葉面噴施生物刺激素對夏玉米產量及養(yǎng)分吸收的影響

王澤平， 許 恒， 史秋哲， 韓燕來，，3， 王 祎，，3

（1.河南農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，鄭州 450002； 2.省部共建小麥玉米國家重點實驗室，鄭州 450002；3.河南省糧食作物營養(yǎng)與施肥野外科學觀測研究站，河南許昌 461101）

生物刺激素是一種包含某些成分和微生物的物質，這些物質施用于植物本身或者其根圍時，對植物的自然進程起到積極的刺激作用，增強植物的抗性，加強植物對養(yǎng)分的吸收，提高作物品質［1］. 國際上將生物刺激素分為了八大類：腐植酸、復雜有機材料、有益化學成分、無機鹽（包括亞磷酸鹽）、海藻提取物、甲殼素和殼聚糖產物衍生物、抗蒸騰劑、游離氨基酸和其他含氮物質［3］.

目前，諸多研究表明生物刺激素可提高農作物對肥料或土壤中有效養(yǎng)分的吸收利用［4-5］. 海藻提取物可提高植物體內抵抗非生物脅迫物質的含量，從而提高其對非生物脅迫的抵抗力［6-7］. 研究表明施用海藻提取物能夠減緩葉綠素的降解，提高溶解性蛋白、抗氧化物等的含量，從而延緩植物衰老［8］. 純化的海藻細胞壁中的多糖及其衍生的寡糖能夠促進植物生長，從褐藻中提取出的衍生的寡聚-藻酸鹽可以促進植物的氮同化和基礎代謝，同時減少作物病蟲害的出現(xiàn)［9］. 黃腐酸是腐殖質的一種，其分子量低，功能團密集，有較強的生理活性，它可縮小氣孔的開張度從而減少水分的蒸騰，使作物吸收較多的養(yǎng)分，還可提高多種葉綠素含量以及作物的產量與品質，是一種新型的植物生長刺激素［10］. 水稻噴施黃腐酸后，促進根系生長，產量增加［11］；玉米噴施適宜濃度的黃腐酸鉀，產量和穗粒數(shù)提高［12］；小麥噴施黃腐酸后，葉綠素含量增加，減小了高溫對細胞的破壞，增加產量［13］. 生物刺激素能有效促進土壤中難溶養(yǎng)分的分解釋放，提高土壤肥力，進而改善土壤理化性質，減少化肥用量.

玉米作為喜溫作物，一般會主動適應夏季的高溫，但溫度超過35 ℃后會對植株的生長發(fā)育造成不良影響［13］. 然而隨著全球變暖，夏季高溫氣象時有發(fā)生，對夏玉米產生的危害逐步增大［14］. 花期的高溫環(huán)境影響夏玉米光合作用，對其花期、植株性狀、雌雄穗的發(fā)育等均有較大影響，進而影響產量［15-16］. 氣象數(shù)據(jù)表明，河南省1970—1999年間夏玉米開花期高溫日數(shù)變化不大，2000—2009年間高溫日數(shù)最少，2010年后明顯增多，其中以豫南高溫日數(shù)最多，達到6～8日，并且發(fā)生3日及以上高溫的頻次為10年6～8次，成為豫南地區(qū)夏玉米產量主要限制因子之一［17］. 本研究通過大田試驗，分析葉面噴施海藻酸和黃腐酸對夏玉米產量和養(yǎng)分吸收的影響，為降低高溫熱害對夏玉米生產的影響提供參考.

1 材料和方法

1.1 試驗地概況及試驗材料

試驗于2018年在河南省西平縣二郎鄉(xiāng)張堯村進行. 土壤類型為砂姜黑土，供試土壤0～20 cm的土層基本理化性質：pH為5.6，有機質含量26.07 g·kg-1，全氮1.21 g·kg-1，速效磷16.34 mg·kg-1，速效鉀108.52 mg·kg-1.供試品種為鄭單958. 使用的海藻酸A購自麥克林，海藻酸B購自上海晶純生化科技股份有限公司，黃腐酸由新疆雙龍腐植酸有限公司生產.

1.2 試驗設計

海藻酸A和海藻酸B設置0.1 g·L-1和0.5 g·L-1兩個噴施濃度，處理分別為A0.1、A0.5、B0.1、B0.5；黃腐酸設置0.1 g·L-1、0.2 g·L-1和0.3 g·L-1三個噴施濃度，處理分別為FA0.1、FA0.2、FA0.3. 試驗每處理設置三次重復，采用隨機區(qū)組排列. 小區(qū)面積約15 m2，播種密度60 000 株·hm-2，于拔節(jié)期進行葉面噴施處理，每小區(qū)噴施液體用量500 mL. 施肥量：N用量210 kg·hm-2，P2O5用量為45 kg·hm-2，K2O用量為45 kg·hm-2. 肥料采用28-6-6-2（Zn）復合肥.

1.3 測定項目及方法

1.3.1 產量調查 在玉米收獲期，各小區(qū)隨機選取20穗進行考種，并計算產量.

1.3.2 葉綠素含量測定 玉米灌漿期，每個小區(qū)隨機選5 株長勢一致的玉米植株，取穗位葉測定葉綠素含量. 葉片用液氮研磨后，用提取液（乙醇與丙酮體積比為1∶1）黑暗下浸提24 h，再加入1 mL提取液，離心（室溫，3～5 min，12 000 r/min）分別在645 nm和663 nm下比色. 葉綠素含量計算：

葉綠素a含量=12.72×A663-2.95×A645；

葉綠素b含量=22.88×A645-4.67×A663；

總葉綠素含量=20.29×A645+8.05×A663.

1.3.3 植株氮磷鉀養(yǎng)分含量測定 各處理玉米植株生物量和養(yǎng)分含量于收獲期測定. 地上部烘干后稱取生物量，之后用粉樣機粉碎并過20目篩. 稱取0.100 0～0.105 0 g粉碎樣品，用5 mL濃H2SO4-H2O2消煮，定容至50 mL. 植株全氮含量用凱氏定氮儀測定，全磷含量用鉬黃比色法測定，全鉀含量用火焰光度計測定.

1.3.4 氮磷鉀累積量測定 根據(jù)1.3.3測定的各部位氮磷鉀養(yǎng)分含量，按以下公式分別計算玉米莖稈、葉片、籽粒的氮磷鉀累積量：

莖稈氮（磷/鉀）累積量=莖稈生物量×莖稈含氮（磷/鉀）量×10-3，

葉片氮（磷/鉀）累積量=葉片生物量×葉片含氮（磷/鉀）量×10-3，

籽粒氮（磷/鉀）累積量=籽粒產量×籽粒含氮（磷/鉀）量×10-3.

其中：積累總量單位為kg·hm-2；氮磷鉀含量單位為g·kg-1；莖稈和葉片生物量、籽粒產量單位為kg·hm-2.

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel2019和SPSS22.0對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，采用Duncan法進行差異顯著性檢驗（p＜0.05）.

2 結果與分析

2.1 葉面噴施生物刺激素對玉米產量的影響

玉米產量結果顯示，噴施0.2 g·L-1黃腐酸降低了玉米產量，但差異不顯著，其余處理均增加了玉米產量，其中噴施0.1 g·L-1黃腐酸和0.1 g·L-1海藻酸B 能顯著增加玉米產量，分別增加了11.5%和7.7%. 噴施0.5 g·L-1海藻酸A與對照處理相比顯著增加了玉米穗粒數(shù)，增加了6.5%. 噴施三種生物刺激素對玉米百粒質量與對照相比沒有顯著差異（表1）.

表1 不同生物刺激素對玉米產量的影響Tab.1 Effects of different biostimulants on maize yield

2.2 葉面噴施生物刺激素對玉米葉綠素含量的影響

葉綠素含量結果表明，噴施不同生物刺激素對生物體內葉綠素含量的影響有著不同的結果. 噴施0.1 g·L-1海藻酸A、海藻酸B、0.2 g·L-1黃腐酸和0.3 g·L-1黃腐酸均能增加葉綠素的含量，噴施0.5 g·L-1海藻酸A和0.1 g·L-1黃腐酸使葉綠素含量降低，且與對照處理差異顯著（表2）. 其中噴施0.3 g·L-1黃腐酸（FA0.3）和0.2 g·L-1黃腐酸（FA0.2）的處理使葉綠素總含量增加得最為顯著，分別比對照提高了34.9%和33.7%.

表2 不同生物刺激素對葉綠素含量的影響Tab.2 Effects of different biostimulants on chlorophyll content 單位：mg·g-1

2.3 葉面噴施生物刺激素對玉米植株氮磷鉀養(yǎng)分含量的影響

植株養(yǎng)分含量結果顯示，噴施三種生物刺激素對玉米莖稈、葉片和籽粒中的氮磷鉀含量有不同的影響（表3）. 噴施海藻酸A、0.1 g·L-1海藻酸B、0.1 g·L-1黃腐酸和0.2 g·L-1黃腐酸均能增加莖稈中氮濃度，其中，噴施0.1 g·L-1海藻酸B 與對照相比差異顯著，增加了8.3%；噴施0.5 g·L-1海藻酸A、海藻酸B、0.2 g·L-1黃腐酸和0.3 g·L-1黃腐酸均能增加葉片中氮濃度，其中噴施0.5 g·L-1海藻酸B與對照相比差異顯著，增加了17.4%；噴施海藻酸A、0.5 g·L-1海藻酸B、0.1 g·L-1黃腐酸和0.2 g·L-1黃腐酸均能增加籽粒中氮濃度，其中，噴施0.2 g·L-1黃腐酸和0.5 g·L-1海藻酸A與對照相比顯著差異顯著，分別增加了8.7%和7.8%. 除噴施0.1 g·L-1海藻酸A外，其余處理均能增加莖稈中磷濃度，其中噴施0.2 g·L-1黃腐酸和0.5 g·L-1海藻酸B與對照相比差異顯著，分別增加了36.2%和31.6%；除噴施0.5 g·L-1海藻酸B外，其余處理均能增加莖稈中磷濃度，其中噴施0.2 g·L-1黃腐酸和0.5 g·L-1海藻酸A與對照相比差異顯著，分別增加了31.4%和19.5%；噴施三種生物刺激物對葉片中磷濃度與對照相比沒有顯著差異. 噴施三種生物刺激素對植株鉀濃度與對照相比沒有顯著差異.

表3 噴施三種生物刺激素對植株養(yǎng)分含量的影響Tab.3 Effects of spraying three kinds of biostimulants on plant nutrient content 單位：mg·g-1

2.4 葉面噴施生物刺激素對植株氮磷鉀累積量的影響

植株養(yǎng)分積累量結果顯示，噴施三種生物刺激素對莖稈的氮累積量和籽粒鉀累積量與對照處理相比沒有顯著差異；除噴施0.1 g·L-1黃腐酸外，其余處理均能增加葉片氮累積量，其中噴施0.5 g·L-1海藻酸A與對照相比差異顯著，增加了18.9%；除噴施0.3 g·L-1黃腐酸外，其余處理均能增加籽粒氮累積量，其中噴施0.5 g·L-1海藻酸A與對照相比差異顯著，增加了17.3%. 噴施三種生物刺激素均能增加莖稈、葉片以及籽粒中的磷累積量，莖稈、葉片和籽粒中分別噴施0.2 g·L-1黃腐酸、0.3 g·L-1黃腐酸和0.5 g·L-1海藻酸A磷累積量與對照相比差異顯著，分別增加了41.7%、25.5%和35.2%. 除噴施0.5 g·L-1海藻酸A外，其余處理均能顯著增加莖稈鉀累積量，增加了9.9%～17.2%；噴施0.1 g·L-1黃腐酸和0.1 g·L-1海藻酸B 葉片鉀累積量與對照相比差異顯著，分別增加了31.1%和32.9%（表4）.

表4 噴施三種生物刺激素對植株氮磷鉀累積量的影響Tab.4 Effects of spraying three kinds of biostimulants on plant nutrient accumulation 單位：kg·hm-2

3 結論與討論

本研究結果表明在大田條件下，葉面噴施海藻酸A、海藻酸B和黃腐酸均能提高玉米生物量，其中噴施0.1 g·L-1黃腐酸和0.1 g·L-1海藻酸B能顯著增加玉米產量，分別增加了11.5%和7.7%. 噴施0.3 g·L-1黃腐酸使葉綠素總含量增加的最為顯著，比對照提高了34.9%. 此外，噴施0.5 g·L-1海藻酸A和0.2 g·L-1黃腐酸可顯著提高玉米對氮和磷的吸收量，但是對鉀的吸收沒有顯著影響.

對夏玉米而言，花期高溫天氣對其生產具有很大影響，高溫導致玉米花粉活力下降進而影響玉米穗粒數(shù)［18］. 玉米開花期花粉活力的大小直接影響其授粉、受精過程，最終影響穗粒數(shù)，進而影響玉米的產量［19］.李鐵利［20］研究發(fā)現(xiàn)，銅、鋅、錳、硼等對玉米生殖器官的發(fā)育有良好的促進作用，可增強花絲和花藥的活力及抗高溫和干旱能力. 有研究表明，應用外源化學物質能有效緩解高溫熱害對玉米生長發(fā)育的影響. 葉面噴施水溶性肥料如腐殖酸，既能補充營養(yǎng)，又能降低植株溫度，有效緩解高溫熱害［21］. 海藻酸作為添加劑加入肥料中，集營養(yǎng)成分、抗生物質、植物激素于一體，對刺激植物生長起著重要作用［22］，已有研究表明在水稻和小麥上，能夠顯著提高有效穗數(shù)從而實現(xiàn)穩(wěn)產增產［23］. 有研究表明，使用海藻酸復合肥能夠提高玉米產量及對養(yǎng)分的吸收利用［24-25］，本研究也表明了噴施海藻酸能夠提高植株養(yǎng)分累積量和產量. 周勇明等［26］和張運紅等［27］分別在小麥和玉米上研究發(fā)現(xiàn)，海藻酸類增效尿素可提高小麥和玉米氮利用率，促進玉米對磷、鉀的吸收. 黃腐酸對作物有增產的作用，盧林綱［10］研究指出，在正常和逆境條件下，黃腐酸均可提高農作物產量；張昭會等［28］研究表明噴施黃腐酸能增加大豆產量；王紅等［12］研究表明，噴施適宜濃度的黃腐酸鉀能提高夏玉米產量和穗粒數(shù)；本研究的結果也表明，噴施0.1 g·L-1黃腐酸和0.3 g·L-1黃腐酸玉米產量和穗粒數(shù)均增加.施用腐殖酸尿素能夠明顯增加冬小麥籽粒產量，提高小麥對氮素、磷素和鉀素的吸收和利用［29］. 李靜等［30］研究表明施用黃腐酸增加番茄對養(yǎng)分的吸收并提高產量，本研究中噴施0.1 g·L-1黃腐酸和0.2 g·L-1黃腐酸均增加了莖稈、葉片和籽粒中氮磷鉀累積量.

葉綠素含量可表示光合作用的強弱，提高葉片葉綠素含量對維持較高的葉片光合速率具有重要意義.海藻酸中含有豐富的生物活性物質，具有很高的生物活性. 朱迎春等［31］的研究發(fā)現(xiàn)海藻酸水溶肥能夠顯著提高光合色素的含量，魏建林等［32］的研究表明海藻酸復合肥提高了葉片SPAD值. 黃腐酸可以提高葉綠素含量，增強植物的光合作用［10］. 陸楷模等［33］的研究發(fā)現(xiàn)噴施黃腐酸葉面肥后可提高水稻幼苗的葉綠素含量. 本試驗表明，噴施海藻酸和黃腐酸后，均可在一定程度上提高玉米葉片的葉綠素含量，這可能是由于玉米吸收了海藻酸中的微量元素、多糖等物質從而提高了葉綠素的含量.