不同氮素形態配比對鮮食甜糯玉米生理生化特性的影響

陳鳳娥,朱 亞，趙永平，惠子夜，趙 盟

(商洛學院 生物醫藥與食品工程學院，陜西 商洛 726000)

玉米是全球第一大作物，是我國糧食安全和穩產增產的主力軍，2017年全球玉米總產已多年保持在10億t以上，是全球總產量最大的糧食作物，在農業產業中占有重要地位[1]。鮮食玉米是指乳熟期采摘[2]，又稱水果玉米，其具有特殊風味和品質，既可直接食用，也可蒸煮熟后食用[3～4]。其以青嫩果穗或籽粒做為食用或加工材料，我們常見的甜玉米、糯玉米、甜糯玉米等都屬于鮮食玉米。其具有口感好和營養價值高等特點，兼具糧、果、蔬三類食物的特性，能夠為身體提供適當的能量，它的糖的轉化率低，屬于低糖食品，富含維生素和膳食纖維，所以受到更多消費者的喜愛[5]。另外鮮食玉米具有適應性廣、生育期短、收益高等優點，受到廣大種植戶的青睞，區域種植模式逐漸突顯[6]。但同美國等發達國家相比，我國玉米生產水平還有較大差距，高產不高效是玉米高產超高產栽培中普遍存在的問題。

氮素是作物重要的營養元素之一，是參與調控作物體生化反應的關鍵物質[7]，對于農作物的生長代謝過程中酶的合成都是必不可少的。但現如今農業生產中施入氮素過多，導致氮肥用量和糧食產量不協調，促進作物生產效果不明顯[8]。因此，合理施用氮肥對提高作物產量和選育氮素高效利用作物品種成為解決這一問題的突破口。根據氮肥中氮素化合物的形態，將氮肥分為銨態氮肥、硝態氮肥、酰胺態氮肥和氰氨態氮肥。硝態氮和銨態氮是氮素的兩種主要形態，既可以被作物以有機陰離子NO3--N形式吸收，也可以被作物以有機陽離子NH4+-N形式吸收。對于大多作物而言，農作物對NO3--N的吸收和在此營養下生長良好。研究表明，不同NH4+-N/NO3--N配施的氮肥，對許多作物的碳代謝和光合作用以及氮代謝相關酶都會產生一定的影響[9]。因此，探究不同氮素形態配比對鮮食甜糯玉米生理生化特性的影響，篩選出最適宜于鮮食玉米生長的氮肥配施方案，對鮮食甜糯玉米生產中氮肥的合理施用有重要的現實意義，同時也對指導農業生產，提高農業生產力，建立友好型環境等都具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試種子為鮮食甜糯玉米品種BT-N-1(白甜糯玉米，華德種業)、BT-N-1(黑甜糯玉米,中品開元)2個品種。

每天都會加班，不加班倒是例外。走出公司大樓，天已經黑了，星星也都亮起來了，拖著疲憊的身體在大街上走著。已經是深秋，這南方的天氣到晚上也是有點涼意的，公交站有許多的上班族在等車，有疲憊的，有煩躁的，有人在罵今天的98路怎么還不來？也有人在低頭默默地玩手機。

1.2 試驗方法

本試驗采用盆栽試驗，設計5個不同水平的銨態氮和硝態氮比例(100:0、75:25、50:50、25:75和0:100)及1組酰胺態氮處理，分別用T1、T2、T3、T4、T5和T6表示。施純氮225 kg·hm-2、磷肥100 kg·hm-2、鉀肥150 kg·hm-2，氮肥60%底施，40%幼苗期結合灌水追施，磷、鉀肥作為底肥一次性施入，將處理后的肥料裝入塑料盆(上口內徑×高=23 cm×16.5 cm)，每盆裝供試土樣 3 kg。每個品種挑選大小、色澤、形狀一致飽滿的鮮食甜糯玉米種子，用0.1%～0.2%的KMnO4溶液進行消毒，消毒后，蒸餾水漂洗，用蒸餾水浸種1～2 h備用。將處理好的2個品種的鮮食甜糯玉米種子分別均分成5份，每份20粒種子，將這些種子整齊擺放在已按不同品種編好號且鋪有一層濾紙的10個培養皿中，置25℃生化培養箱中讓其萌發。種子露白后將其播種在盆中，每盆5粒，共12個處理，每個處理重復三次，共計36盆。

1.3 項目測定

監督是一項要求極高的系統工程，影響監督效力的因素本身也是綜合且復雜的。盡管目前我國的紀檢監察派駐制度成效顯著，然而其不足之處也十分明顯。筆者認為可以通過以下途徑進行改革與探索，以期盡快解決影響我國紀檢監察派駐功能發揮的問題。

MDA含量測定用硫代巴比妥酸法[10]。

脯氨酸(Pro)含測定用茚三酮比色法[10]。

研究結果表明，施入單一形態氮肥，破壞了鮮食甜糯玉米體內抗氧化防御系統的平衡，會顯著誘導SOD、CAT和POD活性，說明鮮食甜糯玉米幼苗受到不同氮素影響時能夠積極做出響應，通過提高SOD活性減輕多余活性氧對玉米的傷害，且主要依靠SOD作為第一道防線，使CAT和POD發揮較小作用，此研究結果與段云晶等[17]的研究一致，而施入混合態氮的鮮食甜糯玉米，葉片細胞的保護酶活性明顯降低，T4處理的HT-N-1和T3處理的BT-N-1的SOD、CAT和POD活性都顯著低于T6處理，可見T3和T4處理與常規施肥相比能有效降低作物體內超氧陰離子自由基的形成，維持抗氧化酶系統的平衡，但關于混合態氮對鮮食甜糯玉米SOD、CAT和POD活性的不同反應機理尚不明確，還需進一步研究。作物的脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白和相對電導率等抗性因子均能反映在一定處理水平下作物的生長情況，純施銨態氮處理使鮮食甜糯玉米體內抗性因子含量顯著增加，可能是鮮食甜糯玉米生長條件遭受單一高濃度銨態氮肥處理時，誘導產生更多的脯氨酸和丙二醛，促進可溶性蛋白的合成，使玉米葉片細胞脫水，引起質膜相對透性增大，細胞內部分電介質外滲，導致相對電導率增大，這與黃碧陽等[18]對不同氮素形態配施條件下葉用甜菜的生理破壞研究結果一致，施入不同配比的銨態氮和硝態氮與施入單一氮肥相比，更適宜鮮食甜糯玉米幼苗的生長，T3(NH4+-N∶NO3--N=1∶1)和T4(NH4+-N:NO3--N=1:3)處理的脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白及相對電導率均顯著減少。由此可見，銨硝態氮以1∶1或1∶3的比例施入有利于鮮食甜糯玉米的生長發育，可能是由于硝態氮在土壤中起效較快，易于吸收，而早春低溫季節尿素和銨態氮的起效和轉化比較慢，且苗期鮮食甜糯玉米對硝態氮的吸收更好。

2.1.3 不同氮素形態配比對鮮食甜糯玉米幼苗CAT酶活性的影響 CAT能夠清除代謝過程中產生的H2O2，以避免H2O2積累過多造成細胞的氧化破壞[12]。由表2可以看出，HT-N-1在T4處理的CAT活性低于T6處理，降幅為29.94%；而BT-N-1在T3處理的CAT活性低于T6處理，降幅為38.32%，可見混合氮肥處理的CAT活性均低于T6處理，HT-N-1和BT-N-1分別在T4和T3的CAT活性最低，且表明混施氮肥能夠減少植物體內產生過多的H2O2，從而對鮮食甜糯玉米的生長起到保護作用。

相對電導率測定用浸泡法[10]。

1.4 數據處理

試驗數據采用Microsoft Excel 2003和SPSS 18 軟件進行數據處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同氮素形態配比對鮮食甜糯玉米幼苗保護酶活性的影響

2.1.1 不同氮素形態配比對鮮食甜糯玉米幼苗SOD酶活性的影響 SOD是植物體在清除活性氧的過程中首先發揮作用的，能夠清除植物體內的超氧陰離子自由基，催化其發生歧化反應[11]。由表2可以看出，HT-N-1和BT-N-1分別在T6和T1處理下的玉米葉片SOD活性最高，表明在純施尿素或純施銨態氮的條件下，鮮食甜糯玉米遭受一定程度的破壞，玉米葉片中超氧陰離子自由基含量升高，誘導SOD活性上升，而其他不同氮素配施處理的鮮食甜糯玉米幼苗SOD活性與T6處理相比，出現了不同的趨勢。HT-N-1在T1、T2、T3和T5處理均高于T4處理，且T4處理較T6處理的SOD活性顯著降低 (P<0.05)，降幅比為86.52%。BT-N-1在T1、T2、T3和T5處理均高于T3處理，且T3處理的SOD活性顯著低于T6處理(P<0.05)，降幅比為90.67%。說明混合態氮較純施硝態氮或純施銨態氮相比，能有效緩解對鮮食甜糯玉米的脅迫作用，從而降低SOD活性。

注:表中數據為平均值±標準差；同列不同字母表示各處理間差異顯著(P<0.05)。

2.3.2 不同氮素形態配比對鮮食甜糯玉米幼苗脯氨酸含量的影響 脯氨酸(proline，Pro)在植物體內起重要的滲透調節作用，植物在正常生長條件下，體內游離的Pro含量較低，而在逆境脅迫條件下，Pro含量會顯著增加，因此可反映植物受脅迫的程度，也可作為植物抗逆能力的指標[16]。由圖3和圖4可知，HT-N-1和BT-N-1，均為T1處理的鮮食甜糯玉米葉片脯氨酸含量顯著大于T6處理(P<0.05)，升幅分別為55.67%和85.37%，說明純施銨態氮不適宜鮮食甜糯玉米幼苗的生長，從而誘導出更多的脯氨酸以維持植物的正常生長，而T3和T4處理的玉米Pro含量均低于T6處理，其中兩T4處理均顯著低于T6處理(P<0.05)，降幅依次為59.36%和18.52%，可見混合態氮中硝態氮比例稍大對鮮食甜糯玉米苗期生長有利，也可反映出施入銨態氮:硝態氮為1:3時最適合鮮食甜糯玉米幼苗生長和發育。

可溶性蛋白質含量測定用考馬斯亮藍G-250染色法[10]。

2.2 不同氮素形態配比對鮮食甜糯玉米幼苗膜脂過氧化的影響

2.2.1 不同氮素形態配比對鮮食甜糯玉米幼苗MDA含量的影響 丙二醛(malondialdehyde，MDA)是細胞膜脂過氧化的重要產物，其含量高低可以反映植物遭受逆境脅迫程度和細胞膜脂過氧化程度[13]。由圖1和圖2可知，兩個玉米品種MDA含量的累積均與脯氨酸含量相似，且均為T1處理的MDA含量最高，說明純施銨態氮使鮮食甜糯玉米脯氨酸含量累積到一定程度進而引起植物細胞膜脂過氧化，使其MDA含量增加，這也可反映出作物單施不同形態氮肥對鮮食甜糯玉米苗期有一定的脅迫，而施入混合態氮的玉米MDA含量均低于單一氮肥處理，且與T6處理達顯著性水平(P<0.05)，而且兩個鮮食甜糯玉米品種均為T4處理的MDA含量最低，降幅分別為24.4%和23.62%，表明銨態氮:硝態氮為1:3時最適宜作物苗期的生長。

2.2.2 不同氮素形態配比對鮮食甜糯玉米幼苗相對電導率的影響 相對電導率可以反映植物在逆境脅迫下原生質膜植物細胞的損傷程度，由于脫水傷害引起質膜相對透性增大，細胞內部分電介質外滲，導致電導率增大[14]。由圖1和圖2顯示，HT-N-1和BT-N-1，均表現出T4處理的相對電導率顯著低于T6處理(P<0.05)，降幅分別為14.24%和22.28%。兩個與品種均在T1處理下相對電導率最大，與T6相比增幅分別為為3.4%和8.9%，表明當鮮食甜糯玉米純施銨態氮時導致質膜的透性增大，對玉米幼苗造成一定程度的破壞作用。

SOD活性測定用氮藍四唑還原法，POD活性測定用愈創木酚顯色法[10]。CAT活性測定用紫外吸收法[10]。

圖1 不同氮素形態配比對HT-N-1幼苗相對電導率和MDA含量的影響

圖2 不同氮素形態配比對BT-N-1幼苗相對電導率和MDA含量的影響

2.3 不同氮素形態配比對鮮食甜糯玉米幼苗抗性指標的影響

2.3.1 不同氮素形態配比對鮮食甜糯玉米幼苗可溶性蛋白含量的影響 可溶性蛋白含量可以反映植物體代謝過程中蛋白質的損傷程度，也能反映細胞內蛋白質的合成、變性及降解等信息[14]，在逆境脅迫下，植物體內可溶性蛋白的合成能力會隨污染物種類、植物類型等變化而改變。由圖3可以看出，HT-N-1在T1和T2處理的可溶性蛋白含量顯著高于T6處理(P<0.05)，升幅分別為26.6%和4.0%。由圖4可以看出BT-N-1在T1、T2和T5處理的可溶性蛋白含量顯著高于T6處理(P<0.05)，升幅依次為6.66%、6.66%和5.35%，說明純施銨態氮和銨態氮占比大，對兩種玉米可溶性蛋白含量具有顯著的誘導效應，且純施硝態氮對BT-N-1可溶性蛋白含量具有顯著的誘導效應，這與隋莉等[15]的研究結果一致，而添加混合態氮處理對玉米可溶性蛋白含量則影響不一，其中HT-N-1和BT-N-1T3和T4處理均顯著低于T6處理(P<0.05)，HT-N-1降幅分別為45.4%和63.35%；BT-N-1的降幅分別為4.67%和46.7%，可以看出兩者均在T4處理下蛋白質受損傷的程度最低，說明硝態氮占比為3/4時，能緩解鮮食甜糯玉米受到一定程度的氮素破壞。

2.1.2 不同氮素形態配比對鮮食甜糯玉米幼苗POD酶活性的影響 POD是植物體內酶促防御系統的一種保護酶，但它也具有雙重性，既能催化H2O2分解成水，有效阻止H2O2在植物體內的累積，又能催化超氧自由基和H2O2轉變為羥自由基而加重過氧化作用[11]。由表2可以看出，HT-N-1和BT-N-1，分別表現出T4處理和T3處理的POD活性顯著低于T6處理(P<0.05)，降幅分別為28.13%和16.87%。而用混合態氮處理的POD活性均小于T1、T5、T6處理，這與CAT活性出現了一致規律，且用T1、T5和T6處理的兩個不同的玉米幼苗POD活性均顯著高于T3和T4處理(P<0.05)，表明將不同比例的銨態氮與硝態氮配施能有效緩解氮素對鮮食甜糯玉米的傷害作用，且HT-N-1在銨態氮:硝態氮為1∶3時破壞能力最弱，BT-N-1在銨態氮:硝態氮為1∶1時破壞能力最弱。

圖3 不同氮素形態配比對HT-N-1幼苗可溶性蛋白和脯氨酸含量的影響

圖4 不同氮素形態配比對BT-N-1幼苗可溶性蛋白和脯氨酸含量的影響

3 討論

本節基于引理1.3中的二元組織積構造,引入了具有可乘擬恰當斷面的富足半群上的好同余二元組即好同余對的概念。利用好同余對,在E°是正規帶的假設下,給出具有可乘擬恰當斷面的富足半群上的好同余的相對簡潔的刻畫。

研究發現鮮食甜糯玉米抗氧化酶系統、抗性因子和生物量間存在著密切的聯系，在常規水肥種植的條件下，將銨硝態氮進行不同比例配施與施入單一氮肥相比，能夠有效的維持抗氧化酶系統的平衡，減少其對細胞膜脂的傷害，為鮮食甜糯玉米生長提供良好的條件，進而提高鮮食甜糯玉米生物量水平；綜合試驗結果可見，鮮食甜糯玉米能夠通過抗氧化酶系統與其他抗性因子間的協同作用共同抵御單一氮肥對其幼苗的影響，保持植物體細胞的完整性，維持植物的正常代謝和生長。

4 結論

混合態氮對玉米抗氧化酶系統的影響呈現不同趨勢，對HT-N-1而言，T4(NH4+-N∶NO3--N=25∶75)處理會顯著降低SOD、CAT和POD活性，較T6相比降幅依次為86.52%、28.13%、29.94%。對BT-N-1而言，T3(NH4+-N∶NO3--N=50∶50)處理會顯著降低SOD、CAT和POD活性，較T6相比降幅依次為90.67%、16.87%、38.32%。總而言之，添加混合態氮均可在一定程度上緩解氮素對3種酶活性的不良影響，HT-N-1和BT-N-1分別在T4處理和T3處理對促進抗氧化酶系統平衡的效果最顯著。

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根據試驗數據可知，T4(NH4+-N∶NO3--N=25∶75)處理對兩個玉米其他抗性因子的影響均呈一致變化趨勢，降低鮮食甜糯玉米脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白含量及相對電導率，對兩個鮮食甜糯玉米而言減少效果最好的依次為T4、T3和T2處理，也說明氮素對鮮食甜糯玉米生理生化特性的影響為：混合態氮<硝態氮<銨態氮。

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總體可見，不同氮素形態配施與施入單一氮肥相比，在一定程度上更有利于鮮食甜糯玉米幼苗的生長發育。綜合比較各項指標，銨硝態氮配比為1∶3和1∶1的處理效果顯著，可用于鮮食甜糯玉米的生產栽培。