徐寧 張方園 曹娜
摘要:為探索硅葉面肥在夏玉米種植體系中的應(yīng)用效果,通過田間試驗(yàn)研究不同濃度的硅葉面肥對(duì)夏玉米生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明,拔節(jié)期后追施硅葉面肥能顯著提高夏玉米生長期株高、莖粗、葉面積和干物質(zhì)量;夏玉米的根系活力和葉綠素含量呈先升高后降低的變化趨勢(shì),噴施硅葉面肥提高了玉米根系活力及葉綠素含量以及夏玉米的穗長、穗粗、百粒質(zhì)量,降低了作物禿尖長,不同濃度葉面肥處理產(chǎn)量分別比對(duì)照高7.05%、13.71%%和14.53%;提高了玉米籽粒中淀粉、蛋白質(zhì)、油分及單寧含量,增強(qiáng)了夏玉米對(duì)病蟲害的防控能力。
關(guān)鍵詞:夏玉米;硅;葉面肥;生長發(fā)育;產(chǎn)量;品質(zhì)
中圖分類號(hào): S513.06 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A ?文章編號(hào):1002-1302(2019)14-0074-03
玉米(Zea mays L.)是世界種植面積最大的3種農(nóng)作物之一,是我國重要的糧食、飼料及能源作物[1]。玉米作物的高效穩(wěn)產(chǎn)直接影響著我國糧食安全供給和玉米產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,因此實(shí)現(xiàn)玉米持續(xù)性高產(chǎn)乃至超高產(chǎn)是保障糧食作物安全供給的重要途徑[2]。玉米需肥量大且耐肥性強(qiáng),增肥提產(chǎn)效果顯著,但肥料利用率較低。黃淮海地區(qū)的玉米產(chǎn)量占全國的1/3,冬小麥—夏玉米輪作是黃淮海地區(qū)大田糧食作物主要種植模式之一[3]。
硅是水稻、玉米禾本科作物生長發(fā)育的必需元素[4],硅對(duì)禾本科作物生長具有促進(jìn)作用,能明顯提高作物的干物質(zhì)積累,減緩病害的發(fā)生,緩解作物的生物和非生物脅迫[5]。硅肥常被作為植物調(diào)節(jié)性肥料而配合大量元素肥料使用[6]。前人研究表明,增施硅肥能顯著提高玉米作物產(chǎn)量[7],提升其抗倒伏性[8],增強(qiáng)植物抗旱性[9];但針對(duì)噴施硅葉面肥對(duì)玉米生長發(fā)育影響的研究較少。本研究探討了噴施不同濃度硅葉面肥對(duì)夏玉米生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響,以期為優(yōu)化玉米高效生產(chǎn)肥料配施技術(shù)提供有效理論依據(jù),支撐硅葉面肥及其相關(guān)技術(shù)的持續(xù)性發(fā)展與應(yīng)用。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)地概況
試驗(yàn)于2017年6—10月在聊城職業(yè)技術(shù)學(xué)院試驗(yàn)基地進(jìn)行,該試驗(yàn)點(diǎn)地處115°59′40″E、36°29′1″N,屬溫帶半干旱季風(fēng)氣候區(qū),年平均降水量578.4 mm,年平均日照時(shí)數(shù) 2 567 h,無霜期193~201 d。試驗(yàn)耕層0~20 cm深土壤為沙質(zhì)黏壤土,基本理化性狀:pH值6.02,EC 298 μS/cm,堿解氮含量 145.38 mg/kg,有效磷含量206.17 mg/kg,速效鉀含量 167.48 mg/kg。前茬作物為冬小麥。
1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)
供試玉米品種為鄭單958;葉面肥為NewSil硅酸葉面肥,荷蘭硅技術(shù)國際公司(Si Technologies International B.V.)提供;H2SiO3濃度為25mg/mL。
試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),設(shè)4個(gè)處理:葉面肥1 000倍液(T1)、葉面肥750倍液(T2)、葉面肥500倍液(T3),以噴施等量去離子水作對(duì)照(CK)。每個(gè)處理重復(fù)3次,每個(gè)小區(qū)面積24 m2(4 m×6 m)。2017年6月15日播種玉米,試驗(yàn)材料選擇拔節(jié)期(7月15日)、抽雄期(8月15日)、乳熟期(9月15日)噴施葉面肥,噴液量以葉面噴灑均勻且不滴液為準(zhǔn),采用常規(guī)方法進(jìn)行田間管理。
1.3 測(cè)定方法
1.3.1 作物生長指標(biāo)的測(cè)定 從第1次噴施硅葉面肥后 15 d(7月30日)起,每小區(qū)選取3株作物標(biāo)記,每隔15 d測(cè)定玉米株高、莖粗和葉面積。株高測(cè)定從莖基部到最高生長點(diǎn)的距離;莖粗用游標(biāo)卡尺測(cè)定莖基部;單株葉面積按S=∑(L×W×0.75)計(jì)算,S為單株葉面積,cm2;L為葉長,cm;W為葉寬,cm。
1.3.2 作物生理指標(biāo)的測(cè)定 每次采樣期每小區(qū)取代表性植株3株,將植株根、莖、葉、穗分離取出,洗凈后105 ℃殺青30 min,置于80 ℃下烘至恒質(zhì)量,稱干物質(zhì)量。葉綠素采用80%丙酮提取,比色法測(cè)定其含量;根系活力采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法測(cè)定[10]。
1.3.3 作物產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定 玉米收獲后(10月10日),每小區(qū)隨機(jī)取20株測(cè)定作物產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)。采用改良雙波長比色法測(cè)定淀粉含量;凱氏定氮法測(cè)定蛋白質(zhì)含量;索式提取法測(cè)定油分含量[11];采用改良分光光度法測(cè)定單寧含量[12]。
1.4 數(shù)據(jù)處理
采用Excel 2003和DPS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析,采用Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(P<0.05)。
2 結(jié)果與分析
2.1 噴施硅葉面肥對(duì)夏玉米生長指標(biāo)的影響
由圖1可知,夏玉米拔節(jié)期后噴施硅葉面肥可顯著提高作物的株高和莖粗(差異顯著性分析未列出,下同),T2處理株高最高,T3處理莖粗最大。10月1日,葉面肥1 000、750、500倍液處理的株高分別比對(duì)照高5.15%、9.79%、7.22%,莖粗分別比對(duì)照高3.23%、7.96%、12.68%??梢姡瑖娛└邼舛裙枞~面肥可顯著提高作物莖粗,一定程度上控制株高,提高作物抗倒伏性。
由圖2可知,噴施硅葉面肥能提高夏玉米的葉面積和干物質(zhì)量,9月15日,夏玉米作物葉面積最大,葉面肥1 000、750、500倍液噴施處理分別比對(duì)照高3.87%、8.22%、10.21%。10月1日收獲期,葉面肥1 000、750、500倍液處理的單株干物質(zhì)量分別比對(duì)照高 2.48%、4.44%、4.06%。
2.2 噴施硅葉面肥對(duì)夏玉米根系活力和葉綠素含量的影響
由圖3可知,夏玉米的根系活力和葉綠素含量呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì),拔節(jié)期噴施硅葉面肥后,噴施硅葉面肥處理能提高作物的根系活力及葉綠素含量。8月30日,作物根系活力和葉綠素含量最高,葉面肥1 000、750、500倍液處理根系活力分別比對(duì)照高21.11%、26.67%、25.56%,葉綠素含量分別比對(duì)照高3.48%、14.78%、13.04%。
2.3 噴施硅葉面肥對(duì)夏玉米產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)的影響
由表1可知,噴施硅葉面肥顯著提高了夏玉米的穗長、穗粗、百粒質(zhì)量及產(chǎn)量,顯著降低了作物禿尖長,高濃度硅肥追施效果顯著。葉面肥750、500倍液處理植株穗長比對(duì)照分別高7.99%、8.71%,穗粗比對(duì)照高11.44%、9.15%,百粒質(zhì)量比對(duì)照高5.68%、6.14%,禿尖長均比對(duì)照低8.93%。葉面肥1 000、750、500倍液處理產(chǎn)量分別比對(duì)照高7.05%、13.71%%、14.53%。
由表2可知,噴施硅葉面肥提高了夏玉米淀粉、蛋白質(zhì)、油分、單寧含量,高濃度硅肥追施更顯著。淀粉、蛋白質(zhì)、油分含量是玉米籽粒中重要的3種營養(yǎng)指標(biāo)。葉面肥750、500倍液處理植株淀粉和蛋白質(zhì)含量達(dá)到了74.03%、74.10% 和9.97%、9.93%,油分含量比對(duì)照高8.85%、9.83%。單寧是一種作物籽粒中所含的多酚化合物,較高的單寧含量可以提高農(nóng)作物對(duì)病蟲害的防控能力[13]。葉面肥 1 000、750、500倍液處理單寧含量分別比對(duì)照高3.77%、8.49%、9.43%。
3 討論與結(jié)論
本研究結(jié)果表明,拔節(jié)期后葉面噴施硅肥,顯著提高了夏玉米生長期株高、莖粗、葉面積和干物質(zhì)量,說明追施硅肥對(duì)玉米生長發(fā)育有顯著的促進(jìn)作用。噴施高濃度硅肥增加玉米莖粗的同時(shí)一定程度上控制了株高的提升,改良了夏玉米的植株形態(tài),提高了作物抗倒伏性。倒伏對(duì)玉米的營養(yǎng)生長和生殖生長均有很大的影響[14],影響了作物產(chǎn)量[15]。夏玉米植株形態(tài)的改良為產(chǎn)量的提高奠定了基礎(chǔ)。葉面噴施硅肥對(duì)植株的干物質(zhì)量有顯著的促進(jìn)作用,這為后期作物籽粒干物質(zhì)積累提供了有力保障[16]。
玉米噴施硅葉面肥后,作物根系活力和葉綠素含量均顯著提高。根系活力的升高增強(qiáng)了作物對(duì)土壤水分的吸收能力,促進(jìn)了玉米對(duì)氮、磷、鉀等無機(jī)養(yǎng)分的吸收與運(yùn)轉(zhuǎn),改善了玉米體內(nèi)的營養(yǎng)狀況,同時(shí)較高的葉綠素含量提高了作物光合作用效率[17]。可見,追施硅肥刺激植物根系和植株生長,促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收及碳水化合物的形成,為作物產(chǎn)量提升進(jìn)一步奠定了基礎(chǔ)。
噴施硅葉面肥提高了夏玉米穗長、穗粗、百粒質(zhì)量,降低了作物禿尖長,葉面肥1 000、750、500倍液處理產(chǎn)量分別比對(duì)照高7.05%、13.71%、14.53%。硅肥施入對(duì)穗長、穗粗、百粒質(zhì)量等性狀指標(biāo)起到了促進(jìn)作用,對(duì)禿尖長性狀方面起抑制作用,與前人的研究結(jié)果[7-8,18]一致,提高了玉米產(chǎn)量。
夏玉米生長期追施硅葉面肥,提高了籽粒淀粉、蛋白質(zhì)、油分、單寧含量,增強(qiáng)了作物對(duì)病蟲害的防控能力。施硅促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收并改善作物生物學(xué)性狀[4,7],促進(jìn)碳水化合物向籽粒中轉(zhuǎn)移,增加玉米籽粒營養(yǎng)物質(zhì)含量。籽粒中的單寧能夠減少鳥害,預(yù)防收獲前籽粒發(fā)芽,增強(qiáng)作物對(duì)生物學(xué)病害的防控能力[13]。由于夏玉米的生長存在品種和地域的差異,因此本研究所用肥料對(duì)夏玉米的應(yīng)用技術(shù)研究須進(jìn)一步探討。
參考文獻(xiàn):
[1]楊紅旗,路鳳銀,郝仰坤,等. 中國玉米產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展問題探討[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2011,27(6):368-373.
[2]齊文增,陳曉璐,劉 鵬,等. 超高產(chǎn)夏玉米干物質(zhì)與氮、磷、鉀養(yǎng)分積累與分配特點(diǎn)[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2013,19(1):26-36.
[3]陸偉婷,于 歡,曹勝男,等. 近20年黃淮海地區(qū)氣候變暖對(duì)夏玉米生育進(jìn)程及產(chǎn)量的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,48(16):3132-3145.
[4]龔金龍,胡雅杰,龍厚元,等. 不同時(shí)期施硅對(duì)超級(jí)稻產(chǎn)量和硅素吸收、利用效率的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,45(8):1475-1488.
[5]Seebold K W,Datnoff L E,Correa-Victoria F J,et al. Effect of silicon rate and host resistance on blast,scald,and yield of upland rice[J]. Plant Disease,2000,84(8):871-876.
[6]Song A L,Li P,Li Z J,et al. The alleviation of zinc toxicity by silicon is related to zinc transport and antioxidative reactions in rice[J]. Plant and Soil,2011,344(1/2):319-333.
[7]王大為,史 磊,孫成韜,等. 硅肥對(duì)玉米生理指標(biāo)和產(chǎn)量的影響[J]. 遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué),2017(4):12-14.
[8]石彥召. 增施硅肥對(duì)玉米的抗倒性和產(chǎn)量的影響研究[J]. 農(nóng)業(yè)科技通訊,2013(3):48-50.
[9]李清芳,馬成倉,季必金. 硅對(duì)干旱脅迫下玉米水分代謝的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào),2009,29(8):4163-4168.
[10]趙世杰,史國安,董新純. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社,2002.
[11]何照范. 糧油籽粒品質(zhì)及其分析技術(shù)[M]. 北京:農(nóng)業(yè)出版社,1985.
[12]黃春芳,倪永年. 分光光度法測(cè)定食品中的單寧[J]. 南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(理科版),2002,3(3):243-246.
[13]王勁松,焦曉燕,丁玉川,等. 粒用高粱養(yǎng)分吸收、產(chǎn)量及品質(zhì)對(duì)氮磷鉀營養(yǎng)的響應(yīng)[J]. 作物學(xué)報(bào),2015,41(8):1269-1278.
[14]劉戰(zhàn)東,肖俊夫,南紀(jì)琴,等. 倒伏對(duì)夏玉米葉面積、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2010,26(18):107-110.
[15]段 鵬,鄭 苗,王 中,等. 倒折倒伏與夏玉米主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的相關(guān)性研究[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)科技,2008(12):13-15.
[16]劉春曉,董 瑞,張秀芝,等. 不同種植密度對(duì)玉米葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué),2017,49(2):36-39.
[17]Owino-Gerroh C,Gascho G J. Effect of silicon on low pH soil phosphorus sorption and on uptake and growth of maize[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis,2004,35(15):2369-2378.
[18]張聰聰,張靜怡,李 楊,等. 納米硅噴施對(duì)玉米抗旱性和抗蟲性的影響[J]. 河北師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2017,41(4):348-353.