抗旱拌种剂对玉米幼苗生长及产量和籽粒品质的影响试验研究

丁　昊，李　隆，杨晓宇，谢　瑞，张　继

(西北师范大学生命科学学院， 甘肃 兰州 730070)



抗旱拌种剂对玉米幼苗生长及产量和籽粒品质的影响试验研究

丁昊，李隆，杨晓宇，谢瑞，张继

(西北师范大学生命科学学院， 甘肃 兰州 730070)

摘要：采用盆栽试验和小区试验，分别研究了抗旱拌种剂对玉米幼苗生长、产量及籽粒品质的影响。盆栽试验结果表明，抗旱拌种剂能够促进玉米幼苗的根系发育，增加玉米幼苗鲜重和干物质重，提高叶绿素含量以及抗氧化酶SOD、POD和CAT活性，降低丙二醛含量，且在药种比为1∶14时效果最佳。小区试验结果表明，抗旱拌种剂能够使玉米水分含量、粗蛋白和赖氨酸含量分别提高0.40%、0.84%和0.03%，粗脂肪含量和粗淀粉含量分别降低0.13%和0.88%；使玉米穗长、穗粗、穗行数、行粒数、穗粒数、百粒重和产量分别较对照组增加1 cm、0.24 cm、0.7行、3.3粒、79粒、1.89 g和14.20%，秃尖较对照组短0.38 cm。由此可见，抗旱拌种剂能够促进玉米幼苗生长，改良玉米果穗性状及籽粒营养品质，提高玉米产量。

关键词：抗旱拌种剂；玉米；幼苗生长；产量；品质

玉米是我国重要的粮食作物，是重要的饲料和加工原料[1]。玉米的高产、稳产对于保障粮食安全具有非常重要的作用，但水资源匮乏制约着我国旱区玉米产量的提高[2-3]。2012年中国气象局气候探测中心预测表明，在未来10～50年内，我国将会出现季节性连续干旱和阶段性干旱，区域性干旱的发生可能加剧，同时干旱范围有扩大趋势[4]。在水资源日益缺乏情况下，化学抗旱技术已被广泛应用于土壤改良、种子、幼苗和植株的处理，在玉米、小麦等作物的抗旱方面发挥了重要的作用[5-7]。

近年来，抗旱拌种剂已被广泛应用，国内外也开展了一系列的研究。研究表明，使用抗旱拌种剂有利于作物提前出苗、促进扎根和防治病虫害，在干旱程度相同的条件下，可提高出苗率30%以上[8-9]。但抗旱拌种剂也存在许多问题：首先，种子的粘附性差，使得抗旱拌种剂的利用率低。其次，由于粘附剂、农药等的添加，使得抗旱拌种剂具有毒性，这将会影响种子的萌发和幼苗的早期生长，最终造成玉米品质差，产量低。

本抗旱拌种剂是由高分子吸水性树脂、黄腐酸、植物生长调节剂、杀虫剂和杀菌剂等物料与氮磷钾肥经过特殊工艺制备而成。吸水性树脂是一种能够吸收自身重量几百倍甚至上千倍水分，同时具有粘合性的高分子材料。目前已有大量研究表明，吸水性树脂能改善土壤结构、提高土壤持水性、降低土壤水分蒸发、增加土壤入渗，调节土壤水、肥、气、热状况，改善作物生长条件，在节水农业和生态环境恢复中得到了广泛应用[10-12]。吸水性树脂应用于拌种剂可以提高拌种剂的粘合性，同时能与植物生长调节剂、农药、肥料等结合，使它们缓慢释放从而提高利用率，并且在一定程度上降低了有效成分含量，减小了对作物的毒害作用，为作物早期生长提供营养物质[13-14]。黄腐酸能够促进植物根系发育，帮助营养元素的吸收，提高叶绿素含量，促进光合作用，尤其能适当控制作物叶面气孔的开放度，减少蒸腾[15]。植物生长调节剂、氮磷钾肥等有效成分，提供种子生长发育初期所需各种养分，预防和杀灭病虫害，因此对种子进行拌种处理，能够促进苗期的健壮生长、减轻病虫危害、改善作物品质、提高产量、增加经济效益。

本试验拟通过测定盆栽条件下玉米幼苗的农艺性状及生理生化指标和大田条件下玉米穗部性状、籽粒营养品质、产量构成要素来探讨本抗旱拌种剂在玉米抗旱节水、壮苗、促生长等方面的作用，为其在玉米制种业中的应用提供科学依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验基地位于甘肃省定西安定区内官营镇，土壤类型为灌溉耕种的黑垆土，其主要农化性状：有机质9.87 g·kg-1、全氮0.82 g·kg-1、全磷0.67 g·kg-1、全钾23.6 g·kg-1、碱解氮46 mg·kg-1、速效磷12.85 mg·kg-1、速效钾198 mg·kg-1；物理性状：pH为7.6、容重为1.3 g·cm-3、田间持水量为22%。

供试玉米品种为金穗3号，由白银金穗种业有限公司提供。

供试包衣剂为雷力-立控(玉米包衣专用型)，具有抗旱、抗倒伏、生根壮苗、增产、防病虫害等功能。由河南雷力农业化工有限公司提供。

1.2试验仪器

BL320H型电子天平(日本岛津公司)，UV1000型紫外可见分光光度计(美国Labtech公司)，931M-1029-0型冷冻离心机(美国Beckman公司)，Kjeltec2300型全自动凯氏定氮仪(丹麦FOSS TECATOR公司)，SOX406型脂肪测定仪(济南海能仪器股份有限公司)，WZZ-1S型旋光仪(上海光学仪器厂)，DHG-914385-Ⅲ型鼓风恒温干燥箱(上海新苗医疗器械制造有限公司)。

1.3试验方法

室内试验于2014年3月在甘肃特色植物有效成分制品工程技术研究中心进行，田间试验于2014年4月在甘肃省定西市安定区内官营镇永丰村进行。

1.3.1室内试验在正常供水(+W)和干旱胁迫(-W)下，分别设T1、T2、T3、CK1和CK2五组，其中T1、T2、T3为试验组，拌种时药种质量比分别为1∶20、1∶14和1∶8；CK1和CK2为对照组，CK1用市售包衣剂拌种，拌种时药种质量比为1∶14，CK2用清水处理。栽种玉米塑料盆的规格为白色，高度和盆口上下直径为12 cm×33 cm×22.5 cm。每盆加干土3 kg，栽10粒种子，播种深度为5 cm，每个处理做3次重复，随机排列。按照称重法浇水，干旱胁迫浇水量为土壤最大持水量的55%左右(中度干旱)，正常供水组土壤含水量维持在最大持水量的75%～80%内。

1.3.2田间试验实验设置处理组(T)和对照组(CK)，处理组按药种质量比1∶14拌种，对照组不拌种。灌溉方式为底墒水+浇4水，3月20日浇底水，5月20日浇头水，6月20日浇二水，7月20日浇三水，8月10日浇四水。播种方式为点播，小区面积为36 m2，行距为60 cm，株距为30 cm，种植密度为68 685 株·hm-2，每个小区做3次重复，随机排列。

1.4测定项目及方法

1.4.1生长指标测定在播种15 d后，从每盆中随机取三叶期玉米幼苗5株，将苗连根拔起，自茎基部将幼苗剪下，用直尺测定苗长和根长，用电子天平测定鲜重，之后于105℃恒温箱中杀青30 min，80℃下烘干至恒重，用电子天平测幼苗干物质重[16]。

色素含量的测定采用分光光度计比色法[17]，SOD活性的测定采用氮蓝四唑光化还原法[18]，POD活性的测定采用愈创木酚法[18]，CAT活性的测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穗部形态指标及籽粒产量的测定9月3日，利用五点取样法取样，每个点取成熟期玉米5株进行室内考种。用直尺测定穗长、秃尖，用游标卡尺测定穗粗，用电子天平测量百粒重。

1.4.3籽粒营养品质的测定水分、粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉和赖氨酸的测定分别采用一次烘干法[21]、凯氏定氮法[22]、残余法[23]、旋光法[24]和染料结合法[25]。

1.5数据处理

采用spss16.0统计软件进行单因素方差分析。数据均用平均值±标准差表示。

2结果与分析

2.1抗旱拌种剂对玉米幼苗鲜重、干物质重、苗长和根长的影响

由表1可知，与正常供水相比，在遭受干旱胁迫时玉米幼苗生长受到抑制。在供水条件下，抗旱拌种剂对玉米幼苗鲜物质积累、干物质积累、苗长和根系长影响程度不显著(P>0.05)。干旱胁迫下，当药种质量比为1∶14时，玉米幼苗鲜物质积累、干物质积累和玉米幼苗根系长均显著增强(P<0.05)，这可能是由于抗旱拌种剂能够为作物早期生长提供充足营养物质的原因[14]。因此，在干旱胁迫条件下抗旱拌种剂对玉米幼苗的生长起到了重要的促进作用。

表1　抗旱拌种剂对玉米幼苗鲜重、干物质重、苗长和根长的影响

注：表中小写字母表示在0.05上显著差异，下同。

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

2.2抗旱拌种剂对玉米幼苗叶片中叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶绿素总量的影响

叶绿素含量是植物体内的重要生理指标之一，其含量的高低，不仅影响有机物的积累，反映植物光合能力的强弱，还是判断植物适应逆境能力的参照[26-27]。

由表2可知，玉米幼苗在干旱胁迫下叶绿素a含量、叶绿素b含量、类胡萝卜素含量、叶绿素总含量均显著低于正常供水值(P<0.05)，这与何海军等[28]的研究结果基本一致。无论是在干旱胁迫还是正常供水条件下，经抗旱拌种剂处理过的玉米幼苗叶绿素a含量、叶绿素b含量、类胡萝卜素含量、叶绿素总含量均显著高于对照组(P<0.05)。在药种质量比为1∶14时，玉米幼苗叶绿素a含量、叶绿素b含量、类胡萝卜素含量、叶绿素总含量达到最大。因此，抗旱拌种剂能够减缓干旱对玉米幼苗造成的影响，促进光合色素的合成。

2.3抗旱拌种剂对玉米幼苗叶片中抗氧化保护酶SOD、POD、CAT活性和丙二醛含量的影响

在正常植物细胞中活性氧保持着动态平衡，细胞在干旱胁迫下会加速细胞中活性氧的产生，活性氧能够促进膜脂过氧化加剧，引起膜脂过氧化物丙二醛(MAD)增加，从而破坏植物细胞膜的结构功能[29]。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)能够清除植物体内的活性氧，防止活性氧对植物细胞造成损害，称为抗氧化酶。抗氧化酶在延缓植物叶片衰老和抗逆境方面起着重要作用[30-31]，能够减轻活性氧对植物细胞造成的毒害作用。

表2　抗旱拌种剂对玉米幼苗叶片中叶绿素含量影响

由表3可知，与正常供水相比，在干旱胁迫下玉米幼苗叶片中SOD、POD和CAT的活性显著下降(P<0.05)；丙二醛含量显著增高(P<0.05)。无论在正常供水下还是在干旱胁迫下，抗旱拌种剂处理组玉米幼苗叶片中SOD、POD和CAT的活性均显著高于对照组(P<0.05)；丙二醛含量均显著低于对照组(P<0.05)。在干旱胁迫下，随着药种比的增大，SOD、POD和CAT的活性均出现先增强后下降的趋势；丙二醛含量呈先下降后上升的趋势。因此，抗旱拌种剂能够提高抗氧化保护酶系的活性，减缓干旱胁迫造成的膜脂过氧化作用。

表3　抗旱拌种剂对玉米幼苗叶片中抗氧化酶SOD、POD和CAT活性及丙二醛含量的影响

2.4抗旱拌种剂对玉米穗部性状及产量构成要素的影响

由表4可知，处理组玉米穗长较对照组增加1 cm；穗粗较对照组增加0.24 cm；秃尖较对照组短0.38 cm，说明抗旱拌种剂能增加玉米穗长、穗粗，减少秃尖长度。从产量构成要素来看，处理组穗行数较对照组增加0.7行，行粒数增加3.3粒，穗粒数增加79粒，百粒重增加1.884 g，产量增加14.20%。因此，抗旱拌种剂能够改良玉米穗部性状，提高穗粒数、百粒重等产量构成要素。

表4　抗旱拌种剂对玉米穗部性状和产量构成要素的影响

2.5抗旱拌种剂对玉米籽粒品质的影响

玉米的蛋白质含量，特别是其中的赖氨酸含量是评价玉米籽粒品质的重要指标，在营养品质中赖氨酸含量及蛋白质品质是其中的核心。由表5可知处理组玉米水分较对照组高0.40%；容重较对照组增加4 g·L-1；粗蛋白较对照组增加0.84%；粗脂肪较对照组降低0.13%；粗淀粉较对照组降低0.88%；赖氨酸较对照组增加0.03%。因此，抗旱拌种剂能够改善玉米籽粒的品质。

表5　抗旱拌种剂对玉米籽粒品质的影响

3结论

干旱是影响作物生长的最主要逆境因子，对作物产量及品质会造成一定程度的影响。本研究结果表明，在干旱胁迫下，本抗旱拌种剂处理可以提高玉米幼苗的干物质积累，促进幼苗叶片中光合色素的合成，提高抗氧化酶的活性，减弱膜脂过氧化作用。同时，本抗旱拌种剂处理可以改善玉米穗部性状，增加产量14%，提高赖氨酸和粗蛋白含量，改良玉米籽粒品质。因此，将本抗旱拌种剂用于旱作农业区的玉米播种，可节约灌溉用水，同时具有抗病虫害等功效，可显著提高玉米光合作用和在干旱地区的产量。

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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

中图分类号：S351.1

文献标志码：A

作者简介：丁昊(1988—)，男，甘肃安定人，在读硕士，主要从事植物资源开发与利用研究。 E-mail：316700513@qq.com。通信作者：张继(1963—)，女，研究员，博士，主要从事植物资源开发与利用研究。 E-mail：dinghao88279180613@163.com。

基金项目：国家科技支撑计划：西南突发性灾害应急与防控技术集成与示范(2012BAD20B06)；国家自然科学基金(31200255)

收稿日期：2015-07-12

doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2016.02.07

文章编号：1000-7601(2016)02-0044-05