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        不同濃度海藻肥對(duì)玉米苗期生長及抗逆性的影響

        2022-09-16 06:05:14王姍姍張美玲程?hào)|娟葛振宇王春男王建霄
        湖南農(nóng)業(yè)科學(xué) 2022年8期
        關(guān)鍵詞:抗逆性海藻苗期

        王姍姍,劉 爽,張美玲,崔 賽,程?hào)|娟,葛振宇,王春男,王建霄

        (1. 河北工程大學(xué),河北 邯鄲 056038;2. 河北省農(nóng)業(yè)生物技術(shù)創(chuàng)新中心,河北 秦皇島066004;3. 河北省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳植物營養(yǎng)與海洋功能肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北 秦皇島066004;4. 河北省企業(yè)技術(shù)中心,河北 秦皇島 066004;5. 領(lǐng)先生物農(nóng)業(yè)股份有限公司,河北 秦皇島 066004)

        玉米(Zea maysL.)是中國三大糧食作物之一,其產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)保障國家糧食安全具有重要意義[1]。玉米生長發(fā)育分為苗期、穗期、花粒期3 個(gè)階段。苗期是玉米莖葉分化的關(guān)鍵期,也是受非生物脅迫影響最嚴(yán)重的時(shí)期[2]?,F(xiàn)階段,我國高化肥投入和低肥料利用率對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重影響[3]。據(jù)研究報(bào)道,2019 年,河北省化肥和農(nóng)藥使用量分別為297.27 萬和5.73 萬t[4]。因此,提高肥料利用率、降低化肥使用量、減少環(huán)境污染是現(xiàn)階段亟需解決的問題。為了減少化肥施用,河北省全面落實(shí)原農(nóng)業(yè)部印發(fā)的《到2020 年化肥使用量零增長行動(dòng)方案》,大力推動(dòng)綠色高效施肥技術(shù)。

        海藻肥是一種以海洋藻類提取物為基礎(chǔ),添加一定量的氮磷鉀及微量元素的綠色肥料[5]。作為一種新型肥料,海藻肥對(duì)玉米幼苗的生長有明顯促進(jìn)作用[6],同時(shí)還具減輕病害、降低藥殘、改善風(fēng)味等作用[7]。譚習(xí)羽等[8]研究表明,海藻肥不僅能為植物生長發(fā)育提供必需的營養(yǎng),促進(jìn)植物生長發(fā)育,還具有安全無毒、環(huán)境友好的特點(diǎn)。因此,海藻肥的合理施用,對(duì)于提高肥料利用率、保障糧食和生態(tài)的安全、推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和鄉(xiāng)村全面振興具有重要的作用?;诖耍囼?yàn)以聯(lián)科532 為供試玉米品種,研究了不同濃度海藻肥對(duì)玉米苗生長、生理及養(yǎng)分積累的影響,旨在為培育健壯玉米苗提供參考。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        供試玉米品種為聯(lián)科532。供試海藻肥為“沖動(dòng)”海藻肥,無機(jī)鹽含量約56.9%,總糖含量約50.6%,酸性多糖含量約50%,酚類化合物含量0.7%。復(fù)合肥為眉山市新都化工復(fù)合肥有限公司生產(chǎn)。供試土壤采集于中國農(nóng)業(yè)大學(xué)曲周實(shí)驗(yàn)站,土壤為低磷土,pH值為7.75。

        1.2 試驗(yàn)方法

        試驗(yàn)采用盆栽方式進(jìn)行,每盆裝土3 kg。根據(jù)海藻肥的濃度設(shè)置7 個(gè)處理,分別為0(CK)g/L、1(T1)g/L、1.25(T2)g/L、1.5(T3)g/L、2(T4)g/L、2.5(T5)g/L、3(T6)g/L,每個(gè)處理3 次重復(fù),隨機(jī)排列。每個(gè)盆栽施復(fù)合肥3 g/盆,移苗前施用;緩苗一周后,沖施海藻肥。

        玉米于4 月下旬進(jìn)行穴盤育苗,5 月下旬移栽至培養(yǎng)盆中,每盆栽2 株。6 月26 日開始取樣,每個(gè)處理隨機(jī)抽取1 株,之后每10 d 取樣1 次,共取樣3 次。

        1.3 測(cè)定的指標(biāo)及方法

        1.3.1 生長指標(biāo)的測(cè)定用直尺測(cè)量株高,游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗,地上部鮮重、干重用電子天平稱重。

        1.3.2 生理指標(biāo)的測(cè)定采集健康的玉米葉片測(cè)定以下指標(biāo)。脯氨酸含量采用酸性茚三酮顯色法[9]測(cè)定,可溶性糖含量采用蒽酮比色法[10]測(cè)定,SOD 活性采用氮藍(lán)四唑法[11]測(cè)定,抗壞血酸含量采用比色法[12]測(cè)定,丙二醛含量采用硫代巴比妥酸比色法[13]測(cè)定,葉綠素含量采用分光光度法[14]測(cè)定。

        1.3.3 NPK 養(yǎng)分的測(cè)定以玉米葉片為樣品進(jìn)行NPK養(yǎng)分含量測(cè)定。N、P、K 養(yǎng)分含量分別采用凱氏定氮法、釩鉬黃分光光度法、原子吸光光度法測(cè)定[15]。

        1.4 數(shù)據(jù)處理

        采用Excel 2010 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和圖表繪制,用SPSS 20 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析,采用Duncan 法進(jìn)行多重比較。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同濃度海藻肥對(duì)玉米苗期生長的影響

        隨著施肥濃度的增加,玉米的株高、莖粗、地上部鮮重、地上部干重都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。玉米T4 株高最高,在10、20 和30 d 分別達(dá)到98.50、117.58 和126.60 cm,分別比對(duì)照高出14.80%、17.82%和10.68%,差異顯著(表1)。T3 的莖粗最粗,在10、20 和30 d 分別達(dá)到9.77、9.82 和11.01 cm,分別比對(duì)照高出3.83%、2.83%和11.78%,差異顯著(表2)。30 d 時(shí),T4 處理下地上部鮮重最大,T3 地上部干重最大,分別為116.79 和13.84 g,比對(duì)照高出12.74%和24.01%(表3 和表4)。

        表1 不同濃度海藻肥處理玉米株高的變化 (cm)

        表2 不同濃度海藻肥處理玉米莖粗的變化 (cm)

        表3 不同濃度海藻肥處理玉米地上部分鮮重的變化 (g)

        表4 不同濃度海藻肥處理玉米地上部分干重的變化 (g)

        2.2 不同濃度海藻肥對(duì)玉米滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

        隨著施肥濃度的增加,30 d 時(shí),T1 處理下的玉米脯氨酸含量最低,為0.046 μmol/g。其次為T4 和T6 處理,分別為0.072 和0.072 μmol/g,而在T5 處理下,脯氨酸含量最高,為0.075 μmol/g(圖1)。逆境條件下可溶性糖是重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),在30 d 時(shí),T1、T2、T3、T4、T5、T6 下可溶性糖含量與CK 相比分別提高了72.78%、81.98%、97.45%、100.45%、106.34%和93.19%,其中T5處理下可溶性糖含量最高,達(dá)到221.49 mg/g(圖2)。

        圖1 不同濃度海藻肥處理玉米葉片的脯氨酸含量

        圖2 不同濃度海藻肥處理玉米葉片的可溶性糖含量

        2.3 不同濃度海藻肥對(duì)玉米抗氧化系統(tǒng)的影響

        隨著施肥濃度的增加,SOD 呈先上升后下降的趨勢(shì)。T5 處理下SOD 差異最顯著,在玉米生長得10、20 和30 d 時(shí),分別比CK 顯著提高64.84%、124.54%和178.82%(圖3)??箟难嵋搽S著施肥濃度的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。T5 處理下的抗壞血酸差異最顯著,在10、20 和30 d 時(shí),分別比CK 顯著提高86.99%、101.09%和136.56%(圖4)。由此表明,適宜濃度的海藻肥能夠激活玉米抗氧化系統(tǒng)。

        圖3 不同濃度海藻肥處理玉米葉片的SOD 活性

        圖4 不同濃度海藻肥處理玉米葉片的抗壞血酸含量

        2.4 不同濃度海藻肥對(duì)玉米過氧化產(chǎn)物(MDA)的影響

        隨著施肥量和處理時(shí)間的增加,玉米丙二醛(MDA)含量呈減少的趨勢(shì)。T5 處理在20 d 時(shí),MDA的含量低于其他處理,為13.7 mmol/g,差異明顯。在10 和30 d 時(shí),T6 處理(MDA)含量最低,分別為13.2和12.0 mmol/g(圖5)。

        圖5 不同濃度海藻肥處理玉米葉片的丙二醛含量

        2.5 不同濃度海藻肥對(duì)玉米葉綠素含量的影響

        由表5~7 可知,添加適宜濃度的海藻肥顯著提高了葉綠素a、葉綠素b、葉綠素(a+b)的含量。與CK 相比,T5 處理下葉綠素的含量差異最為顯著,其中,葉 綠 素a 在10、20 和30 d 分 別 提 高38.48%、84.83%和56.29%;葉綠素b 在10、20 和30 d 分別提高47.07%、39.52%和72.02%;葉綠素(a+b)在10、20 和30 d 分別提高40.89%、72.48%和60.16%。

        表5 不同濃度海藻肥處理玉米葉綠素a 含量 (mg/g FW)

        2.6 不同濃度海藻肥對(duì)玉米氮磷鉀養(yǎng)分的影響

        由表8 可知,隨著施肥濃度的增加,玉米的氮磷鉀養(yǎng)分表現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。玉米的氮養(yǎng)分T4比CK 高82.75%,差異顯著;玉米鉀養(yǎng)分T4 比CK 高22.82%,差異顯著;玉米的磷養(yǎng)分T4 比CK 高65.77%,差異顯著。由此得出,當(dāng)海藻肥濃度為2 g/L 時(shí)效果最好。

        表6 不同濃度海藻肥處理玉米葉綠素b 含量 (mg/g FW)

        表7 不同濃度海藻肥處理玉米葉綠素(a+b)含量(mg/g FW)

        表8 不同濃度海藻肥處理玉米葉片的氮磷鉀養(yǎng)分含量(g/kg)

        3 討 論

        3.1 不同濃度海藻肥對(duì)玉米苗期生長的影響

        海藻肥是一種天然植物肥料,其作用效果與施用濃度密切相關(guān)。適宜的施用濃度可促進(jìn)植物生長,濃度過高反而抑制作物生長,這與王健健等[16]、韓傳曉等[17]試驗(yàn)結(jié)果一致。海藻肥中含有赤霉素、維生素等有機(jī)成分,能促進(jìn)植物的生長,提高產(chǎn)量[18],這與李松偉等[19]試驗(yàn)結(jié)果一致。試驗(yàn)結(jié)果顯示,施用海藻肥可以提高玉米苗的株高、莖粗、地上部鮮重和干重,濃度為2 g/L 時(shí),效果最佳。

        3.2 不同濃度海藻肥對(duì)玉米苗期滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

        脯氨酸和可溶性糖是植物體內(nèi)常見的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。提高脯氨酸和可溶性糖的含量,可以維持作物體內(nèi)滲透平衡,并為其提供能源[20],保證其正常生長,增強(qiáng)其抗逆性。在作物的抗?jié)B透脅迫中,脯氨酸發(fā)揮了重要作用[21]。試驗(yàn)結(jié)果顯示,當(dāng)海藻肥施用濃度為2.5 g/L 時(shí),玉米苗期的脯氨酸含量達(dá)到最高,為0.075 μmol/g,較CK 提高了97.63%,與管宇翔等[22]的試驗(yàn)結(jié)果一致??扇苄蕴强商岣咧参飳?duì)環(huán)境的適應(yīng)能力[23]。試驗(yàn)結(jié)果顯示,玉米苗期的可溶性糖含量隨海藻肥濃度的增加而增加,以施用2.5 g/L 海藻肥時(shí),可溶性糖含量最高,施用30 d 時(shí)其可溶性糖含量較CK提高了106.34%,差異顯著,這與Zhou 等[24]的試驗(yàn)結(jié)果一致。因此,施用適宜濃度的海藻肥可以提高脯氨酸和可溶性糖的含量,增強(qiáng)玉米植株對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。

        3.3 不同濃度海藻肥對(duì)玉米苗期抗氧化物質(zhì)的影響

        SOD 是植物體內(nèi)重要的呼吸酶類,其活性與酚類物質(zhì)代謝、植物抗逆性密切相關(guān)。研究表明,植株SOD 活性越高,其抗逆性越強(qiáng)。試驗(yàn)結(jié)果顯示,施用2.5 g/L 的海藻肥時(shí),玉米苗期的SOD 活性最高,抗逆性最強(qiáng),這與崔丹丹等[25]、張耿等[26]的試驗(yàn)結(jié)果一致??箟难崾且环N多功能非酶促小分子代謝物,對(duì)調(diào)節(jié)植物生長以及應(yīng)對(duì)環(huán)境脅迫響應(yīng)過程中起著重要的調(diào)節(jié)作用。試驗(yàn)結(jié)果顯示,T1 處理玉米苗期的抗壞血酸含量與CK 差異不明顯,但T5 處理的玉米植株抗壞血酸含量明顯增加,較CK 提高了136.56%,達(dá)到31.07 g,這與殷穎等[27]的試驗(yàn)結(jié)果一致。由此可知,添加不同用量的海藻肥可提高玉米苗期的SOD 活性和抗壞血酸含量,增強(qiáng)玉米植株的抗逆性。

        3.4 不同濃度海藻肥對(duì)玉米苗期丙二醛(MDA)含量的影響

        丙二醛(MDA)是膜脂過氧化的主要降解產(chǎn)物,可以導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞以及功能的喪失,改變膜的通透性,是抗逆性的一個(gè)重要指標(biāo)[28]。華智銳等[29]的研究表明,噴施25 μmol/L 的ABA 可抑制黃芩MDA 含量的增加,增強(qiáng)植物抗逆性。該試驗(yàn)中,施用不同濃度海藻肥可以減少玉米苗期丙二醛的含量,濃度為3.0 g/L 時(shí),含量最低,這與楊錦等[30]的試驗(yàn)結(jié)果一致。因此,施用適宜濃度海藻肥可以抑制玉米苗期MDA 的積累,增強(qiáng)其抗逆性。

        3.5 不同濃度海藻肥對(duì)玉米苗期葉片葉綠素含量的影響

        海藻肥中含有豐富的甜菜堿,能提高植物葉綠素含量,促進(jìn)植物光合作用[31],使植株生長強(qiáng)壯。葉綠素含量的高低在一定程度上也反映了植物對(duì)環(huán)境脅迫的耐受性強(qiáng)弱[32],這與程雪等[33]的試驗(yàn)結(jié)果一致。海藻肥的施用使得葉片中葉綠素含量有所增加,劉培京等[34]研究發(fā)現(xiàn),采用不同稀釋濃度的海藻液對(duì)黃瓜、辣椒和番茄浸種及噴施,3 種蔬菜的葉綠素含量顯著提高。該試驗(yàn)結(jié)果也顯示,在施用海藻肥30 d 后,T5 處理的葉綠素葉綠素a、葉綠素b 和葉綠素(a+b)分別比CK 提高了56.29%、72.02%、60.16%。因此,添加適宜濃度的海藻肥,可以提高玉米苗期葉片的葉綠素含量,促使玉米苗健壯生長。

        3.6 不同濃度海藻肥對(duì)玉米苗期氮磷鉀養(yǎng)分含量的影響

        氮、磷、鉀是植物生長的3 大營養(yǎng)元素[35]。氮素主要影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì);磷素在植物體內(nèi)參與呼吸作用和細(xì)胞分裂過程;鉀素有抗逆元素之稱,能提高對(duì)外界不良環(huán)境的適應(yīng)能力,同時(shí)鉀離子對(duì)滲透調(diào)節(jié)過程也至關(guān)重要。試驗(yàn)結(jié)果表示,玉米苗期的氮磷鉀養(yǎng)分含量隨海藻肥施用濃度的增加表現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì),當(dāng)施用濃度為2 g/L 時(shí),玉米苗的氮磷鉀養(yǎng)分含量達(dá)到最高,分別為2.182、0.184 和3.800 g/kg,這與馮敬濤[36]、宮彬彬等[37]的試驗(yàn)結(jié)果一致,適宜濃度海藻肥能使玉米苗生長更健壯。

        4 結(jié) 論

        綜上所述,施用適宜濃度的海藻肥可顯著增加玉米苗期的生長量,提高植株滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)與葉綠素的含量,激活植株抗氧化系統(tǒng),提高植株氮磷鉀養(yǎng)分的積累,為培育壯苗打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。因此,在玉米苗期的施肥管理中,應(yīng)注意配合施用適宜濃度(2 g/L)的海藻肥,以促進(jìn)玉米生長,增強(qiáng)抗逆性,培育壯苗。

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