自然干旱條件下葉面噴施鋅、鉬肥對玉米葉綠素含量及光合特性的影響

孫君艷等

摘要：以玉米為研究對象，設(shè)置4個處理：處理1在玉米葉面噴施清水（對照），處理2在玉米葉面噴2%鋅肥，處理3在玉米葉面噴2%鉬肥，處理4在玉米葉面噴2%鋅肥+鉬肥2%，研究在自然干旱條件下，葉面噴施鋅肥、鉬肥對玉米葉綠素含量、葉片相對含水量、光合特性等生理指標的影響。結(jié)果表明：在自然干旱條件下，4個處理下玉米葉片的葉綠素含量均表現(xiàn)為先降低后增高再降低的趨勢，但處理2、處理3、處理4的葉綠素含量在各個時期均顯著高于對照。比較葉綠素含量變化可知，噴施鋅肥、鉬肥、鋅肥+鉬肥可提高作物的抗旱性，減輕干旱傷害。在自然干旱條件下，處理2、處理3、處理4和處理1間的相對含水量在部分時間段差異顯著；，處理2、處理3、處理4的葉片相對含水量始終高于處理1，表明外施鋅、鉬肥可提高玉米葉片保水性，增強玉米抗旱性。同時也分析了在自然干旱條件下4個處理對玉米光合特性（氣孔導度、蒸騰速率、光合速率、細胞間CO2濃度）的影響，結(jié)果表明，外施鋅肥、鉬肥具有延緩葉片衰老、提高葉片光合特性的作用。

關(guān)鍵詞：玉米；干旱條件；葉面肥；鋅；鉬；葉綠素含量；相對含水量；光合特性

中圖分類號： S513.01文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）09-0115-03

我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展是國之根本，水是限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和整個國民經(jīng)濟發(fā)展的第一自然因素，特別是在干旱、半干旱地區(qū)，因而發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)己成大勢所趨。玉米是我國主要的糧食作物之一，發(fā)展其旱作農(nóng)業(yè)，除了選育抗旱品種外，采取有效的栽培手段也是重要途徑之一。國內(nèi)外研究表明，合理施肥可在一定程度上提高作物的抗旱性，而如何合理利用肥料并提高利用率，使玉米既獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，又對環(huán)境和生態(tài)帶來有益的影響，是玉米生產(chǎn)面臨的主要問題之一[1]。目前，國內(nèi)外在玉米施肥方面的研究主要集中在氮、磷、鉀等大量元素上，對微量元素的研究也主要集中在單一元素或少數(shù)元素，缺乏多種元素之間的合理配施研究[2]。玉米施用微肥對提高玉米產(chǎn)量和品質(zhì)均有明顯作用，并可提高土壤肥力[3]。玉米是對鋅（Zn）比較敏感的作物，土壤施鋅既能增加作物根際鋅的有效性，又能提高作物籽粒中鋅的貯量[4]。鉬（Mo）能促進植物氧化還原酶的活性，促進光合作用，進而促進碳水化合物的形成；此外，硝酸鹽還原需要鉬的參與，缺少鉬就會降低植物組織硝酸還原能力[5]。本試驗通過在自然干旱條件下，對玉米葉面噴施微肥（鉬、鋅），研究微量元素對玉米抗旱性生理效應(yīng)的影響，以期為玉米抗旱高產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗于2013年在信陽農(nóng)林學院試驗園區(qū)進行，土壤為沙壤土，肥力中上等，pH值7.23，全氮含量為1.26 g/kg，土壤有機質(zhì)含量為12.6 g/kg，堿解氮含量為68.7 mg/kg，速效磷含量為24.7 mg/kg，速效鉀含量為98.6 mg/kg。肥料采用三元緩釋肥（施可豐化工股份有限公司生產(chǎn)的根動力牌，N、P2O5、K2O含量分別為25%、18%、12%），在整地時，按純氮150 kg/hm2施基肥（折合為緩釋肥600 kg/hm2），在拔節(jié)期按純氮 75 kg/hm2 追肥（折合為緩釋肥300 kg/hm2）。供試玉米品種為鄭單958，于2013年6月18日播種，小區(qū)面積4.8 m×6.0 m，8行區(qū)，行距60 cm，株距26 cm，密度63 000株/hm2。設(shè)置4個處理，處理1噴清水（對照），處理2噴施2%鋅肥（簡稱Zn），處理3噴施2%鉬肥（簡稱Mo），處理4鋅、鉬配施（2%鋅肥+2%鉬肥，簡稱Zn+Mo），隨機區(qū)組排列，重復3次。用ZnSO4·7H2O、（NH4）6 Mo7O24·7H2O配成溶液，在玉米拔節(jié)期7月3日、7月8日，分別對處理2、處理3、處理4葉面進行噴肥處理，對處理1噴清水作為對照。

1.2測定項目和方法

1.2.1光合生理指標的測定在7月28日（玉米大喇叭口期）、8月16日（抽雄期）、8月29日（灌漿期）（選擇晴朗無風的天氣），于10：00—11：30用Li-6400便攜式光合測定儀對玉米葉片的光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）、細胞間CO2濃度（Ci）等指標進行測定。每個處理選擇5株，測定棒3葉，每張葉片連續(xù)讀取5次數(shù)據(jù)，最后對所有數(shù)據(jù)進行處理并利用軟件對相關(guān)指標進行統(tǒng)計分析。

1.2.2葉綠素含量的測定從7月16日至9月20日，每隔6 d隨機取各個處理的穗位葉片，用丙酮法測量各處理葉片的葉綠素含量。

1.2.3葉片相對含水量定期隨機取玉米各處理，剪取玉米倒3葉，稱鮮質(zhì)量（初始鮮質(zhì)量）后迅速將剪口處插入蒸餾水中浸泡5～6 h后，取出，擦掉葉片表面多余水分并稱取飽和鮮質(zhì)量。經(jīng)105 ℃、30 min殺青后，75 ℃下烘至恒質(zhì)量，稱質(zhì)量（干質(zhì)量）并計算葉片相對含水量：

葉片含水量=（初始鮮質(zhì)量-干質(zhì)量）/初始鮮質(zhì)量×100%；

葉片相對含水量=（初始鮮質(zhì)量-干質(zhì)量）/（飽和鮮質(zhì)量-干質(zhì)量）×100%。

1.3統(tǒng)計分析方法

采用Excel軟件對試驗數(shù)據(jù)進行分析。

2結(jié)果與分析

2.1葉面噴施鋅鉬肥對玉米葉綠素含量的影響

葉綠素是植物光合色素中最重要的一類色素，對光合作用的正常進行起著決定作用[6]。自然條件下不同微肥處理對玉米葉綠素含量的影響如圖1所示，可見葉綠素含量的變化趨勢基本一致，即隨著生育進程呈現(xiàn)先降低后增高再降低的變化趨勢，這與玉米各生育期葉片生理活動的強弱及葉片衰老進程有關(guān)。處理2、處理3、處理4間變化基本一致，各個時期變化無顯著差異，但處理2、處理3、處理4各個時期的葉綠素含量均顯著高于對照處理1。在拔節(jié)期（7月16日）、大喇叭口期（7月29日）、抽雄期（8月10日）、灌漿期（8月19日）、蠟熟期（9月13日）、完熟期（9月20日），處理2分別比處理1高5.47%、10.03%、7.00%、7.94%、9.19%、12.69%；處理3分別比處理1高5.04%、11.10%、7.08%、8.42%、837%、14.56%；處理4分別比處理1高4.74%、10.27%、778%、8.48%、8.74%、15.81%。說明在相同的自然干旱條件下，不同微肥處理可顯著提高葉片葉綠素含量，增強光合作用，延緩葉片衰老，從而增加干物質(zhì)積累量，提高作物產(chǎn)量。

2.2葉面噴施鋅鉬肥對葉片相對含水量的影響

植物葉片含水量及水分組成的變化是反映植物抗旱能力的重要指標，如圖2所示。從拔節(jié)期后至蠟熟期，處理2、處理3、處理4和處理1的葉片相對含水量變化趨勢一致，都呈現(xiàn)先降低后升高再降低再升高的變化趨勢；處理2、處理3、處理4的葉片相對含水量無顯著性差異；在8月11日前，處理2、處理3、處理4的葉片相對含水量與處理1相比差異顯著；7月22日（拔節(jié)期）至7月29日（大喇叭口期），處理2、處理3、處理4、對照的葉片含水量均呈下降趨勢，7月29日下降至最低，分別為71.13%、72.47%、73.01%、63.43%，此時處理1表現(xiàn)為萎蔫，處理2、處理3、處理4生長良好；7月29日后葉片相對含水量上升，8月5日（開花），處理2、處理3、處理4、對照的葉片含水量分別為82.35%、82.61%、83.12%、71.06%，這是因為玉米葉片因缺水使其自身飽和含水量較低，導致葉片相對含水量上升；8月11日開始，持續(xù)降水2d，4個處理間差異不顯著；8月19日，處理2、處理3、處理4、對照的葉片含水量分別為86.35%、87.40%、87.68%、84.12%；即灌漿期（8月19日、8月26日、8月29日）4個處理的葉片相對含水量呈下降趨勢，8月29日，處理2、處理3、處理4、對照的葉片相對含水量均降至最低，分別為68.46%、66.30%、68.16%、61.24%，由于在8月19日后，氣溫上升、天氣干旱，導致4個處理葉片相對含水量下降，與對照處理間差異顯著；8月29日后，葉片相對含水量開始上升，但處理2、處理3、處理4的葉片相對含水量始終比對照高，且差異顯著，這是因為玉米葉片開始衰老，使其自身飽和含水量較低，吸水、持水能力下降，導致葉片相對含水量上升，但各處理和對照間差異依然顯著。由此可見，自然干旱條件下不同微肥處理的玉米葉片比未施肥的玉米葉片保水能力、抗旱能力強。

2.3葉面噴施鋅鉬肥對玉米光合特性的影響

氣孔導度表示的是氣孔開張的程度，它對作物的光合作用、呼吸作用、蒸騰作用具有一定的影響[7]。如圖3、圖4、圖5、圖6所示，除處理1外，氣孔導度（Gs）、蒸騰速率（Tr）、光合速率（Pn）均呈現(xiàn)先升高后降低的現(xiàn)象，而細胞間CO2濃度（Ci）則表現(xiàn)為先降低后升高。處理2、處理3、處理4在光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、胞間CO2濃度上無顯著差異，而基本與處理1差異顯著。大喇叭口期—灌漿期，處理2的光合速率分別比處理1高 15.20%、9.89%、16.05%；處理3的光合速率分別比處理1高1536%、6.69%、11.70%；處理4的光合速率分別比處理1高20.1%、10.23%、17.27%。7月28日，處理2、處理3、處理4的蒸騰速率分別比對照高6.44%、6.74%、5.82%。從大喇叭口期至灌漿期，不同時期處理2、處理3、處理4的玉米細胞間CO2濃度在比處理1低；在7月28日，處理2、處理3、處理4分別比處理1低16.02%、15.39%、20.42%；在8月16日，處理2、處理3、處理4分別比處理1低16.25%、15.94%、16.87%；在8月29日，處理2、處理3、處理4分別比處理1低10.96%、10.68%、17.30%，處理2、處理3、處理4與對照間差異顯著。

產(chǎn)生上述結(jié)果的原因是因為氣孔是控制葉片內(nèi)外水蒸氣和二氧化碳擴散的必經(jīng)之路[7]。在7月份，天氣干旱高溫，導致氣孔開度較小甚至關(guān)閉、蒸騰速率下降，光合作用過程中對CO2利用率降低，使細胞間CO2濃度（Ci）升高。8月11日的連續(xù)降水，使供水充足，同時伴隨溫度升高、光照度增強，而光照是調(diào)節(jié)氣孔運動的主要信號，使氣孔開度增大，促進葉片的光合作用，增強了對CO2的吸收和同化，導致細胞間CO2濃度下降；隨后進入干旱高溫期，氣孔開度受到限制，則光合速率、蒸騰速率均表現(xiàn)下降，細胞間CO2 濃度升高。

3結(jié)論與討論

作物抗旱能力的高低與其葉片功能期的長短有直接關(guān)系，延緩葉片衰老、提高或延長葉片光合作用強度和時間是目前進行抗旱栽培的主要方法和手段。從以上分析可以看出，從蠟熟期—完熟期（9月6—28日），處理1（9月20日）葉片已開始發(fā)黃，而處理2、處理3、處理4卻保持綠色，9月20日，處理2、處理3、處理4葉綠素含量分別比處理1高12.69%、14.56%、15.81%。由于鋅是植物生長發(fā)育所必需的微量營養(yǎng)元素，它參與植物生長素代謝、碳水化合物轉(zhuǎn)化，能促進抗氧化酶合成及生殖器官發(fā)育，對提高作物抗逆性具有一定作用[7]；同時鋅還是某些酶的組分或活化劑，參與光合作用中CO2的水合作用，促進蛋白質(zhì)代謝[8]。鉬不僅是無機磷轉(zhuǎn)化成有機磷所必需的元素，還是硝酸還原酶的組成元素之一，直接參與還原反應(yīng)，可提高硝態(tài)氮的還原能力、加速氮的代謝，使植物較好地利用氮、磷[9]。因此，處理2、處理3、處理4的葉片功能期比處理1長，在一定程度上延緩了作物葉片衰老，提高了作物在自然干旱條件下的抗旱能力。同時，不同微肥處理對玉米葉綠素含量、光合特性、葉片相對含水量的影響無顯著差異，說明鋅肥、鉬肥之間無互作累加效應(yīng)，但施肥處理與對照相比，各項生理指標差異顯著，說明微肥處理能有效增強玉米的抗旱性，提高葉片的保水性。

進一步分析不同微肥處理可以看出，單獨施用鋅肥、鉬肥沒有鋅肥+鉬肥配施效果好。在9月20日，處理4葉綠素含量達到42.78 mg/g，處理2的葉綠素含量達到41.63 mg/g，處理3的葉綠素含量達到42.32 mg/g，說明在后期鋅、鉬配施在延緩作物營養(yǎng)器官的衰老、增強光合作用方面比單獨施鋅肥、鉬肥效果好。

要使玉米產(chǎn)量進一步提高，營養(yǎng)元素的均衡配施是必不可少的，但任一種元素對作物的影響都是與其他多種元素共同作用的結(jié)果[10]。本研究僅進行了鉬肥與鋅肥配施試驗，而沒有涉及鋅肥、鉬肥與其他元素的配施效應(yīng)的研究，但本試驗結(jié)果對鋅肥、鉬肥與其他元素配合施用具有一定的指導意義。

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