30%胺鮮酯·乙烯利水劑(玉黃金)對密植春玉米莖折強度及生理特性的影響

王明杰，張佳琪，武敏樺，俞新華，張凱旋，盧海博，趙海超，黃智鴻

(河北北方學院/河北省農產品食品質量安全分析檢測重點實驗室，河北張家口 075000)

作物植株莖稈的主要成分是纖維素、木質素、蛋白質、糖類等，同時還含有與抗倒伏能力有關的鉀、鈣、硅等成分。玉米莖稈內部的化學組分與莖稈倒伏有密切聯系。目前有學者對玉米莖稈理化特性展開了研究，但是對玉米莖稈抗倒性與內部化學成分之間的關系研究較少。研究表明，玉米莖稈化學成分含量的高低與其抗倒伏能力密切相關，玉米莖稈單位長度纖維素含量對莖稈機械強度起主導作用[15]?；貏┛梢愿纳朴衩浊o稈內部理化性狀從而增強植株抗倒性并提高產量。樊海潮以玉米品種東農253為試驗材料，噴施復配劑和噸田寶，對玉米莖稈內部理化性狀研究表明，噴施化控劑可使玉米莖稈內各理化性狀明顯改善，莖稈抗倒伏性能增強，產量增加[16]。

本試驗在前期抗倒伏品種篩選試驗的基礎上，以張家口地區大面積種植的春玉米品種京農科728、金農738為試驗材料，研究施用化控劑玉黃金后，不同種植密度下各個時期春玉米莖稈抗折強度及與抗倒伏性相關的生理生化指標，明確化控劑對玉米莖稈抗倒伏性的調控效應，為冀西北地區春玉米化控防倒伏栽培提供理論依據，以期實現春玉米的高產密植、易于機械化收獲，從而達到節本增效的目的。

1 材料與方法

1.1 試驗區域概況

試驗于2020年在河北省張家口市沙嶺子鎮農業科學院試驗地(115°05′E，40°6′N)進行。該地區平均海拔高度為631 m，作物生長季節的月平均日照230～250 h，屬于長日照地區，無霜期100～150 d，年降水量350～450 mm，屬中溫帶亞干旱氣候區，晝夜溫差大，光照充足，冬季寒冷漫長，夏季炎熱短促，土壤質地為壤土。

1.2 試驗設計

試驗選取冀西北寒旱區春玉米品種京農科728(P1)、金農738(P2)。設置3個不同種植密度：6.75萬株/hm2(M1)，8.25萬株/hm2(M2)，9.75萬株/hm2(M3)，藥劑為玉黃金，藥劑處理濃度為 200 mg/L(T1)，對照為清水(T2)。共12個處理，每個處理重復3次。藥劑處理時間為大喇叭口期(10葉期)，采用工農-16型背負式噴霧器進行噴霧，噴霧均勻周到，保證葉片正面和背面均勻施藥。每個品種等行距種植10行，行距57 cm。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 莖稈力學指標 在玉米大喇叭口期、吐絲期和成熟期，每個小區隨機選取3株玉米，將莖稈近地面處用刀割斷，去掉葉片、葉鞘等其他部位，保留莖稈，利用YYD-1型植物莖稈強度測定儀測定第3節間莖稈的壓碎強度、穿刺強度[5]。

1.3.2 植株莖稈生理生化指標

(1)苯丙氨酸解氨酶活性以及木質素含量測定

2016年全國交通運輸工作會議確定了“十三五”期間綜合交通運輸發展的總體目標，聚焦如期實現全面建成小康社會奮斗目標，加快推進綜合交通、智慧交通、綠色交通和平安交通建設，到2020年基本建成安全便捷、暢通高效以及綠色智能的現代綜合交通運輸體系，推動交通運輸實現更高質量、更有效率、更加公平且更可持續的發展。

參照張志良等的方法測定苯丙氨酸解氨酶 (PAL) 活性；木質素含量采用比色法測定。

(2)可溶性糖含量測定

采用蒽酮比色法進行測定。可溶性糖含量=C1×Vt/W×Vs×106×100%。

式中：C1為標準曲線求得的糖量，μg；Vt為提取液總體積，mL；Vs為測定時取樣量，mL；W為樣品鮮質量，g。

(3)可溶性蛋白含量測定

采用考馬斯亮藍G-250法進行測定。蛋白質含量(mg/g)=C2×Vt/W×Vs×100%。

式中：C2為標準曲線求得可溶性蛋白含量，μg。

(4)葉綠素含量測定

利用SPAD葉綠素儀測量葉綠素的相對含量，每個樣品重復3次。

(5)過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)測定

CAT活性參考Bailly等的過氧化氫還原法[17]，POD活性參照張志良愈創木酚法[18]。

1.4 統計分析

數據統計分析采用Excel 2007和SPSS 23.0軟件。

2 結果與分析

2.1 玉黃金對密植春玉米莖折強度的影響

如表1所示，玉黃金處理(T1)后各生育期的莖折強度均顯著高于清水處理(T2)。各處理在花后16 d穿刺強度(RPR)均達到最大，在吐絲期、花后16 d P1M2T1的RPR和壓碎強度(SCS)最高，分別為36.43、59.03 N/mm2和237.90、378.13 N/mm2；花后 32 d P2M1T1的穿刺強度、壓碎強度最高，分別為44.33、435.57 N/mm2。在M1種植密度下，春玉米品種京農科728(P1)在吐絲期穿刺強度提高最多，T1處理比T2處理提高39.80%；花后32 d壓碎強度提高最多，T1處理比T2處理提高了40.87%。春玉米品種金農738(P2)在花后16 d穿刺強度提高最多，T1處理比T2處理提高55.69%；吐絲期壓碎強度提高最多，T1處理比T2處理提高14.24%。在M2種植密度下，京農科728、金農738均在吐絲期穿刺強度提高最多，T1處理比T2處理分別提高了79.02%、53.53%；花后32 d壓碎強度提高最多，分別提高了23.91%、36.41%。在M3種植密度下，京農科728(P1)在T1處理下花后16 d穿刺強度提高最多，為37.83%，壓碎強度在花后32 d提高最多，為36.91%；金農738(P2)在T1處理下花后 16 d 穿刺強度提高最多，為37.22%，壓碎強度在花后32 d提高最多，為39.39%。綜上，京農科728在種植密度為8.25萬株/hm2(M2)時，噴施玉黃金穿刺強度增長效果最明顯，金農738在種植密度為9.75萬株/hm2(M3)時，噴施玉黃金壓碎強度增長效果最明顯，莖折強度均為處理T1>處理T2，表明噴施玉黃金的春玉米品種抗折力強，春玉米品種京農科728較金農738莖折強度高。

2.2 玉黃金對密植春玉米生理生化指標的影響

2.2.1 玉黃金對密植春玉米莖稈基部木質素含量和苯丙氨酸解氨酶活性的影響 如圖1所示，京農科728、金農738的木質素含量在不同處理下均隨其生長發育先增加后降低，在吐絲期均達到最高，在成熟期又降低。與對照(T2)相比，京農科728玉黃金處理在M1、M2、M3種植密度下在大喇叭口期分別提高了17.21%、22.82%、34.51%；吐絲期玉黃金處理分別提高了38.95%、25.38%、17.75%；成熟期玉黃金處理分別提高了25.08%、11.98%、24.06%。金農738玉黃金處理在M1、M2、M3種植密度下在大喇叭口期分別提高了30.69%、48.60%、29.13%；吐絲期玉黃金處理分別提高了26.22%、40.02%、18.34%；成熟期玉黃金處理分別提高了18.00%、13.71%、42.63%。玉黃金處理后的木質素含量均高于清水對照，且在各生育時期均達到顯著水平(P<0.05)。

表1 玉黃金對密植春玉米莖折強度的影響 N/mm2

如圖2所示，在大喇叭口期、吐絲期、成熟期，不同密植京農科728、金農738苯丙氨酸解氨酶活性與對照相比大體上存在顯著性差異，玉黃金處理可顯著提高苯丙氨酸解氨酶活性。與對照相比，京農科728在M1、M2、M3種植密度下大喇叭口期玉黃金處理分別提高12.30%、11.97%、21.82%，吐絲期玉黃金處理分別提高12.89%、9.19%、16.24%，成熟期玉黃金處理分別提高17.2%、5.10%、14.38%。與對照相比，金農738在M1、M2、M3種植密度下大喇叭口期玉黃金處理分別提高9.71%、22.07%、18.74%，吐絲期玉黃金處理分別提高3.46%、22.26%、7.95%，成熟期玉黃金處理分別提高18.15%、24.16%、10.92%。京農科728在玉黃金處理下種植密度為9.75萬株/hm2時，在大喇叭口期和吐絲期苯丙氨酸解氨酶活性提高最大，成熟期提高較大；金農738在玉黃金處理下種植密度為8.25萬株/hm2時，在各生育時期苯丙氨酸解氨酶活性提高最大，且活性最高。

2.3 玉黃金對密植春玉米葉片葉綠素含量的影響

對不同處理的春玉米品種在大喇叭口期和吐絲期進行SPAD值的測定。如圖3所示，春玉米品種京農科728、金農738在大喇叭口期和吐絲期3種種植密度下各處理葉綠素含量均存在顯著性差異。大喇叭口期京農科728在3個不同種植密度下，T1處理較T2處理的SPAD值分別提高了4.89%、3.40%、4.91%；金農738在3個不同種植密度下，T1處理較T2處理的SPAD值分別提高了14.02%、7.77%、7.79%。吐絲期京農科728在3個不同種植密度下T1處理較T2處理的SPAD值分別提高了3.43%、3.62%、7.27%，金農738在3個不同種植密度下T1處理較T2處理的SPAD值分別提高了8.20%、3.85%、2.80%。不同處理下的春玉米品種經玉黃金處理可明顯提高葉綠素含量。

2.4 玉黃金對密植春玉米葉片POD活性和CAT活性的影響

過氧化物酶可以使植物組織中的碳水化合物轉化為木質素，增加木質化程度，因此過氧化物酶活性可作為組織老化的一種生理指標。如圖4所示，大喇叭口期、吐絲期、成熟期不同種植密度下春玉米品種T1處理較T2處理的POD活性均下降。大喇叭口期京農科728、金農738在6.75萬株/hm2(M1)種植密度下POD活性T1處理較T2處理分別下降2.10%、4.13%；在8.25萬株/hm2(M2)種植密度下，POD活性T1處理較T2處理分別下降23.41%、3.41%；在9.75萬株/hm2(M3)種植密度下，POD活性T1處理較T2處理分別下降43.35%、10.89%。吐絲期京農科728、金農738在6.75萬株/hm2(M1)種植密度下，POD活性T1處理較T2處理分別下降14.56%、32.03%；在8.25萬株/hm2(M2)種植密度下，POD活性T1處理較T2處理分別下降46.64%、6.54%；在9.75萬株/hm2(M3)種植密度下，POD活性T1處理較T2處理分別下降13.40%、48.85%。成熟期京農科728、金農738在6.75萬株/hm2(M1)種植密度下，POD活性T1處理較T2處理分別下降8.42%、40.03%；在8.25萬株/hm2(M2)種植密度下，POD活性T1處理較T2處理分別下降38.06%、13.05%；在9.75萬株/hm2(M3)種植密度下，POD活性T1處理較T2處理分別下降20.17%、46.46%。

過氧化氫酶可促進H2O2分解，其酶促活性可以對植物細胞起到保護防御作用。如圖5所示，大喇叭口期、吐絲期、成熟期不同種植密度下春玉米品種T1處理較T2處理CAT活性均上升。大喇叭口期京農科728、金農738在6.75萬株/hm2(M1)種植密度下，CAT活性T1處理較T2處理分別上升51.93%、43.20%；在8.25萬株/hm2(M2)種植密度下，CAT活性T1處理較T2處理分別上升37.92%、11.76%；在9.75萬株/hm2(M3)種植密度下，CAT活性T1處理較T2處理分別上升35.70%、39.09%。吐絲期京農科728、金農738在6.75萬株/hm2(M1)種植密度下，CAT活性T1處理較T2處理分別上升24.47%、52.69%；在8.25萬株/hm2(M2)種植密度下，CAT活性T1處理較T2處理分別上升26.77%、6.63%；在9.75萬株/hm2(M3)種植密度下，CAT活性T1處理較T2處理分別上升59.16%、33.82%。成熟期京農科728、金農738在6.75萬株/hm2(M1)種植密度下，CAT活性T1處理較T2處理分別上升19.43%、52.38%；在8.25萬株/hm2(M2)種植密度下，CAT活性T1處理較T2處理分別上升38.69%、13.68%；在9.75萬株/hm2(M3)種植密度下，CAT活性T1處理較T2處理分別上升48.07%、34.16%。

2.5 不同處理春玉米生理生化指標與莖折強度相關性分析

如表2所示，穿刺強度與木質素含量、苯丙氨酸解氨酶活性均呈極顯著正相關(P<0.01)，與過氧化氫酶活性呈顯著正相關(P<0.05)，與過氧化物酶活性呈顯著負相關(P<0.05)。壓碎強度與木質素含量、苯丙氨酸解氨酶活性均呈極顯著正相關，與葉綠素含量、過氧化氫酶活性呈顯著正相關，與過氧化物酶活性呈顯著負相關。結果表明，木質素含量和葉綠素含量越高，春玉米莖折強度越強；苯丙氨酸解氨酶活性越高，春玉米莖折強度越強；過氧化物酶活性越低，春玉米莖折強度越強，其莖稈抗倒伏能力越強。

2.6 不同處理春玉米生理生化指標與莖折強度通徑分析

如表3所示，苯丙氨酸解氨酶活性對壓碎強度的直接效應最大，為0.947，說明苯丙氨酸解氨酶活性上升壓碎強度增大；木質素含量、葉綠素含量和過氧化氫酶活性直接系數較大，說明木質素含量、葉綠素含量越高，過氧化氫酶活性升高，壓碎強度越大。過氧化物酶活性與壓碎強度呈負相關，說明過氧化物酶活性下降則壓碎強度增加。苯丙氨酸解氨酶活性直接系數較大，表明苯丙氨酸解氨酶活性上升，穿刺強度增大；過氧化物酶活性與穿刺強度呈負相關，表明過氧化物酶活性越低，春玉米莖稈穿刺強度越大。

表2 密植春玉米不同處理各生理生化指標與莖折強度相關關系

表3 密植春玉米不同處理生理生化指標與莖折強度通徑分析

3 討論

目前有學者對玉米莖稈理化特性展開了研究，但是對玉米莖稈抗倒性與內部化學成分之間的關系研究較少。有研究表明，玉米莖稈化學成分含量的高低與其抗倒伏能力密切相關，玉米莖稈單位長度纖維素含量對莖稈機械強度起主要作用[19]。化控劑可以改善玉米莖稈內部理化性狀從而增強植株抗倒性并提高產量。在玉米生產中，人們為提高產量而增加種植密度，而種植密度過大則會造成玉米莖稈生長發育不良，莖稈抗倒性下降，密植玉米植株發生倒伏[20]。大量研究表明，應用植物生長調節劑玉黃金可有效提高玉米植株莖稈抗倒性[21-25]。曹慶軍研究表明，春玉米株型相關性狀在不同處理下受化控處理的影響明顯，春玉米生育期噴施玉黃金，春玉米株型相應性狀和莖部性狀變化明顯，莖稈化學成分含量也有不同程度的變化；玉黃金化控次數增加，春玉米莖稈倒伏率降低[26]。因此，化控劑玉黃金的噴施對春玉米莖稈抗倒伏能力具有明顯效果，在實際生產中具有重要意義。

4 結論

本試驗研究了玉黃金對密植春玉米莖折強度及生理特性的影響，并對其進行相關性和通徑分析。結果表明，玉黃金處理可以通過改善春玉米生理生化過程而提高密植春玉米莖稈抗倒伏能力。穿刺強度與過氧化氫酶活性呈顯著正相關(P<0.05)，與過氧化物酶活性呈顯著負相關(P<0.05)。壓碎強度與葉綠素含量和過氧化氫酶活性呈顯著正相關(P<0.05)，與過氧化物酶活性呈顯著負相關(P<0.05)。玉黃金處理可增加木質素、葉綠素含量，提高苯丙氨酸解氨酶、過氧化氫酶活性，降低過氧化物酶活性，從而增強密植春玉米莖折強度提高莖稈抗倒伏能力。