對玉米苗期生長的影響

隨著施肥濃度的增加，玉米的株高、莖粗、地上部鮮重、地上部干重都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。玉米T4 株高最高，在10、20 和30 d 分別達到98.50、117.58 和126.60 cm，分別比對照高出14.80%、17.82%和10.68%，差異顯著（表1）。T3 的莖粗最粗，在10、20 和30 d 分別達到9.77、9.82 和11.01 cm，分別比對照高出3.83%、2.83%和11.78%，差異顯著（表2）。30 d 時，T4 處理下地上部鮮重最大，T3 地上部干重最大，分別為116.79 和13.84 g，比對照高出12.74%和24.01%（表3 和表4）。

表1 不同濃度海藻肥處理玉米株高的變化 （cm）

表2 不同濃度海藻肥處理玉米莖粗的變化 （cm）

表3 不同濃度海藻肥處理玉米地上部分鮮重的變化 （g）

表4 不同濃度海藻肥處理玉米地上部分干重的變化 （g）

2.2 不同濃度海藻肥對玉米滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

隨著施肥濃度的增加，30 d 時，T1 處理下的玉米脯氨酸含量最低，為0.046 μmol/g。其次為T4 和T6 處理，分別為0.072 和0.072 μmol/g，而在T5 處理下，脯氨酸含量最高，為0.075 μmol/g（圖1）。逆境條件下可溶性糖是重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在30 d 時，T1、T2、T3、T4、T5、T6 下可溶性糖含量與CK 相比分別提高了72.78%、81.98%、97.45%、100.45%、106.34%和93.19%，其中T5處理下可溶性糖含量最高，達到221.49 mg/g（圖2）。

圖1 不同濃度海藻肥處理玉米葉片的脯氨酸含量

圖2 不同濃度海藻肥處理玉米葉片的可溶性糖含量

2.3 不同濃度海藻肥對玉米抗氧化系統(tǒng)的影響

隨著施肥濃度的增加，SOD 呈先上升后下降的趨勢。T5 處理下SOD 差異最顯著，在玉米生長得10、20 和30 d 時，分別比CK 顯著提高64.84%、124.54%和178.82%（圖3）?？箟难嵋搽S著施肥濃度的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。T5 處理下的抗壞血酸差異最顯著，在10、20 和30 d 時，分別比CK 顯著提高86.99%、101.09%和136.56%（圖4）。由此表明，適宜濃度的海藻肥能夠激活玉米抗氧化系統(tǒng)。

圖3 不同濃度海藻肥處理玉米葉片的SOD 活性

圖4 不同濃度海藻肥處理玉米葉片的抗壞血酸含量

2.4 不同濃度海藻肥對玉米過氧化產(chǎn)物（MDA）的影響

隨著施肥量和處理時間的增加，玉米丙二醛（MDA）含量呈減少的趨勢。T5 處理在20 d 時，MDA的含量低于其他處理，為13.7 mmol/g，差異明顯。在10 和30 d 時，T6 處理（MDA）含量最低，分別為13.2和12.0 mmol/g（圖5）。

圖5 不同濃度海藻肥處理玉米葉片的丙二醛含量

2.5 不同濃度海藻肥對玉米葉綠素含量的影響

由表5～7 可知，添加適宜濃度的海藻肥顯著提高了葉綠素a、葉綠素b、葉綠素（a+b）的含量。與CK 相比，T5 處理下葉綠素的含量差異最為顯著，其中，葉 綠 素a 在10、20 和30 d 分 別 提 高38.48%、84.83%和56.29%；葉綠素b 在10、20 和30 d 分別提高47.07%、39.52%和72.02%；葉綠素（a+b）在10、20 和30 d 分別提高40.89%、72.48%和60.16%。

表5 不同濃度海藻肥處理玉米葉綠素a 含量 （mg/g FW）

2.6 不同濃度海藻肥對玉米氮磷鉀養(yǎng)分的影響

由表8 可知，隨著施肥濃度的增加，玉米的氮磷鉀養(yǎng)分表現(xiàn)先上升后下降的趨勢。玉米的氮養(yǎng)分T4比CK 高82.75%，差異顯著；玉米鉀養(yǎng)分T4 比CK 高22.82%，差異顯著；玉米的磷養(yǎng)分T4 比CK 高65.77%，差異顯著。由此得出，當(dāng)海藻肥濃度為2 g/L 時效果最好。

表6 不同濃度海藻肥處理玉米葉綠素b 含量 （mg/g FW）

表7 不同濃度海藻肥處理玉米葉綠素（a+b）含量（mg/g FW）

表8 不同濃度海藻肥處理玉米葉片的氮磷鉀養(yǎng)分含量（g/kg）

3 討 論

3.1 不同濃度海藻肥對玉米苗期生長的影響

海藻肥是一種天然植物肥料，其作用效果與施用濃度密切相關(guān)。適宜的施用濃度可促進植物生長，濃度過高反而抑制作物生長，這與王健健等[16]、韓傳曉等[17]試驗結(jié)果一致。海藻肥中含有赤霉素、維生素等有機成分，能促進植物的生長，提高產(chǎn)量[18]，這與李松偉等[19]試驗結(jié)果一致。試驗結(jié)果顯示，施用海藻肥可以提高玉米苗的株高、莖粗、地上部鮮重和干重，濃度為2 g/L 時，效果最佳。

3.2 不同濃度海藻肥對玉米苗期滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

脯氨酸和可溶性糖是植物體內(nèi)常見的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。提高脯氨酸和可溶性糖的含量，可以維持作物體內(nèi)滲透平衡，并為其提供能源[20]，保證其正常生長，增強其抗逆性。在作物的抗?jié)B透脅迫中，脯氨酸發(fā)揮了重要作用[21]。試驗結(jié)果顯示，當(dāng)海藻肥施用濃度為2.5 g/L 時，玉米苗期的脯氨酸含量達到最高，為0.075 μmol/g，較CK 提高了97.63%，與管宇翔等[22]的試驗結(jié)果一致。可溶性糖可提高植物對環(huán)境的適應(yīng)能力[23]。試驗結(jié)果顯示，玉米苗期的可溶性糖含量隨海藻肥濃度的增加而增加，以施用2.5 g/L 海藻肥時，可溶性糖含量最高，施用30 d 時其可溶性糖含量較CK提高了106.34%，差異顯著，這與Zhou 等[24]的試驗結(jié)果一致。因此，施用適宜濃度的海藻肥可以提高脯氨酸和可溶性糖的含量，增強玉米植株對環(huán)境的適應(yīng)能力。

3.3 不同濃度海藻肥對玉米苗期抗氧化物質(zhì)的影響

SOD 是植物體內(nèi)重要的呼吸酶類，其活性與酚類物質(zhì)代謝、植物抗逆性密切相關(guān)。研究表明，植株SOD 活性越高，其抗逆性越強。試驗結(jié)果顯示，施用2.5 g/L 的海藻肥時，玉米苗期的SOD 活性最高，抗逆性最強，這與崔丹丹等[25]、張耿等[26]的試驗結(jié)果一致?？箟难崾且环N多功能非酶促小分子代謝物，對調(diào)節(jié)植物生長以及應(yīng)對環(huán)境脅迫響應(yīng)過程中起著重要的調(diào)節(jié)作用。試驗結(jié)果顯示，T1 處理玉米苗期的抗壞血酸含量與CK 差異不明顯，但T5 處理的玉米植株抗壞血酸含量明顯增加，較CK 提高了136.56%，達到31.07 g，這與殷穎等[27]的試驗結(jié)果一致。由此可知，添加不同用量的海藻肥可提高玉米苗期的SOD 活性和抗壞血酸含量，增強玉米植株的抗逆性。

3.4 不同濃度海藻肥對玉米苗期丙二醛（MDA）含量的影響

丙二醛（MDA）是膜脂過氧化的主要降解產(chǎn)物，可以導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞以及功能的喪失，改變膜的通透性，是抗逆性的一個重要指標(biāo)[28]。華智銳等[29]的研究表明，噴施25 μmol/L 的ABA 可抑制黃芩MDA 含量的增加，增強植物抗逆性。該試驗中，施用不同濃度海藻肥可以減少玉米苗期丙二醛的含量，濃度為3.0 g/L 時，含量最低，這與楊錦等[30]的試驗結(jié)果一致。因此，施用適宜濃度海藻肥可以抑制玉米苗期MDA 的積累，增強其抗逆性。

3.5 不同濃度海藻肥對玉米苗期葉片葉綠素含量的影響

海藻肥中含有豐富的甜菜堿，能提高植物葉綠素含量，促進植物光合作用[31]，使植株生長強壯。葉綠素含量的高低在一定程度上也反映了植物對環(huán)境脅迫的耐受性強弱[32]，這與程雪等[33]的試驗結(jié)果一致。海藻肥的施用使得葉片中葉綠素含量有所增加，劉培京等[34]研究發(fā)現(xiàn)，采用不同稀釋濃度的海藻液對黃瓜、辣椒和番茄浸種及噴施，3 種蔬菜的葉綠素含量顯著提高。該試驗結(jié)果也顯示，在施用海藻肥30 d 后，T5 處理的葉綠素葉綠素a、葉綠素b 和葉綠素（a+b）分別比CK 提高了56.29%、72.02%、60.16%。因此，添加適宜濃度的海藻肥，可以提高玉米苗期葉片的葉綠素含量，促使玉米苗健壯生長。

3.6 不同濃度海藻肥對玉米苗期氮磷鉀養(yǎng)分含量的影響

氮、磷、鉀是植物生長的3 大營養(yǎng)元素[35]。氮素主要影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)；磷素在植物體內(nèi)參與呼吸作用和細(xì)胞分裂過程；鉀素有抗逆元素之稱，能提高對外界不良環(huán)境的適應(yīng)能力，同時鉀離子對滲透調(diào)節(jié)過程也至關(guān)重要。試驗結(jié)果表示，玉米苗期的氮磷鉀養(yǎng)分含量隨海藻肥施用濃度的增加表現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，當(dāng)施用濃度為2 g/L 時，玉米苗的氮磷鉀養(yǎng)分含量達到最高，分別為2.182、0.184 和3.800 g/kg，這與馮敬濤[36]、宮彬彬等[37]的試驗結(jié)果一致，適宜濃度海藻肥能使玉米苗生長更健壯。

4 結(jié) 論

綜上所述，施用適宜濃度的海藻肥可顯著增加玉米苗期的生長量，提高植株滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)與葉綠素的含量，激活植株抗氧化系統(tǒng)，提高植株氮磷鉀養(yǎng)分的積累，為培育壯苗打下一個良好的基礎(chǔ)。因此，在玉米苗期的施肥管理中，應(yīng)注意配合施用適宜濃度（2 g/L）的海藻肥，以促進玉米生長，增強抗逆性，培育壯苗。