緩釋氮肥對夏玉米葉片內(nèi)源激素含量的影響

鄭小鋒 王杰杰 陳繼平

摘 要：以玉米品種陜K818為試驗材料，探討尿素、緩釋氮肥在相同氮水平基施條件下對夏玉米葉片生長素、赤霉素、玉米素及脫落酸等內(nèi)源激素含量的影響。結(jié)果表明，緩釋基施相比普通氮肥基施而言，生長前期玉米葉內(nèi)促進(jìn)生長類激素含量更高，生長后期則有所降低。從內(nèi)源激素水平上看，緩釋氮肥基施相比普通氮肥基施，能夠更好地滿足玉米生長的需要。

關(guān)鍵詞：緩釋;生長激素;氮肥;玉米

中圖分類號 S513 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2022）10-0017-04

Effect of Slow-release Nitrogen Fertilizer on Endogenous Hormone Content in Summer Maize Leaves

ZHENG Xiaofeng? ?WANG Jiejie? ?CHEN Jiping

（Shaanxi Hydrogeology Engineering Geology and Environmental Geology Survey Center， Xi′an 710054， China）

Abstract： This experiment was conducted to investigate the effects of urea and slow-release nitrogen fertilizer on the contents of endogenous hormones such as auxin， gibberellin， zeatin and abscisic acid in summer maize leaves. Comparing slow-release nitrogen basal to general urea basal application， the results showed that the content of growth promoting hormone in maize leaves was higher in the early growth stage than that in the late growth stage， Slow-release nitrogen fertilizer base application meets the growth of corn better than ordinary nitrogen fertilizer base application.

Key words： Slow-release; Growth hormone; Nitrogen fertilizer; Maize

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，外源氮施入量的增加與系統(tǒng)中大部分氮損失途徑呈正相關(guān)，同時也引起了一些負(fù)面環(huán)境問題[1]。近年來，氮肥利用率逐年降低，在現(xiàn)實農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中，常通過多次施肥來緩解克服其肥效周期短、養(yǎng)分利用效率低等問題。以尿素作為主要氮素來源的黃土地區(qū)，其過度過量的使用一方面造成了資源浪費，另一方面也不符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生態(tài)發(fā)展的理念[2]。緩釋氮肥的使用，能夠彌補速效氮肥的缺陷，通過一次性基施即可滿足作物一個完整生長期對氮素的需求，在一定程度上解決了速效氮肥施用帶來的問題，并提高了投資回報比[3，4]。葉片作為植物光合作用的重要器官，其內(nèi)源激素的相對穩(wěn)態(tài)可以調(diào)整葉片結(jié)構(gòu)，影響葉綠素含量和光合作用效率[5]，內(nèi)源激素如生長素（IAA）、赤霉素（GA）、玉米素（ZT）和脫落酸（ABA）的組成及其豐度在調(diào)控植物葉片生長發(fā)育及發(fā)揮相應(yīng)生理生化功能方面具有重要作用[6]。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況 試驗地位于陜西省西安市臨潼區(qū)東北部，行政區(qū)劃隸屬陜西省西安市臨潼區(qū)相橋街辦張八村，地理坐標(biāo)介于東經(jīng)109°05′49″～109°27′50″，北緯34°16′49″～34°44′11″。試驗地地處關(guān)中平原東部，基本地貌類型為河流階地，渭河橫貫關(guān)中平原入黃河，河槽地勢低平，海拔326～600m。屬東亞暖溫帶半濕潤氣候向內(nèi)陸干旱氣候的過渡帶上，兼有2種氣候的特點，屬于大陸性暖溫帶季風(fēng)氣候。四季冷暖干濕分明，光、熱、水資源豐富，年平均氣溫13.5℃，無霜期219d，年降雨量591.8mm，年日照時數(shù)2052.7h，年總輻射量111.7kCal/m2。土壤類型為塿土，屬褐土的主要亞類，熟化程度高，疏松易耕，適耕時間長，保水保肥能力好，土壤礦物質(zhì)豐富，肥力較高，是適宜農(nóng)業(yè)發(fā)展的優(yōu)質(zhì)土類。

1.2 試驗設(shè)計 試驗始于2020年，以玉米品種陜K818為試驗材料。緩釋肥采用安陽中盛公司生產(chǎn)，其中N∶P∶K比為17∶17∶17，普通采用標(biāo)準(zhǔn)為GB/T2440-2017尿素，為市場就近采購，混合肥為該緩釋肥與尿素按氮元素質(zhì)量1∶1混合。3種處理均于玉米播種前一次性基施，施肥量為180kg/hm2，采用平地半膜進(jìn)行覆蓋，每個樣區(qū)重復(fù)3次，3個處理共計9個樣區(qū)，每個樣區(qū)面積為8m×10m，玉米種植行距40cm，株距25cm。在玉米3葉拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄吐絲期、乳熟期、完熟期分別選取3～5株長勢均勻的玉米，截取其葉片上、中、下部1～2cm混合后分裝凍存運回試驗室供試。

1.3 測定方法 ABA、GA、ZT和IAA采用雙抗體一步夾心法酶聯(lián)免疫吸附試試驗對應(yīng)的植物內(nèi)源激素ELISA檢測試劑盒（Abnova Corp.）進(jìn)行測定，試劑盒規(guī)格為96T，在其包被微孔中加入葉片組織離心處理后的上清，使用雷杜RT-6100酶標(biāo)分析儀在450nm波長下測定吸光度，其中每1mg葉片組織加入10μL磷酸緩沖鹽溶液以便于換算。

1.4 數(shù)據(jù)處理 每個樣區(qū)測定的均值作為每個樣區(qū)對應(yīng)的值進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，采用OriginLab 2019和Excel 2016進(jìn)行兩兩差異性比較和繪制變化趨勢圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理玉米葉片內(nèi)源激素含量 ABA作為引起葉脫落、抑制細(xì)胞生長的內(nèi)源激素，本次試驗中其含量在40～80ng/g;GA作為刺激植物葉生長的內(nèi)源激素，本次試驗中其含量在50～110ng/g;ZT作為天然的細(xì)胞分裂素，能促進(jìn)玉米座果，本次試驗中其含量在230～460ng/g;促進(jìn)生長的IAA本次試驗中含量則在70～160ng/g（表1）。

基于Dunn-Sidak Test分析3種氮肥基施條件下不同時期各內(nèi)源激素含量差異的顯著性（表2）。ABA在大喇叭口期，普通和緩釋基施有著顯著性差異;在抽雄吐絲期，緩釋和混合、緩釋和普通基施有著顯著性差異;在完熟期，普通和緩釋、緩釋和混合基施均有著顯著性差異。GA含量在不同時期3種基施條件下，均有著差異顯著的對照組。ZT含量在3葉拔節(jié)期和完熟期存在差異顯著的對照組，乳熟期僅緩釋和混合基施條件下有著顯著差異。IAA含量僅在大喇叭口期無顯著性差異的對照組，且在乳熟期兩兩均有著顯著性差異。

2.2 不同處理葉片內(nèi)源激素變化趨勢

2.2.1 ABA 由圖1可知，從3葉拔節(jié)期開始，到完熟期結(jié)束，玉米葉片中ABA含量表現(xiàn)出明顯的變化。普通和混合基施條件下，從3葉拔節(jié)期、大喇叭口器到抽雄吐絲期，玉米葉片中ABA含量均呈現(xiàn)明顯下降趨勢，隨后其含量在乳熟期和完熟期得到補充，最后達(dá)到略高于3葉拔節(jié)期的含量水平。緩釋基施條件下，3葉拔節(jié)期到大喇叭口期明顯下降，隨后以較緩速度上升。緩釋氮肥基施條件下，玉米抽雄吐絲期葉片內(nèi)ABA含量高于普通氮肥基施;生長后期葉片內(nèi)ABA含量明顯低于普通氮肥基施，有利于前期生長和后期維持更長的生長期。

2.2.2 GA 由圖2可知，玉米葉片GA含量在3種基施條件下隨時間變化的總體規(guī)律大致相當(dāng)，從大喇叭口期到抽雄吐絲期，混合基施條件下GA含量增量顯著高于普通和緩釋基施條件，隨后從乳熟期逐漸下降。GA含量在緩釋基施條件下在乳熟期達(dá)到最大，并與普通和混合基施條件下的含量均有著顯著性差異;在完熟期下降到低于普通和混合基施條件下的含量，且與普通基施條件下的含量有著顯著性差異。說明基施中緩釋氮肥的使用對葉片中GA含量產(chǎn)生了明顯的影響。

2.2.3 ZT 由圖3可知，混合和緩釋基施在3葉拔節(jié)期明顯抑制了玉米葉片中ZT的合成，緩釋基施條件還在完熟期明顯促進(jìn)了ZT的合成?？傮w上看，隨著玉米生長期的推進(jìn)，緩釋基施條件下玉米葉片ZT含量是逐漸增加的;而普通和混合基施條件下玉米葉片ZT含量在乳熟期達(dá)到最高值。說明玉米葉片中ZT含量在3葉拔節(jié)期和完熟期受到基施氮肥類別的明顯影響。

2.2.4 IAA 由圖4可知，普通和混合基施條件下，玉米葉片中IAA含量從3葉拔節(jié)期、大喇叭口期逐漸增加，抽雄吐絲期到乳熟期均維持在較高水平隨后在完熟期下降。在緩釋基施條件下，玉米葉片中IAA含量在3葉拔節(jié)期到大喇叭口期與普通和混合基施條件下保持一致，在抽雄吐絲期達(dá)到最高水平，隨后在乳熟期、完熟期下降，且均與普通和混合基施條件下玉米葉片中IAA含量呈顯著性的差異。緩釋肥在基施中的應(yīng)用，能在玉米生長的中后期，明顯抑制其葉片中IAA的含量。

3 討論與結(jié)論

氮素的供應(yīng)水平影響著植物內(nèi)源激素的合成代謝等生理生態(tài)過程。研究表明，一定范圍內(nèi)氮肥的施用有利于提高內(nèi)源激素保護(hù)酶活性，降低細(xì)胞膜脂類的氧化程度，促進(jìn)植物生長發(fā)育，降低ABA的含量，增加GA、ZT和IAA的含量[7]。與此同時，當(dāng)施氮量過大時，植物的生長發(fā)育則會受到抑制，ABA的含量明顯增加，GA、ZT和IAA的含量則相應(yīng)減少，與之保持一個相反的變化趨勢[6，8]。

施用緩釋肥料是能增加作物產(chǎn)量，提高肥料利用效率的有效措施[9]。緩釋肥料的養(yǎng)分釋放頻率與作物的養(yǎng)分需求同步，一次性基施即可以滿足作物在整個生長期內(nèi)的養(yǎng)分需求，有助于滿足作物的優(yōu)質(zhì)生長[10]。氮素作為影響植物內(nèi)源激素的營養(yǎng)因子之一，對其在植物體內(nèi)合成的調(diào)控相對明顯[11]。在不同時期，施用緩釋氮肥和普通氮肥對植物體內(nèi)內(nèi)源激素的影響差異明顯[12]。

本次研究中，在拔雄吐絲等生長前期，緩釋氮肥基施對應(yīng)玉米葉片內(nèi)GA、IAA的含量明顯均高于普通尿素基施，ABA、ZT含量普遍低于普通尿素基施。乳熟完熟等生長后期，玉米葉片內(nèi)ABA、GA和IAA的含量明顯低于普通尿素基施，ZT含量高于普通尿素基施。從各內(nèi)源激素功能來看，緩釋氮肥基施條件下玉米葉片內(nèi)源激素含量動態(tài)變化比普通氮肥基施條件，更適應(yīng)玉米生長的需求。

參考文獻(xiàn)

[1]DING W，HE P，ZHANG J J，et al.Optimizing rates and sources of nutrient input to mitigate nitrogen，phosphorus，and carbon losses from rice paddies[J].Journal of Cleaner Production，2020，256：120603.

[2]LIU J，ZHAN A，CHEN H，et al.Response of nitrogen use efficiency and soil nitrate dynamics to soil mulching in dryland maize （Zea mays L.） fields[J].Nutrient Cycling in Agroecosystems，2015，101（2）：271-83.

[3]張嘉敏.尿素與緩釋氮肥摻施對夏玉米生長和水氮利用的影響[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2019.

[4]張寧寧，趙德強(qiáng)，韓云良，等.尿素與緩釋肥同一氮素水平下配施對黃土臺塬區(qū)春玉米生長的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2020，11：1-9.

[5]WANG Y Y，ZHOU R，ZHOU X.Endogenous levels of ABA and cytokinins and their relation to stomatal behavior in dayflower （Commelina communis L.）[J].Journal of plant physiology，1994，144（1）：45-48.

[6]于寧寧，張吉旺，任佰朝，等.綜合農(nóng)藝管理對夏玉米葉片生長發(fā)育及內(nèi)源激素含量的影響[J].作物學(xué)報，2020，46（06）：960-970.

[7]劉瑞顯，郭文琦，陳兵林，等.氮素對花鈴期干旱及復(fù)水后棉花葉片保護(hù)酶活性和內(nèi)源激素含量的影響[J].作物學(xué)報，2008，09：598-607.

[8]陳新紅，劉凱，奚嶺林，等.土壤水分與氮素對水稻地上器官脫落酸和細(xì)胞分裂素含量的影響[J].作物學(xué)報，2005，11：22-30.

[9]張福鎖，王激清，張衛(wèi)峰，等.中國主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑[J].土壤學(xué)報，2008，05：915-924.

[10]楊永潔，張青青，李蓮芳，等.基質(zhì)及緩釋肥和激素處理對云南松苗木生物量的影響[J].西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)），2020，40（03）：37-45.

[11]韓季璋，龔渝明.世界肥料的發(fā)展方向——緩釋肥料[J].化肥設(shè)計，2005，05）：60-61.

[12]張雪芹，彭克勤，王少先，等.緩釋肥料對烤煙內(nèi)源激素含量的影響[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，35（04）：378-382.

（責(zé)編：張宏民）