植物生长调节剂对玉米籽粒形态及鲜重产量的影响

李东 郑殿峰 冯乃杰 赵晶晶 张盼盼 刘文彬 张洪鹏 徐延辉 王畅

摘要：【目的】探討植物生长调节剂对玉米籽粒形态及鲜重产量的影响，为植物生长调节剂在玉米生产上的应用及玉米高产栽培提供科学依据。【方法】于玉米9叶期分别喷施矮丰（AF，50 mg/L）、烯效唑（S3307，50 mg/L）、乙烯利（ETH，400 mg/L）、激动素（KT，10 mg/L）及激动素和烯效唑的混剂（H，30 mg/L），以喷施清水为对照（CK）。喷药后第17 d开始取样，以后每隔9 d取1次样，分别测定玉米穗鲜重及籽粒鲜重、体积和干重，计算籽粒水含率、鲜比重和单粒重，成熟期进行产量及穗部形态测定。【结果】喷药后第17和26 d，各调节剂处理穗鲜重较CK增加11.68%～26.47%和10.13%～22.94%，籽粒百粒鲜重比CK增加16.21%～24.31%和11.60%～17.40%，籽粒百粒体积比CK增加20.00%～50.00%和12.00%～30.00%，籽粒百粒干重比CK增加32.44%～53.87%和6.28%～10.43%，且差异均达显著水平（P<0.05，下同）。喷药后第35和44 d，各调节剂处理穗鲜重及籽粒形态指标基本高于CK，且第44 d时籽粒水含率比CK显著降低5.49%～

24.15%。喷施植物生长调节剂后，穗行数、单粒重和鲜重产量整体呈增加趋势，各调节剂处理籽粒鲜重产量较CK增加0.47%～9.72%。【结论】玉米9叶期喷施植物生长调节剂可增加其穗鲜重及籽粒鲜重、干重和体积，降低籽粒水含率，进而提高玉米鲜重产量，其中以喷施ETH和S3307的调控效果较佳。

关键词： 玉米；植物生长调节剂；籽粒形态；鲜重产量

中图分类号： S513.01 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2016）08-1285-05

Abstract：【Objective】The present experiment was conducted to investigate the effects of plant growth regulators on grain morphology and fresh grain yield of maize， in order to provide scientific basis for their efficient use in maize production. 【Method】Aifeng（AF， 50 mg/L）， uniconazole（S3307， 50 mg/L）， ethephon（ETH， 400 mg/L）， kinetin（KT， 10 mg/L） and mixture of KT and S3307（H， 30 mg/L） were sprayed on maize at 9-leaf stage， with water as control（CK）， after 17 d， the first sampling was carried out， and then the grain samples were collected once every nine days. The fresh weight of ear， and fresh weight， volume and dry weight of grain were determined， so as to calculate grain water content， fresh specific gravity and single grain weight. Moreover， the grain yield and ear morphology were investigated at mature stage. 【Result】On 17th and 26th days after spraying， compared with CK， the fresh weight of ear was increased significantly by 11.68%-

26.47% and 10.13%-22.94%， respectively（P<0.05， the same below）， 100-grain fresh weight was increased significantly by 16.21%-24.31% and 11.60%-17.40%， respectively， the 100-grain volume was increased significantly by 20.00%-50.00% and 12.00%-30.00%， respectively， and the 100-grain dry weight was increased significantly by 32.44%-53.87% and 6.28%-10.43%， respectively. On 35th and 44th days after spraying， the ear fresh weight and grain morphological index were higher than CK. On the 44th d after spraying， the grain water content was significantly decrease by 5.49%-24.15% compared with CK. After spraying plant growth regulator， the row number per ear， single grain weight and fresh grain yield showed increasing tendency on the whole， the fresh grain yield was increased by 0.47%-9.72% compared with CK. 【Conclusion】The fresh weight of ear as well as fresh weight， volume and dry weight of grain can be increased by spraying plant growth regulator at 9-leaf stage， and grain water content is reduced， resulting in increase of fresh grain yield， especially spraying EHT and S3307 with optimal regulation effect.

Key words： maize； plant growth regulator； grain morphology； fresh yield

0 引言

【研究意义】玉米是我国第一大粮食作物（郭丙玉等，2015），在谷物生产上占有重要地位，其持续增产是保障粮食安全的关键。玉米产量除受品种特性制约外，还受自然条件及人工栽培措施的影响（石达金等，2014），其中化控技术是制约玉米产量提高的因素之一。化控技术是现代农业栽培体系中的重要农艺措施，调节剂是指由人工合成或从微生物中提取的具有植物激素活性的有机物质（文廷刚等，2014），通过叶面喷施进入植株体内，进而促进或抑制作物的生长发育（夏雪岩等，2014）。玉米产量由穗数、穗粒数和粒重三因素构成。在种植密度一定的条件下，穗粒数是相对稳定的一个因子，籽粒产量的差异主要由粒重决定，而粒重与籽粒形态的变化有着密切关系（王楷等，2012）。因此，研究叶面喷施植物生长调节剂对玉米籽粒形态及产量的调控效应，探索调节剂对玉米增产的机理，對生产中实现玉米产量和品质的协同改善具有重要意义。【前人研究进展】相关研究结果表明，随着玉米籽粒生长发育进程的推进，其鲜重和体积呈单峰曲线变化，干重逐渐增加，且增加速率以前期较快，水含率逐渐降低（申丽霞等，2005；Echarte et al.，2006；Li et al.，2007；陆大雷等，2011）。赵黎明（2008）研究认为，对大豆进行花后调节剂处理，能够增加大豆籽粒的鲜重、干重和体积。李秀枝等（2015）研究表明，叶面喷施不同植物生长调节剂后，玉米籽粒干重均呈S形曲线增长，生长调节剂玉黄金能显著增加籽粒干重，提高灌浆速率，改善籽粒灌浆参数，最终增加粒重，提高玉米产量。【本研究切入点】近年来，国内外学者对植物生长调节剂在玉米生产中的应用研究主要集中在抗倒伏、农艺措施及产量等方面（李宁等，2010；孙扣忠和赫明涛，2015），而针对植物生长调节剂与玉米籽粒形态及产量形成的研究尚无报道。【拟解决的关键问题】在玉米品种德美亚1的9叶期进行不同类型植物生长调节剂处理，灌浆初期采用直接测量的方法测定穗鲜重、籽粒鲜重、干重和体积，并计算籽粒水含率和鲜比重，成熟期测定产量及其构成因素，探讨不同植物生长调节剂对玉米籽粒形态及鲜重产量的影响，以期为玉米高产栽培提供科学依据。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

供试玉米品种为黑龙江省主栽品种德美亚1。供试植物生长调节剂分别为矮丰（AF）、烯效唑（S3307）、乙烯利（ETH）、激动素（KT）及激动素和烯效唑的混剂（H），AF由四川国光公司提供，其余植物生长调节剂均由黑龙江八一农垦大学化控实验室提供。

1. 2 试验方法

试验于2015年5～11月进行。试验地土壤类型为黑钙土，0～20 cm耕层土壤中碱解氮含量为266.0 mg/kg、有效磷含量为38.1 mg/kg、速效钾含量为183.0 mg/kg、有机质含量为55.1 g/kg，pH 6.25。试验于5月20日播种，小区采用随机区组排列，于玉米9叶期喷施植物生长调节剂，共设5个处理：①喷施AF，浓度为50 mg/L；②喷施S3307，浓度50 mg/L；③喷施H，浓度为30 mg/L；④喷施ETH，浓度为400 mg/L；⑤喷施KT，浓度为10 mg/L。以喷施清水为对照（CK）。垄作方式种植，小区为4垄区，垄长10.0 m，垄宽1.1 m，处理和CK各设4次重复。田间管理与常规相同，10月16日进行收获。

1. 3 调查项目及方法

喷药后第17 d开始第1次取样，以后每隔9 d取1次样，整个生长过程共取4次样（喷施后第17、26、35和44 d）。取样时每小区选取有代表性植株6株，去皮称果穗记为穗鲜重；剥取玉米穗中部正常籽粒100粒，迅速称重记为百粒鲜重，并用排酒精法测定籽粒体积，105 ℃杀青、80 ℃烘干至恒重后测定籽粒干重。计算籽粒水含率、鲜比重和单粒重，水含率（%）=（百粒鲜重-百粒干重）/百粒鲜重×100，鲜比重（g/mL）=百粒鲜重/百粒体积，单粒重（g）=百粒干重/100。

玉米成熟期考种测产，各小区随机选取连续的10穗玉米，记下穗行数和行粒数，并计算籽粒鲜重产量，籽粒鲜重产量（kg/ha）=穗数×穗行数×行粒数×单粒粒重/1000。

1. 4 统计分析

采用Excel 2003进行数据处理及制图，利用SPSS 19.0对数据进行方差分析和显著性检验。

2 结果与分析

2. 1 植物生长调节剂对玉米穗鲜重的影响

由图1可看出，与CK相比，喷施调节剂处理可明显增加玉米的穗鲜重。喷药后第17和26 d，穗鲜重排序为KT>S3307>H>AF>ETH>CK，各调节剂处理比CK显著增加11.68%～26.47%和10.13%～22.94%（P<0.05，下同）。喷药后第35 d，除AF处理外，其余处理的穗鲜重均高于CK。喷药后第44 d，AF处理穗鲜重最高，其次为H和ETH处理，三者间差异不显著（P>0.05，下同），但均显著高于CK。

2. 2 植物生长调节剂对玉米籽粒鲜重的影响

如图2所示，各调节剂处理的籽粒鲜重均高于同时期的CK。喷药后第17和26 d，百粒鲜重排序为ETH>S3307>AF>H>KT>CK，各调节剂处理比CK显著增加16.21%～24.31%和11.60%～17.40%。喷药后第35 d，各处理百粒鲜重排序为KT>H>AF>S3307>ETH>CK，调节剂处理比CK显著增加2.42%～9.18%。喷药后第44 d，ETH处理百粒鲜重最重，其次为S3307处理，其余调节剂处理与CK间差异不显著。可见，调节剂处理有利于籽粒鲜重的增加，其中以EHT和S3307的调控效果最佳。

2. 3 植物生长调节剂对玉米籽粒体积的影响

籽粒体积是干物质库容量大小的衡量指标，籽粒体积增加有利于干物质的积累。由图3可看出，多数测定时期内，与CK相比，调节剂处理可明显增加玉米的籽粒体积。喷药后第17和26 d，各处理百粒体积排序为ETH>S3307>H>KT>AF>CK，调节剂处理比CK显著增加20.00%～50.00%和12.00%～30.00%。喷药后第35 d，KT和H处理百粒体积较大，二者差异不显著，但均显著高于其他处理，其余调节剂处理与CK差异不显著。喷药后第44 d，ETH处理百粒体积最大，其次为AF处理，其余调节剂处理效果与CK相当，百粒体积差异不显著。由此可知，ETH和S3307处理对籽粒体积的调控效果较佳。

2. 4 植物生长调节剂对玉米籽粒干重的影响

由图4可看出，喷药后第17和26 d，调节剂对籽粒干重的调控效果与籽粒鲜重的变化趋势一致，百粒干重排序为AF>ETH>S3307>KT>H>CK，调节剂处理比CK显著增加32.44%～53.87%和6.28%～10.43%。噴药后第35 d，H处理百粒干重最重，显著高于CK，其余处理与CK差异不显著。喷药后第44 d，各处理百粒干重依次为ETH>AF>S3307>H>KT>CK，除S3307和H、H和KT处理差异不显著外，其余处理间差异均达显著水平。

2. 5 植物生长调节剂对玉米籽粒鲜比重的影响

籽粒鲜比重反映了实际单位体积内籽粒的重量，衡量的是某一特定体积内的籽粒重量。由图5可看出，喷药后第17和26 d，AF处理籽粒鲜比重最高，其次为CK，二者差异不显著，其余处理籽粒鲜比重均显著低于CK。喷药后第35 d，各调节剂处理籽粒鲜比重与CK差异均未达显著水平。喷药后第44 d，S3307处理籽粒鲜比重最高，AF处理籽粒鲜比重最低，均与CK及其余调节剂处理存在显著差异。

2. 6 植物生长调节剂对玉米籽粒水含率的影响

籽粒水分含量是灌浆期籽粒发育过程的一个衡量指标，籽粒水含率减少，有利于后期籽粒的成熟脱水。由图6可看出，喷药后第17 d，各调节剂处理籽粒水含率较CK有所降低，喷药后第26 d则又有所升高。喷药后第35 d，KT处理籽粒水含率显著高于CK，其余处理与CK间差异不显著。喷药后第44 d，各处理籽粒水含率排序依次为CK>S3307>H>KT>ETH>AF，调节剂处理比CK显著降低5.49%～24.15%。由此可知，AF和ETH对籽粒水含率的调控效果优于其他调节剂处理。

2. 7 植物生长调节剂对玉米鲜重产量及其构成因素的影响

由表1可看出，喷施植物生长调节剂后，除玉米行粒数较CK有显著降低趋势（KT处理略增加但差异不显著）外，穗行数、单粒重和鲜重产量整体呈增加趋势。各处理籽粒鲜重产量排序为H>KT>S3307>ETH>

AF>CK，调节剂处理比CK增加0.47%～9.72%，其中H、KT和S3307处理的增产达显著水平。

3 讨论

目前，化控技术在玉米生产上主要用于调节株高与穗位、控制倒伏，改善群体光照条件及光合速率，增加穗粒数，进而提高玉米产量和品质（袁园等，2011；孙扣忠和赫明涛，2015）。玉米籽粒的发育分为3个时期，即籽粒建成期、干物质线性积累期和干物质稳定增长期，其中干物质线性积累期也称灌浆期，是粒重形成的关键期。植物激素作为重要的微量活性调节物质，在作物籽粒灌浆产量形成中具有重要的调控作用（李秀枝等，2015）。本研究结果表明，喷施植物生长调节剂后，玉米穗鲜重及籽粒的鲜重、体积和干重较CK均有不同程度的增加，而籽粒水含率在后期呈显著的降低趋势。喷施调节剂处理的穗鲜重增加，说明喷施调节剂可改善源器官的光合作用能力，使叶片产生更多的光合产物运输至库器官中，同时有利于籽粒鲜重的增加和干物质的积累；且调节剂处理籽粒水含率减少，也有利于后期玉米籽粒的成熟脱水。喷施植物生长调节剂后，除玉米行粒数较CK有显著降低趋势（KT处理略增加但差异不显著）外，穗行数、单粒重和鲜重产量整体呈增加趋势，与赵黎明（2008）对大豆的研究结果相似，即调节剂能够增加大豆籽粒的鲜重、干重和体积，而籽粒水含率随生育进程而降低，与籽粒干物质的不断累积相对应。在确保足够穗数和穗粒数的基础上，玉米产量的高低取决于粒重，即增加粒重是提高产量的关键因素（陈国平等，2009）。植物生长调节剂可能是通过调控玉米内源激素含量间的平衡关系，进而调控其体内同化物质的运输和分配，促进库器官干物质含量的积累，增加籽粒干重，提高灌浆速率，改善籽粒灌浆参数，最终增加粒重，提高玉米产量（李秀枝等，2015）。

本研究仅从籽粒形态方面对不同植物生长调节剂进行对比分析，今后还应进一步分析植物生长调节剂对玉米籽粒及其他器官生理活性的影响，深入挖掘调节剂对玉米鲜重产量作用的内在机理，为植物生长调节剂在玉米生产上应用提供更加科学的参考依据。

4 结论

本研究结果表明，玉米9叶期喷施植物生长调节剂可增加其穗鲜重及籽粒鲜重、干重和体积，降低籽粒水含率，进而提高玉米鲜重产量，其中以喷施ETH和S3307的调控效果较佳。

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（責任编辑 王 晖）