水分脅迫下硅素對玉米苗期生理生化性狀的影響

林少雯，劉樹堂，隋凱強，皇甫呈惠

(青島農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境學院，山東 青島 266109)

玉米，一年生的草本植物，是禾本科玉米屬。玉米莖稈直立并且通常不分枝，葉鞘具橫脈，全株葉片寬而長，葉舌呈膜質(zhì)，薄而短，呈線狀披針形或劍形，互生，底部呈圓耳狀，無毛或具疵柔毛，中脈粗壯并且清晰，邊沿有波狀皺紋，葉片數(shù)與節(jié)數(shù)對等，于莖的兩側(cè)互生，葉路堅硬，有茸毛。硅，是一種植物體組成的重要營養(yǎng)元素。硅肥能夠改變作物品質(zhì)，提高玉米的光合作用和葉綠素含量，使莖葉直立，促進有機物積累；硅肥有利于增加作物莖稈的機械強度，令莖稈挺直；硅肥也能增強玉米體內(nèi)通氣性，可以預防根系腐爛和早衰；硅肥可以抑制水分的蒸騰，有效地調(diào)節(jié)葉片氣孔開關(guān)，增強玉米的抗旱以及抗寒等抗逆能力。 硅肥是一種微堿性礦物肥料，以含硅酸鈣為主，是一種優(yōu)質(zhì)、高效、無毒的新型肥料，在缺硅土壤和喜硅作物上具有良好的增產(chǎn)效果。

近年來，由于缺水干旱引發(fā)的水分脅迫也將增強糧食產(chǎn)量的不穩(wěn)定性，更甚者波及全球的糧食安全[1-2]。缺水干旱引發(fā)的水分脅迫影響了玉米的品質(zhì)和產(chǎn)量。雖然玉米需水量比較多，但因為玉米有很強大的根系，可以充分利用土壤中的有效水分，在天氣溫度比較高，而且空氣比較干燥時，葉片會自動向上卷曲，以減少蒸騰面積，使玉米植株的水分吸收與蒸騰保持適當?shù)钠胶?，所以說相對需水量不是太高，耗水量比較經(jīng)濟。

而關(guān)于硅肥對玉米研究和水分脅迫下對玉米的影響也取得了一定的研究進展。一些研究者[3-6]在硅肥對玉米的試驗中發(fā)現(xiàn)，通過對玉米施用硅肥試驗結(jié)果可知，施硅肥的玉米比對照莖粗和穗長增加，抗逆力增強，產(chǎn)量明顯增加。賈國濤等[7]研究發(fā)現(xiàn)，施用硅肥促進了玉米生長發(fā)育，可以增強光合作用，對光能利用率和水分利用率有增強作用，從而達到了節(jié)水、抗旱、增產(chǎn)的目的。邵長泉[8]研究發(fā)現(xiàn)，施硅能增強糯玉米根系生長發(fā)育，對根系總吸收面積、活躍吸收面積及根系活力有一定的促進作用，改善玉米的品質(zhì)。于德海[9]在試驗過程中發(fā)現(xiàn)，施用硅肥在干旱年份玉米栽培中具有明顯的抗旱效果。Farquhar等[10]研究認為，檢驗氣孔限制是否為光合速率下降的原因，需要考慮氣孔導度的大小和胞間CO2濃度的變化；Bonyor[11]研究發(fā)現(xiàn)，干旱引發(fā)的水分脅迫降低了玉米的光合作用，造成了葉片氣孔的關(guān)閉。許多學者通過試驗研究干旱脅迫對玉米主要生理參數(shù)的影響程度[10-15]，水分脅迫對玉米生長發(fā)育的影響機制[16-17]，水分脅迫對蒸騰作用的影響大于光合作用[18]。至于硅素在干旱脅迫下對玉米有什么影響，現(xiàn)在還少見報道。

本試驗是在抗旱條件下研究硅素對玉米苗期的抗逆性的影響。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試硅素為單硅酸。供試玉米品種為青農(nóng)11號。試驗地點設在青島農(nóng)業(yè)大學溫室，試驗地土壤：土壤類型為褐土，土壤質(zhì)地為中壤，土壤pH值為7，0～20 cm土層有機質(zhì)含量為11.6 g/kg，堿解氮含量為45.2 mg/kg，有效磷(P2O5)含量為64.44 mg/kg，土壤有效硅(SiO2)為164.38 mg/kg，土壤速效鉀為108.7 mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗設在青島農(nóng)業(yè)大學溫室中進行，采用土培試驗方法。盆缽為25 cm×22 cm的塑料桶，在桶底打好小孔保證透水透氣。正式裝盆前先試裝1～2盆，以確定每盆裝土的數(shù)量，同時根據(jù)試驗計劃表，加入不同濃度的硅素[19]?？咨戏派霞毶尘W(wǎng)防止土壤損失，每盆裝入土壤9 kg。采取裂區(qū)設計，設3個主處理和4個副處理。每個處理3個重復(表1)。

表1 試驗設計方案Tab.1 Experimental design

注：主處理中Si0表示低濃度單硅酸含量(對照，CK，每盆單硅酸含量為0)；Si1表示中濃度的單硅酸含量(施用0.133 g/kg單硅酸)；Si2表示高濃度單硅酸含量(施用0.266 g/kg單硅酸)。副處理中W1表示極干(相對含水量為30%)；W2表示較干(相對含水量為45%)；W3表示輕微干(相對含水量為60%)；W4表示正常(相對含水量為75%)。

Note：Main treatment：Si0represents low concentration of mono silicic acid (the content of mono silicic acid in each pot was 0);Si1indicates the medium concentration of silicic acid(0.133 g/kg mono silicic acid was applied);Si2indicates high concentration of mono silicic acid(0.266 g/kg mono silicic acid was applied).Sub-treatment：W1represents extreme dry(the relative water content was 30%);W2means more dry(the relative water content was 45%);W3means slightly dry(the relative water content was 60%);W4means normal(the relative water content was 75%) .

玉米于4月7日播種，取飽滿度一致的玉米種子，點種于裝有土壤的塑料桶中，每盆播種4粒，中間一粒周圍均勻播種3粒，播種后澆入單硅酸，同時每盆加1 200 mL用0.02 g/L的尿素和0.02 g/L的磷酸二氫鉀配成的營養(yǎng)液。4月14日開始出苗，4月20日，間苗留1株，間苗后開始控水，用土壤水分速測儀測定土壤的相對含水量，使其分別保持在30%，45%，60%，75%，培育至拔節(jié)期。5月11-15日，測定玉米株高、葉面積、光合指標、葉綠素含量、根系活力和根系長度，玉米葉片中的丙二醛含量、脯氨酸含量。

1.3 測定項目及方法

土壤pH值采用pH計法測定[20]；土壤堿解氮采用堿解擴散法測定[21]；土壤速效磷采用碳酸氫鈉-分光光度法進行測定[21]；土壤速效鉀采用醋酸銨-火焰光度計法進行測定[21]；土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法進行測定[21]。

使用直尺測量植株地上部分的自然高度，即為株高；莖粗采用游標卡尺直接測得；葉面積為葉長×葉寬×0.75，通過計算可得。

葉綠素含量采用SPAD-502葉綠素測定儀直接測定；光合指標采用LI-6400XT光合作用測定儀直接測定；根系長度采用根系掃描儀直接測定；根系活力采用TTC法測定；丙二醛含量采用雙組分光光度計法測定；植物缺水程度的鑒定采用脯氨酸法進行[22]。

1.4 統(tǒng)計分析

本試驗測定獲得的數(shù)據(jù)采用WPS和SPSS軟件進行圖表的編輯和試驗數(shù)據(jù)的方差分析和統(tǒng)計檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分脅迫下硅對玉米苗期生長發(fā)育的影響

2.1.1 水分脅迫下硅對玉米株高的影響 從表2可以看出，隨著土壤相對含水量的減少，水分脅迫對玉米的影響越嚴重，相比于正常土壤相對含水量處理的株高，在土壤相對含水量為60%，45%，30%不施用單硅酸的處理當中，玉米株高分別降低11.42%，15.81%，23.59%，而在施用0.133 g/kg單硅酸的處理中，玉米株高比正常土壤相對含水量條件下生長的玉米株高分別低3.99%，11.81%，21.71%，在施用0.266 g/kg單硅酸的處理中，玉米株高比正常土壤相對含水量條件下生長的玉米株高分別降低0.85%，10.65%，20.03%。與水分對照相比，各水分處理的玉米株高有不同程度的降低，水分的虧缺影響了玉米株高的增長，施用單硅酸的處理玉米株高的降低幅度小于不施用單硅酸的處理，說明水分脅迫條件下硅可以一定程度上緩解由于水分虧缺引起的逆境條件。通過回歸分析可以得出方程Y=13.7X-9.66X2+132.34，硅-水之間的極大值出現(xiàn)在95.87，Si2W4處理與之最接近，為最優(yōu)處理，同時也是最合理的處理。在同一水分處理的條件下，相比于不施用單硅酸的Si0處理，Si1處理在土壤相對含水量為30%，45%，60%，75%條件下的玉米株高分別增長2.76%，5.04%，2.52%，0.29%，Si2處理在土壤相對含水量為30%，45%，60%，75%條件下的玉米株高分別增長5.56%，7.04%，3.38%，0.86%。由此可見：在土壤相對含水量為75%，施用0.266 g/kg的硅的處理，玉米植株生長最好；玉米株高在土壤相對含水量為45%時，施用單硅酸后漲幅最大，在土壤相對含水量為45%時施用單硅酸，抗逆性顯著增強。

表2 水分脅迫下硅對玉米苗期株高的影響Tab.2 Effects of silicon on corn seedling plant height under water stress cm

注：不同小寫字母表示在P<0.05 水平顯著差異。表3-5、圖1-6同。

Note：Different lowercase letters are significantly different atP<0.05.The same as Tab.3-5，F(xiàn)ig.1-6.

2.1.2 水分脅迫下硅對玉米葉面積的影響 由表3可以得到，隨著土壤相對含水量的減少，玉米所受水分脅迫的影響越來越大。相比于正常土壤相對含水量處理的葉面積在土壤相對含水量為60%，45%，30%不施用單硅酸的處理中，玉米葉面積分別減小9.53%，17.80%，22.45%，而在施用0.133 g/kg單硅酸的處理中，玉米葉面積比正常土壤相對含水量條件下生長的玉米葉面積分別減小7.92%，14.92%，21.10%，在施用0.266 g/kg單硅酸的處理中，玉米葉面積比正常土壤相對含水量條件下生長的玉米葉面積分別減小7.21%，12.74%，18.10%。與水分處理的對照相比，各水分處理的玉米葉面積有不同程度的減小，水分的虧缺影響了玉米葉面積的增長，施用硅素的處理中玉米葉面積的減小幅度小于不施用硅素的處理，說明水分脅迫條件下施用硅素可以一定程度上緩解由于水分虧缺引起的逆境條件。通過回歸分析可以得出方程Y=2.69X-5.87X2+89.78，硅-水之間的極大值出現(xiàn)在155.87處，Si2W4處理與之最接近，為最優(yōu)處理，同時也是最合理的處理。在同一水分處理的條件下，相比于不施用硅素的Si0處理，Si1處理在土壤相對含水量為30%，45%，60%，75%條件下的玉米葉面積分別增加16.17%，18.18%，16.21%，14.18%，Si2處理在土壤相對含水量為30%，45%，60%，75%條件下的玉米葉面積分別增加37.67%，38.37%，33.68%，30.35%。由此可見，在土壤相對含水量為75%，施用0.266 g/kg單硅酸時，玉米植株生長最好；玉米葉面積在土壤相對含水量為45%時，施用硅素后增加幅度最大，在土壤相對含水量為45%時施用單硅酸，顯著增強了玉米的抗逆性。

表3 水分脅迫下硅對玉米苗期葉面積的影響Tab.3 Effects of silicon on corn seedling leaf area under water stress cm2

2.1.3 水分脅迫下硅對玉米莖粗的影響 從表4可以看出，隨著土壤相對含水量的減少，玉米所受水分脅迫的逆境危害越來越嚴重。相比于正常土壤相對含水量處理的莖粗，在土壤相對含水量為60%，45%，30%不施用硅素的條件下處理的玉米莖粗分別減小11.13%，20.65%，26.60%，而在施用0.133 g/kg單硅酸的處理中，玉米莖粗比正常土壤相對含水量條件下生長的玉米莖粗分別減小10.22%，15.40%，23.74%，在施用0.266 g/kg單硅酸處理條件下的玉米莖粗比正常土壤相對含水量條件下生長的玉米莖粗分別減小1.03%，7.69%，16.62%。與水分處理的對照相比，各水分處理的玉米莖粗有不同程度的減小，水分的虧缺影響了玉米莖粗的增粗，施用硅素的處理玉米莖粗的減小幅度小于不施用硅素處理的玉米莖粗減小的幅度，說明水分脅迫條件下施用硅素可以一定程度上緩解由于水分虧缺引起的逆境條件。通過回歸分析可以得出方程Y=0.84X-0.22X2+2.36，硅-水之間的極大值出現(xiàn)在15.08處，Si2W4處理與之最接近，為最優(yōu)處理，同時也是最合理的處理。在同一水分處理的條件下，相比于不施用單硅酸的Si0處理，Si1處理在土壤相對含水量為30%，45%，60%，75%條件下的玉米莖粗分別增加12.61%，15.55%，9.49%，8.38%，Si2處理在土壤相對含水量為30%，45%，60%，75%條件下的玉米莖粗分別增加23.54%，26.52%，21.10%，8.75%。由此可見：在土壤相對含水量為75%，施用0.266 g/kg濃度的單硅酸時，玉米植株生長最好；玉米莖粗在土壤相對含水量為45%時，施用單硅酸后增加幅度最大，在土壤相對含水量為45%時施用單硅酸，顯著增強了玉米的抗逆性。

表4 水分脅迫下硅對玉米苗期莖粗的影響Tab.4 Effects of silicon on corn seedling stem diameter under water stress mm

2.1.4 水分脅迫下硅對玉米苗期根系長度的影響 由表5可以得到，隨著土壤相對含水量的減少，水分脅迫對玉米的逆境危害越來越嚴重。相比于正常土壤相對含水量處理的根長，在土壤相對含水量為60%，45%，30%不施用單硅酸的條件下處理的玉米根長分別減小4.85%，12.78%，15.54%，而在施用0.133 g/kg單硅酸的處理中，玉米根長比正常土壤相對含水量條件下生長的玉米根長分別減小3.76%，10.31%，13.67%，在施用0.266 g/kg單硅酸的處理中，玉米根長比正常土壤相對含水量條件下生長的玉米根長分別減小2.11%，7.09%，13.49%。與水分處理的對照相比，各水分處理的玉米根長有不同程度的減小，水分的虧缺影響了玉米根長的增長，施用硅素的處理玉米根長的減短幅度小于不施用硅素處理的玉米根長減短的幅度，說明水分脅迫條件下施用單硅酸可以緩解一定程度上由于水分虧缺引起的逆境條件。通過回歸分析可以得出方程Y=9.84X-12.56X2+138.71，硅-水之間的極大值出現(xiàn)在608.33處，Si2W4處理與之最接近，為最優(yōu)處理，同時也是最合理的處理。在同一水分處理的條件下，相比于不施用單硅酸的Si0處理，Si1處理在土壤相對含水量為30%，45%，60%，75%條件下的玉米根長分別增長7.66%，8.31%，6.53%，5.33%，Si2處理在土壤相對含水量為30%，45%，60%，75%條件下的玉米根長分別增長16.47%，21.13%，16.98%，13.72%。由此可見，在土壤相對含水量為75%，施用0.266 g/kg單硅酸時，玉米植株生長最好；玉米根長的增長幅度在土壤相對含水量為45%時，施用單硅酸后漲幅最大，土壤相對含水量為45%時施用單硅酸，顯著增強了玉米的抗逆性。

表5 水分脅迫下硅對玉米苗期根系長度的影響Tab.5 Effects of silicon on corn seedling root length under water stress cm

2.2 水分脅迫下硅對玉米苗期生理指標的影響

2.2.1 水分脅迫下硅對玉米葉綠素含量的影響 從圖1可以看出，隨著土壤相對含水量的減少，水分脅迫對玉米的影響越嚴重，相比于正常土壤相對含水量處理的SPAD值，在土壤相對含水量為60%，45%，30%不施用單硅酸的條件下，玉米SPAD值分別降低0.13%，3.24%，6.14%，而在施用0.133 g/kg單硅酸的處理中，玉米SPAD值比正常土壤相對含水量條件下生長的玉米SPAD值分別低0.52%，1.35%，5.22%，在施用0.266 g/kg單硅酸的處理中，SPAD值比正常土壤相對含水量條件下生長的玉米SPAD值分別低0.56%，1.94%，7.08%。與水分對照相比，各水分處理的玉米SPAD值有不同程度的降低，玉米葉色隨水分含量的增大而增大，水分的虧缺影響了玉米葉綠素的含量，施用硅素的處理玉米葉綠素含量的降低幅度小于不施用硅素的處理的玉米葉綠素含量降低的幅度，說明水分脅迫條件下硅可以一定程度上緩解由于水分虧缺引起的逆境條件。通過回歸分析可以得出方程Y=5.62X-3.74X2+5.47，硅-水之間的極大值出現(xiàn)在40.03處，Si2W4處理與之最接近，為最優(yōu)處理，同時也是最合理的處理。在同一水分處理的條件下，相比于不施用單硅酸的Si0處理，Si1處理在土壤相對含水量為30%，45%，60%，75%條件下的玉米SPAD值分別增長3.45%，4.44%，2.05%，2.44%，Si2處理在土壤相對含水量為30%，45%，60%，75%條件下的玉米SPAD值分別增長4.36%，6.83%，4.96%，5.42%，玉米SPAD值的增長幅度在土壤相對含水量為45%時，施用單硅酸后漲幅最大，對于不同單硅酸濃度的處理，玉米葉色值呈明顯規(guī)律性變化，玉米葉色隨著施入單硅酸量的增加而增加，在土壤相對含水量為45%時施用單硅酸，顯著增強了玉米的抗逆性。在土壤相對含水量為75%，施用0.266 g/kg單硅酸時，玉米植株生長最好。

圖1 水分脅迫下硅對玉米苗期葉綠素含量的影響Fig.1 Effects of silicon on corn seedling chlorophyll content under water stress

2.2.2 水分脅迫下硅對玉米光合指標的影響 葉片水分利用效率(WUE)即光合速率(Pn)與蒸騰速率(Tr)的比值。從圖2，3可以看出，在同一硅濃度條件下，相比于水分對照，在土壤相對含水量為60%，45%，30%的條件下，玉米葉片的光合速率和蒸騰速率有不同程度的下降；水分脅迫下的玉米葉片蒸騰速率和光合速率為適應缺水均與正常水分處理相比下降，而提高了水分利用效率，適度的水分脅迫能提高玉米葉片的水分利用效率，從而增強葉片對水分的利用能力，抵御干旱的逆境。而在同一水分處理條件下，施用單硅酸處理的玉米葉片的整體光合速率和蒸騰速率相比于不施用單硅酸的處理有所升高，說明硅素緩解了玉米的水分脅迫下的逆境。

圖2 水分脅迫下硅對玉米苗期光合指標的影響Fig.2 Effects of silicon on corn seedling photosynthetic indexes under water stress

圖3 水分脅迫下硅對玉米苗期水分利用效率的影響Fig.3 Effects of silicon on corn seedling wateruse efficiency under water stress

2.3 水分脅迫下硅對玉米苗期生化指標的影響

2.3.1 水分脅迫下硅對玉米根系活力的影響 從圖4可以看出，隨著土壤相對含水量的減少，玉米所受水分脅迫的影響越來越大。相比于正常土壤相對含水量處理的根系活力，在土壤相對含水量為60%，45%，30%不施用單硅酸的條件下，玉米根系活力分別降低9.37%，30.48%，43.80%，而在施用0.133 g/kg單硅酸的處理中，玉米根系活力比正常土壤相對含水量條件下生長的玉米的根系活力分別低10.62%，29.80%，45.90%，在施用0.266 g/kg單硅酸的處理中，根系活力比正常土壤相對含水量條件下生長的玉米根系活力分別低12.91%，28.92%，46.35%。與水分對照相比，各水分處理的玉米根系活力有不同程度的降低，隨著水分處理中相對含水量的增加，根系活力有增加的趨勢，水分的虧缺影響了玉米的根系活力，施用硅素處理的玉米根系活力的降低幅度小于不施用硅素處理的降低的幅度，說明水分脅迫條件下硅可以一定程度上緩解由于水分虧缺引起的逆境條件。通過回歸分析可以得出方程Y=4.82X-7.92X2+5.98，硅-水之間的極大值出現(xiàn)在48.22處，Si2W4處理與之最接近，為最優(yōu)處理，同時也是最合理的處理。在同一水分處理的條件下，相比于不施用硅素的Si0處理，Si1處理在土壤相對含水量為30%，45%，60%，75%條件下的玉米根系活力分別增長32.32%，38.77%，35.55%，37.44%，Si2處理在土壤相對含水量為30%，45%，60%，75%條件下的玉米根系活力分別增長50.05%，60.69%，51.04%，57.18%，玉米根系活力的增長幅度在土壤相對含水量為45%時，施用單硅酸后漲幅最大，在土壤相對含水量為45%時施用單硅酸，顯著增強了玉米的抗逆性；在水分脅迫下單硅酸可以緩解水分缺乏癥狀，增強玉米根系活力。說明在土壤相對含水量為75%，施用0.266 g/kg單硅酸時，玉米根系活力最強，植株生長最好。

圖4 水分脅迫下硅對玉米苗期根系活力的影響Fig.4 Effects of silicon on corn seedlingroot activity under water stress

2.3.2 水分脅迫下硅對玉米丙二醛含量的影響 從圖5可以看出，隨著土壤相對含水量的減少，水分脅迫對玉米的危害增大。相比于正常土壤相對含水量處理的丙二醛含量(以鮮質(zhì)量計)，在土壤相對含水量為60%，45%，30%不施用單硅酸的條件下處理的玉米丙二醛含量分別升高20.21%，57.61%，90.78%，而在施用0.133 g/kg單硅酸的處理中，玉米丙二醛含量比正常土壤相對含水量條件下生長的玉米的丙二醛含量分別升高12.07%，42.55%，81.32%，在施用0.266 g/kg單硅酸的處理中，丙二醛含量比正常土壤相對含水量條件下生長的玉米丙二醛含量分別升高4.44%，14.60%，66.82%。與水分對照相比，各水分處理的玉米丙二醛含量有不同程度的升高，隨著水分處理中相對含水量的增加，丙二醛含量有一定的降低趨勢，水分的虧缺影響了玉米的丙二醛含量，施用硅素的玉米中丙二醛含量的升高幅度小于不施用硅素處理的玉米丙二醛含量升高的幅度，說明水分脅迫條件下硅可以一定程度上緩解由于水分虧缺引起的逆境條件。通過回歸分析可以得出方程Y=4.22X+2.43X2+9.81，硅-水之間的極小值出現(xiàn)在2.52處，Si2W4處理與之最接近，為最優(yōu)處理，同時也是最合理的處理。在同一水分處理的條件下，相比于不施用單硅酸的Si0處理，Si1處理在土壤相對含水量為30%，45%，60%，75%條件下的玉米丙二醛含量分別降低14.48%，18.62%，16.11%，10.02%，Si2處理在土壤相對含水量為30%，45%，60%，75%條件下的玉米丙二醛含量分別降低25.08%，37.70%，25.56%，14.31%，玉米丙二醛含量的降低幅度在土壤相對含水量為45%時，施用單硅酸后幅度最大，說明在土壤相對含水量為45%時施用單硅酸，顯著增強了玉米的抗逆性；在水分脅迫下，施硅可使玉米葉片中的丙二醛含量明顯降低，有減緩膜脂過氧化的作用。在土壤相對含水量為75%，施用0.266 g/kg單硅酸時，玉米丙二醛含量最低。

圖5 水分脅迫下硅對玉米苗期丙二醛含量的影響Fig.5 Effects of silicon on corn seedlingMDA content under water stress

2.3.3 水分脅迫下硅對玉米脯氨酸含量的影響 從圖6可以看出，隨著土壤相對含水量的減少，水分脅迫對玉米的影響越來越大。相比于正常土壤相對含水量處理的脯氨酸含量，在土壤相對含水量為60%，45%，30%不施用單硅酸的條件下，玉米的脯氨酸含量分別升高12.88%，52.30%，85.64%，而在施用0.133 g/kg單硅酸時，玉米脯氨酸含量比正常土壤相對含水量條件下生長的玉米分別升高15.60%，45.01%，97.66%，在施用0.266 g/kg單硅酸時，玉米脯氨酸含量比正常土壤相對含水量條件下生長的玉米分別升高9.41%，33.15%，96.52%。與水分對照相比，各水分處理的玉米脯氨酸含量有不同程度的升高，隨著水分處理中相對含水量的增加，脯氨酸含量有一定的降低趨勢，水分的虧缺影響了玉米的脯氨酸含量，施用單硅酸處理的玉米脯氨酸含量的升高幅度小于不施用單硅酸處理的升高幅度，說明水分脅迫條件下硅可以一定程度上緩解由于水分虧缺引起的逆境條件。通過回歸分析可以得出方程Y=8.52X+7.43X2+3.45，硅-水之間的極小值出現(xiàn)在20.05處，Si2W4處理與之最接近，為最優(yōu)處理，同時也是最合理的處理。在同一水分處理的條件下，相比于不施用單硅酸的Si0處理，Si1處理在土壤相對含水量相比30%，45%，60%，75%條件下的玉米脯氨酸含量分別降低10.60%，20.06%，14.02%，16.04%，Si2處理在土壤相對含水量為30%，45%，60%，75%條件下的玉米脯氨酸含量分別降低16.78%，31.28%，23.81%，21.39%，玉米脯氨酸含量的降低幅度在土壤相對含水量為45%時，施用單硅酸后幅度最大，說明在土壤相對含水量為45%時施用單硅酸，抗逆性最強。說明在水分脅迫下，施用硅素可以降低玉米的脯氨酸含量，緩解玉米的缺水癥狀。在土壤相對含水量為75%，施用0.266 g/kg單硅酸時，玉米脯氨酸含量最低。

圖6 水分脅迫下硅對玉米苗期脯氨酸含量的影響Fig.6 Effects of silicon on corn seedlingproline content under water stress

3 討論與結(jié)論

硅肥可以促進玉米生長發(fā)育、增強光合作用，對光能利用率和水分利用率有增強作用，能增強糯玉米根系生長發(fā)育，對根系總吸收面積、活躍吸收面積及根系活力有一定的促進作用，從而達到了節(jié)水、抗旱、增產(chǎn)，改善玉米品質(zhì)的目的。與本試驗結(jié)論一致。

在本試驗中，株高、葉面積、莖粗、根系長度、根系活力以及葉綠素含量在同一水分條件下，均隨著單硅酸濃度的增加而增加，而同一單硅酸濃度處理條件下，株高、葉面積、莖粗、根系長度、根系活力以及葉綠素含量隨著土壤相對水分含量的增大，有明顯的增大趨勢，在相對含水量為45%時，施用硅素后，顯著增加玉米的抗逆性。丙二醛含量和脯氨酸含量表示逆境危害程度，施用單硅酸硅明顯提高了玉米的抗逆性。在同一水分條件下，隨著單硅酸濃度的增加而減小，在同一單硅酸濃度條件下，土壤相對含水量越大，丙二醛和脯氨酸含量越低。水分脅迫的玉米葉片蒸騰速率和光合速率為適應缺水均與正常水分處理相比顯著下降，從而提高了水分利用效率，隨著土壤相對含水量的增加，光合速率和蒸騰速率有一定的增加趨勢，而在同一水分處理條件下，施用硅素處理的玉米葉片的整體光合速率和蒸騰速率相比于不施用單硅酸的處理有所升高。

在本試驗研究范圍內(nèi)，在相對含水量為75%，施用0.266 g/kg單硅酸時，玉米生長最好；相對含水量為60%，施用0.266 g/kg單硅酸和相對含水量為75%，施用0.133 g/kg單硅酸時，玉米生長次之；在土壤相對含水量為45%時，施用0.133～0.266 g/kg單硅酸，顯著增強了玉米的抗逆性。至于在硅素繼續(xù)增加的情況下，玉米的生長狀況如何，還有待于進一步研究。

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