抗旱拌種劑對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)及產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)的影響試驗(yàn)研究

丁　昊，李　隆，楊曉宇，謝　瑞，張　繼

(西北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 甘肅 蘭州 730070)

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抗旱拌種劑對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)及產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)的影響試驗(yàn)研究

丁昊，李隆，楊曉宇，謝瑞，張繼

(西北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 甘肅 蘭州 730070)

摘要：采用盆栽試驗(yàn)和小區(qū)試驗(yàn)，分別研究了抗旱拌種劑對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)、產(chǎn)量及籽粒品質(zhì)的影響。盆栽試驗(yàn)結(jié)果表明，抗旱拌種劑能夠促進(jìn)玉米幼苗的根系發(fā)育，增加玉米幼苗鮮重和干物質(zhì)重，提高葉綠素含量以及抗氧化酶SOD、POD和CAT活性，降低丙二醛含量，且在藥種比為1∶14時(shí)效果最佳。小區(qū)試驗(yàn)結(jié)果表明，抗旱拌種劑能夠使玉米水分含量、粗蛋白和賴氨酸含量分別提高0.40%、0.84%和0.03%，粗脂肪含量和粗淀粉含量分別降低0.13%和0.88%；使玉米穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)、百粒重和產(chǎn)量分別較對(duì)照組增加1 cm、0.24 cm、0.7行、3.3粒、79粒、1.89 g和14.20%，禿尖較對(duì)照組短0.38 cm。由此可見，抗旱拌種劑能夠促進(jìn)玉米幼苗生長(zhǎng)，改良玉米果穗性狀及籽粒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，提高玉米產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：抗旱拌種劑；玉米；幼苗生長(zhǎng)；產(chǎn)量；品質(zhì)

玉米是我國(guó)重要的糧食作物，是重要的飼料和加工原料[1]。玉米的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)對(duì)于保障糧食安全具有非常重要的作用，但水資源匱乏制約著我國(guó)旱區(qū)玉米產(chǎn)量的提高[2-3]。2012年中國(guó)氣象局氣候探測(cè)中心預(yù)測(cè)表明，在未來(lái)10～50年內(nèi)，我國(guó)將會(huì)出現(xiàn)季節(jié)性連續(xù)干旱和階段性干旱，區(qū)域性干旱的發(fā)生可能加劇，同時(shí)干旱范圍有擴(kuò)大趨勢(shì)[4]。在水資源日益缺乏情況下，化學(xué)抗旱技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于土壤改良、種子、幼苗和植株的處理，在玉米、小麥等作物的抗旱方面發(fā)揮了重要的作用[5-7]。

近年來(lái)，抗旱拌種劑已被廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外也開展了一系列的研究。研究表明，使用抗旱拌種劑有利于作物提前出苗、促進(jìn)扎根和防治病蟲害，在干旱程度相同的條件下，可提高出苗率30%以上[8-9]。但抗旱拌種劑也存在許多問(wèn)題：首先，種子的粘附性差，使得抗旱拌種劑的利用率低。其次，由于粘附劑、農(nóng)藥等的添加，使得抗旱拌種劑具有毒性，這將會(huì)影響種子的萌發(fā)和幼苗的早期生長(zhǎng)，最終造成玉米品質(zhì)差，產(chǎn)量低。

本抗旱拌種劑是由高分子吸水性樹脂、黃腐酸、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、殺蟲劑和殺菌劑等物料與氮磷鉀肥經(jīng)過(guò)特殊工藝制備而成。吸水性樹脂是一種能夠吸收自身重量幾百倍甚至上千倍水分，同時(shí)具有粘合性的高分子材料。目前已有大量研究表明，吸水性樹脂能改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤持水性、降低土壤水分蒸發(fā)、增加土壤入滲，調(diào)節(jié)土壤水、肥、氣、熱狀況，改善作物生長(zhǎng)條件，在節(jié)水農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境恢復(fù)中得到了廣泛應(yīng)用[10-12]。吸水性樹脂應(yīng)用于拌種劑可以提高拌種劑的粘合性，同時(shí)能與植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、農(nóng)藥、肥料等結(jié)合，使它們緩慢釋放從而提高利用率，并且在一定程度上降低了有效成分含量，減小了對(duì)作物的毒害作用，為作物早期生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[13-14]。黃腐酸能夠促進(jìn)植物根系發(fā)育，幫助營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，提高葉綠素含量，促進(jìn)光合作用，尤其能適當(dāng)控制作物葉面氣孔的開放度，減少蒸騰[15]。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、氮磷鉀肥等有效成分，提供種子生長(zhǎng)發(fā)育初期所需各種養(yǎng)分，預(yù)防和殺滅病蟲害，因此對(duì)種子進(jìn)行拌種處理，能夠促進(jìn)苗期的健壯生長(zhǎng)、減輕病蟲危害、改善作物品質(zhì)、提高產(chǎn)量、增加經(jīng)濟(jì)效益。

本試驗(yàn)擬通過(guò)測(cè)定盆栽條件下玉米幼苗的農(nóng)藝性狀及生理生化指標(biāo)和大田條件下玉米穗部性狀、籽粒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、產(chǎn)量構(gòu)成要素來(lái)探討本抗旱拌種劑在玉米抗旱節(jié)水、壯苗、促生長(zhǎng)等方面的作用，為其在玉米制種業(yè)中的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)基地位于甘肅省定西安定區(qū)內(nèi)官營(yíng)鎮(zhèn)，土壤類型為灌溉耕種的黑壚土，其主要農(nóng)化性狀：有機(jī)質(zhì)9.87 g·kg-1、全氮0.82 g·kg-1、全磷0.67 g·kg-1、全鉀23.6 g·kg-1、堿解氮46 mg·kg-1、速效磷12.85 mg·kg-1、速效鉀198 mg·kg-1；物理性狀：pH為7.6、容重為1.3 g·cm-3、田間持水量為22%。

供試玉米品種為金穗3號(hào)，由白銀金穗種業(yè)有限公司提供。

供試包衣劑為雷力-立控(玉米包衣專用型)，具有抗旱、抗倒伏、生根壯苗、增產(chǎn)、防病蟲害等功能。由河南雷力農(nóng)業(yè)化工有限公司提供。

1.2試驗(yàn)儀器

BL320H型電子天平(日本島津公司)，UV1000型紫外可見分光光度計(jì)(美國(guó)Labtech公司)，931M-1029-0型冷凍離心機(jī)(美國(guó)Beckman公司)，Kjeltec2300型全自動(dòng)凱氏定氮儀(丹麥FOSS TECATOR公司)，SOX406型脂肪測(cè)定儀(濟(jì)南海能儀器股份有限公司)，WZZ-1S型旋光儀(上海光學(xué)儀器廠)，DHG-914385-Ⅲ型鼓風(fēng)恒溫干燥箱(上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司)。

1.3試驗(yàn)方法

室內(nèi)試驗(yàn)于2014年3月在甘肅特色植物有效成分制品工程技術(shù)研究中心進(jìn)行，田間試驗(yàn)于2014年4月在甘肅省定西市安定區(qū)內(nèi)官營(yíng)鎮(zhèn)永豐村進(jìn)行。

1.3.1室內(nèi)試驗(yàn)在正常供水(+W)和干旱脅迫(-W)下，分別設(shè)T1、T2、T3、CK1和CK2五組，其中T1、T2、T3為試驗(yàn)組，拌種時(shí)藥種質(zhì)量比分別為1∶20、1∶14和1∶8；CK1和CK2為對(duì)照組，CK1用市售包衣劑拌種，拌種時(shí)藥種質(zhì)量比為1∶14，CK2用清水處理。栽種玉米塑料盆的規(guī)格為白色，高度和盆口上下直徑為12 cm×33 cm×22.5 cm。每盆加干土3 kg，栽10粒種子，播種深度為5 cm，每個(gè)處理做3次重復(fù)，隨機(jī)排列。按照稱重法澆水，干旱脅迫澆水量為土壤最大持水量的55%左右(中度干旱)，正常供水組土壤含水量維持在最大持水量的75%～80%內(nèi)。

1.3.2田間試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)置處理組(T)和對(duì)照組(CK)，處理組按藥種質(zhì)量比1∶14拌種，對(duì)照組不拌種。灌溉方式為底墑水+澆4水，3月20日澆底水，5月20日澆頭水，6月20日澆二水，7月20日澆三水，8月10日澆四水。播種方式為點(diǎn)播，小區(qū)面積為36 m2，行距為60 cm，株距為30 cm，種植密度為68 685 株·hm-2，每個(gè)小區(qū)做3次重復(fù)，隨機(jī)排列。

1.4測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定在播種15 d后，從每盆中隨機(jī)取三葉期玉米幼苗5株，將苗連根拔起，自莖基部將幼苗剪下，用直尺測(cè)定苗長(zhǎng)和根長(zhǎng)，用電子天平測(cè)定鮮重，之后于105℃恒溫箱中殺青30 min，80℃下烘干至恒重，用電子天平測(cè)幼苗干物質(zhì)重[16]。

色素含量的測(cè)定采用分光光度計(jì)比色法[17]，SOD活性的測(cè)定采用氮藍(lán)四唑光化還原法[18]，POD活性的測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法[18]，CAT活性的測(cè)定采用紫外分光光度法[19]。丙二醛采用三氯乙酸一巴比妥酸法[20]。

1.4.2穗部形態(tài)指標(biāo)及籽粒產(chǎn)量的測(cè)定9月3日，利用五點(diǎn)取樣法取樣，每個(gè)點(diǎn)取成熟期玉米5株進(jìn)行室內(nèi)考種。用直尺測(cè)定穗長(zhǎng)、禿尖，用游標(biāo)卡尺測(cè)定穗粗，用電子天平測(cè)量百粒重。

1.4.3籽粒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的測(cè)定水分、粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉和賴氨酸的測(cè)定分別采用一次烘干法[21]、凱氏定氮法[22]、殘余法[23]、旋光法[24]和染料結(jié)合法[25]。

1.5數(shù)據(jù)處理

采用spss16.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析。數(shù)據(jù)均用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2結(jié)果與分析

2.1抗旱拌種劑對(duì)玉米幼苗鮮重、干物質(zhì)重、苗長(zhǎng)和根長(zhǎng)的影響

由表1可知，與正常供水相比，在遭受干旱脅迫時(shí)玉米幼苗生長(zhǎng)受到抑制。在供水條件下，抗旱拌種劑對(duì)玉米幼苗鮮物質(zhì)積累、干物質(zhì)積累、苗長(zhǎng)和根系長(zhǎng)影響程度不顯著(P>0.05)。干旱脅迫下，當(dāng)藥種質(zhì)量比為1∶14時(shí)，玉米幼苗鮮物質(zhì)積累、干物質(zhì)積累和玉米幼苗根系長(zhǎng)均顯著增強(qiáng)(P<0.05)，這可能是由于抗旱拌種劑能夠?yàn)樽魑镌缙谏L(zhǎng)提供充足營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的原因[14]。因此，在干旱脅迫條件下抗旱拌種劑對(duì)玉米幼苗的生長(zhǎng)起到了重要的促進(jìn)作用。

表1　抗旱拌種劑對(duì)玉米幼苗鮮重、干物質(zhì)重、苗長(zhǎng)和根長(zhǎng)的影響

注：表中小寫字母表示在0.05上顯著差異，下同。

Note: Small letters mean difference significance at the 0.05 level, and hereinafter.

2.2抗旱拌種劑對(duì)玉米幼苗葉片中葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素、葉綠素總量的影響

葉綠素含量是植物體內(nèi)的重要生理指標(biāo)之一，其含量的高低，不僅影響有機(jī)物的積累，反映植物光合能力的強(qiáng)弱，還是判斷植物適應(yīng)逆境能力的參照[26-27]。

由表2可知，玉米幼苗在干旱脅迫下葉綠素a含量、葉綠素b含量、類胡蘿卜素含量、葉綠素總含量均顯著低于正常供水值(P<0.05)，這與何海軍等[28]的研究結(jié)果基本一致。無(wú)論是在干旱脅迫還是正常供水條件下，經(jīng)抗旱拌種劑處理過(guò)的玉米幼苗葉綠素a含量、葉綠素b含量、類胡蘿卜素含量、葉綠素總含量均顯著高于對(duì)照組(P<0.05)。在藥種質(zhì)量比為1∶14時(shí)，玉米幼苗葉綠素a含量、葉綠素b含量、類胡蘿卜素含量、葉綠素總含量達(dá)到最大。因此，抗旱拌種劑能夠減緩干旱對(duì)玉米幼苗造成的影響，促進(jìn)光合色素的合成。

2.3抗旱拌種劑對(duì)玉米幼苗葉片中抗氧化保護(hù)酶SOD、POD、CAT活性和丙二醛含量的影響

在正常植物細(xì)胞中活性氧保持著動(dòng)態(tài)平衡，細(xì)胞在干旱脅迫下會(huì)加速細(xì)胞中活性氧的產(chǎn)生，活性氧能夠促進(jìn)膜脂過(guò)氧化加劇，引起膜脂過(guò)氧化物丙二醛(MAD)增加，從而破壞植物細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)功能[29]。超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)和過(guò)氧化物酶(POD)能夠清除植物體內(nèi)的活性氧，防止活性氧對(duì)植物細(xì)胞造成損害，稱為抗氧化酶?？寡趸冈谘泳徶参锶~片衰老和抗逆境方面起著重要作用[30-31]，能夠減輕活性氧對(duì)植物細(xì)胞造成的毒害作用。

表2　抗旱拌種劑對(duì)玉米幼苗葉片中葉綠素含量影響

由表3可知，與正常供水相比，在干旱脅迫下玉米幼苗葉片中SOD、POD和CAT的活性顯著下降(P<0.05)；丙二醛含量顯著增高(P<0.05)。無(wú)論在正常供水下還是在干旱脅迫下，抗旱拌種劑處理組玉米幼苗葉片中SOD、POD和CAT的活性均顯著高于對(duì)照組(P<0.05)；丙二醛含量均顯著低于對(duì)照組(P<0.05)。在干旱脅迫下，隨著藥種比的增大，SOD、POD和CAT的活性均出現(xiàn)先增強(qiáng)后下降的趨勢(shì)；丙二醛含量呈先下降后上升的趨勢(shì)。因此，抗旱拌種劑能夠提高抗氧化保護(hù)酶系的活性，減緩干旱脅迫造成的膜脂過(guò)氧化作用。

表3　抗旱拌種劑對(duì)玉米幼苗葉片中抗氧化酶SOD、POD和CAT活性及丙二醛含量的影響

2.4抗旱拌種劑對(duì)玉米穗部性狀及產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

由表4可知，處理組玉米穗長(zhǎng)較對(duì)照組增加1 cm；穗粗較對(duì)照組增加0.24 cm；禿尖較對(duì)照組短0.38 cm，說(shuō)明抗旱拌種劑能增加玉米穗長(zhǎng)、穗粗，減少禿尖長(zhǎng)度。從產(chǎn)量構(gòu)成要素來(lái)看，處理組穗行數(shù)較對(duì)照組增加0.7行，行粒數(shù)增加3.3粒，穗粒數(shù)增加79粒，百粒重增加1.884 g，產(chǎn)量增加14.20%。因此，抗旱拌種劑能夠改良玉米穗部性狀，提高穗粒數(shù)、百粒重等產(chǎn)量構(gòu)成要素。

表4　抗旱拌種劑對(duì)玉米穗部性狀和產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

2.5抗旱拌種劑對(duì)玉米籽粒品質(zhì)的影響

玉米的蛋白質(zhì)含量，特別是其中的賴氨酸含量是評(píng)價(jià)玉米籽粒品質(zhì)的重要指標(biāo)，在營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)中賴氨酸含量及蛋白質(zhì)品質(zhì)是其中的核心。由表5可知處理組玉米水分較對(duì)照組高0.40%；容重較對(duì)照組增加4 g·L-1；粗蛋白較對(duì)照組增加0.84%；粗脂肪較對(duì)照組降低0.13%；粗淀粉較對(duì)照組降低0.88%；賴氨酸較對(duì)照組增加0.03%。因此，抗旱拌種劑能夠改善玉米籽粒的品質(zhì)。

表5　抗旱拌種劑對(duì)玉米籽粒品質(zhì)的影響

3結(jié)論

干旱是影響作物生長(zhǎng)的最主要逆境因子，對(duì)作物產(chǎn)量及品質(zhì)會(huì)造成一定程度的影響。本研究結(jié)果表明，在干旱脅迫下，本抗旱拌種劑處理可以提高玉米幼苗的干物質(zhì)積累，促進(jìn)幼苗葉片中光合色素的合成，提高抗氧化酶的活性，減弱膜脂過(guò)氧化作用。同時(shí)，本抗旱拌種劑處理可以改善玉米穗部性狀，增加產(chǎn)量14%，提高賴氨酸和粗蛋白含量，改良玉米籽粒品質(zhì)。因此，將本抗旱拌種劑用于旱作農(nóng)業(yè)區(qū)的玉米播種，可節(jié)約灌溉用水，同時(shí)具有抗病蟲害等功效，可顯著提高玉米光合作用和在干旱地區(qū)的產(chǎn)量。

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Study on effects of drought-resistant seed-dressing agent on seedling growth, yield and kernel quality of maize

DING Hao, LI Long, YANG Xiao-yu, XIE Rui, ZHANG Ji

(CollegeofLifeScience,NorthwestNormalUniversity,Lanzhou,Gansu730070,China)

Abstract：A pot experiment and a plot experiment were adopted to investigate the effects of drought-resistant seed-dressing agent on seedling growth, yield and kernel quality of maize, respectively. The results of the pot experiment indicated that the drought-resistant seed-dressing agent could promote the root system development of maize seedling, increase the fresh weight and dry weight, improve the content of chlorophyll and the activity of antioxidase SOD, POD and CAT of corn seedling, and reduce the content of MDA of corn seedling. The best effect was achieved when the weight ratio between the agent and seed was 1∶14. The results of the plot experiment indicated that the drought-resistant seed-dressing agent could increase the content of water, coarse protein and lysine by 0.40%, 0.84% and 0.03%, respectively; decrease coarse fat and coarse starch by 0.13% and 0.88%, respectively; increase panicle length, panicle width, panicle row number, line grain number, hundred-grain weight and yield by 1 cm, 0.24 cm, 0.7 lines, 3.3 grains, 79 grains, 1.89 g and 14.20%; and decrease barren tip by 0.38 cm. In conclusion, drought-resistant seed-dressing agent could promote seedling growth of maize, improve panicle traits and kernel nutrient qualities of maize, and increase maize yield.

Keywords:drought-resistant seed-dressing agent; growth of seedling; yield; quality

中圖分類號(hào)：S351.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

作者簡(jiǎn)介：丁昊(1988—)，男，甘肅安定人，在讀碩士，主要從事植物資源開發(fā)與利用研究。 E-mail：316700513@qq.com。通信作者：張繼(1963—)，女，研究員，博士，主要從事植物資源開發(fā)與利用研究。 E-mail：dinghao88279180613@163.com。

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃：西南突發(fā)性災(zāi)害應(yīng)急與防控技術(shù)集成與示范(2012BAD20B06)；國(guó)家自然科學(xué)基金(31200255)

收稿日期：2015-07-12

doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2016.02.07

文章編號(hào)：1000-7601(2016)02-0044-05