配方施肥提高玉米抗衰老生理特性

陈业婷

(东宁市农业技术推广中心，黑龙江 东宁 157299)



配方施肥提高玉米抗衰老生理特性

陈业婷

(东宁市农业技术推广中心，黑龙江 东宁 157299)

针对目前生产上存在盲目施肥的现状，通过田间试验设置不施肥，农户常规施肥施用磷酸二铵300 kg·hm-2、硫酸钾100 kg·hm-2， 53%玉米配方肥350 kg·hm-2、尿素225 kg·hm-23个施肥种类，研究不同施肥种类的玉米在不同生育时期超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量及其产量的变化。结果表明，不同施肥种类玉米叶片SOD酶活性在整个生育期先上升，且在大喇叭口期(Ⅱ)达到最大值，然后再持续下降，且配方施肥处理SOD酶活性明显高于其他两种施肥处理；MDA含量在整个生育期呈持续上升趋势，以配方施肥处理MDA含量最低。3个处理中配方施肥处理产量最高，8 538 kg·hm-2，其次是常规施肥处理， 7 698 kg·hm-2，以CK对照处理产量最低，7 129 kg·hm-2，配方施肥处理比对照处理增产19.8%，常规施肥处理比对照处理增产8%。各施肥处理间均达到极显著水平，玉米配方施肥具有较好的增产增收作用。图2，表2，参28。

施肥种类；玉米；超氧化物歧化酶；丙二醛；产量

0　引　言

此外，氧伤害的累积引起膜质过氧化作用，丙二醛(MDA)是膜质过氧化作用的最终产物[9]，其含量的高低与植物抗逆性呈负相关[10]。通常情况下植物组织在衰老时往往会发生膜质过氧化作用[11-12]，可用其来衡量作物衰老程度。

在玉米产生过程中平衡施肥能够提高肥料利用率[13]，使土壤养分收支与玉米吸收利用达到动态平衡[14-15]，延缓叶片衰老，促进玉米对养分的吸收和利用实现玉米高产[16-17]。通过研究抗性指标SOD和MDA对玉米衰老特性的影响，特别是针对配方施肥对玉米抗衰老特性的研究具有更深层的理论依据，针对目前生产上存在盲目施肥的现状，对不施肥、农户常规施肥、玉米配方施肥三个施肥种类的玉米在整个生育期SOD、MDA含量及其产量进行比较分析，从清除自由基角度探讨玉米叶片衰老的过程，同时验证玉米配方肥田间的试验效果，通过深入研究三种施肥处理对抗性指标活性的影响，从产量数据进行分析认证，为合理施肥对玉米叶片衰老进行调控特别是测土配方施肥对玉米抗衰老特性的影响，以及为大面积推广玉米进行测土配方施肥可能获得较高的产量，从抗衰老的特性上进行研究为其提供理论依据。

1　材料与方法

1.1供试材料

供试肥料为53%玉米配方肥(N∶P2O5∶K2O =20∶18∶15)，玉米对氮的需求量较高，钾次之，供试地块土壤碱解氮含量133.8 mg·kg-1、有效磷含量18.7 mg·kg-1、速效钾含量107 mg·kg-1，速效钾养分含量处于中等水平，由东宁县农业技术推广中心提供配方配比，配方中钾偏轻，由东宁县银丰测土配方配肥站生产；氮肥为尿素，含氮(N)46%；磷肥为磷酸二胺二元复合肥，含磷(P2O5)46%；钾肥为硫酸钾，含钾(K2O)50%。供试作物为玉米，品种为嫩单14。

1.2试验地概况

试验于2015年5月在东宁县绥阳镇二道村农田中(44°05′25.648″N，131°03′52.031″E，海拔194 m)实施。试验地的有效积温为2 250℃，无霜期为110 d左右。土壤肥力中等，土壤质地为白浆土。土壤有机质含量29.9 g·kg-1、pH值6.2、碱解氮133.8 mg·kg-1、有效磷18.7 mg·kg-1、速效钾107 mg·kg-1。

1.3试验设计与方法

试验设3个不同施肥种类处理，处理1：CK不施肥，处理2：农户常规施肥，处理3： 53%玉米配方施肥。处理2、3均追施尿素225 kg·hm-2，具体用量见表1。

表1　试验处理的施肥

试验小区面积为50 m2(每小区种植6垄，垄长13 m，垄距65 cm，重复3次，采用随机区组排列，周围设保护区，距离小区不少于5米。于5月22日精量播种，完全成熟后全区收获，各小区单收单打，称重计产。各小区田间管理均一致，及时中耕除草，防治病虫害。

1.4取样方法

分别于拔节期、大喇叭口期、灌浆期、乳熟期和蜡熟期选取各处长势一致的玉米功能叶片(吐丝前选取植株上部完全展开的倒二叶，吐丝后取穗位叶，晴朗天气上午8:30-10:00在田间取样后，立即放入冰盒内，随即再进行测定。

1.5测定指标

超氧化物歧化酶(SOD)活性测定采用氮蓝四唑(NBT)法[18]。丙二醛(MDA)含量测定采用硫代巴比妥酸法[19]。

1.6数据处理

采用Excel对数据进行处理。

2　结果与分析

2.1不同施肥种类叶片SOD酶活性的变化

不同施肥种类玉米叶片SOD酶活性变化趋势基本相似，见图1。随着生育进程的推进，SOD酶活性略有升高，在大喇叭口期达到最大值，这可能是由于此时玉米处于生长旺盛时期，叶片氧自由基清除能力强，随后SOD酶活性开始缓慢下降，到乳熟期SOD酶活性开始迅速下降，此期玉米叶片养分大量转移，加之生育后期活性氧大量产生，而使玉米叶片衰老加剧，至蜡熟期达到最小值，见图1。从整个生育进程来看由于配方肥氮磷钾配比合理养分供养充足，配方施肥处理玉米叶片SOD酶活性明显高于其他两种施肥处理，而以CK对照处理玉米叶片SOD酶活性最低。

图1　不同施肥种类叶片SOD酶活性的变化Fig.1　The changes of SOD activity in the leaves of different fertilization

2.2不同施肥种类叶片MDA含量的变化

不同施肥种类玉米叶片MDA含量的变化趋势基本相似，均呈上升趋势，表明随着玉米生育进程的推进，衰老程度逐渐加深，膜质过氧化水平加剧，故而玉米叶片丙二醛含量随之增加，见图2。拔节期至大喇叭口期MDA含量略有上升，而后开始迅速上升，到蜡熟期到达最大值，以CK对照处理玉米叶片MDA含量上升幅度最大，MDA含量最高，且明显高于其他2种施肥处理，以配方施肥处理玉米叶片MDA含量最低。说明氮磷钾配比不合理，过高过低均会使玉米较早的进入衰老状态。

2.3不同施肥种类玉米产量的比较

田间小区试验的产量结果显示(表2)，配方施肥处理在每平方米株数与穗数同其他2种施肥处理相同的情况下，穗长为21.0 cm，穗粗为5.0 cm，穗粒数为688粒，百粒重为29.2 g，均高于其他2种处理，且秃尖仅为0.3 cm，玉米穗生长饱满，表明玉米配方施肥养分供应能较好地协调玉米产量构成要素，最终表现为增产，这可能与配方施肥养分供应平衡有关；3个处理中配方施肥处理产量最高为8 538 kg·hm-2，其次是常规施肥处理为7 698 kg·hm-2，以CK对照处理产量最低为7 129 kg·hm-2，配方施肥处理比对照处理增产19.8%，常规施肥处理比对照处理增产8%，2种施肥处理与CK对照处理产量差异均达到极显著水平，配方施肥处理与常规施肥处理产量间存在极显著差异，表明配方施肥有较好的增产效果。

图2　不同施肥种类叶片MDA含量的变化Fig.2　The changes of MDA content in the leaves of different fertilization

处理Treatment株数Plants穗数Spikes穗长(cm)Spikelength穗粗(cm)Spikewidth穗粒数Grainnumberofperspike秃尖(cm)Barrentip百粒重(g)100-seedweight小区产量(kg)Plotyield产量(kg·hm-2)Yeild比对照增产%YieldincreasingcomparedtoCK产量差异显著性(5%)Sig.产量差异显著性(1%)Sig.CK5518.94.56192.127.1035.67129.5-aA常规施肥Conventionalfertilization5520.54.86481.027.9538.57698.0+8.00bB配方施肥Formulafertilization5521.05.06880.329.2042.78538.0+19.8cC

3　讨　论

玉米植株中上部叶片是玉米籽粒生长发育所需营养供给之源，叶片的早衰直接影响玉米生产潜力的发挥。在正常情况下，自由基的产生和清除处于平衡状态。如果受外界环境胁迫，这种平衡就会被破坏，自由基积累过多导致膜质过氧化作用加剧，产物MDA增加。植物对胁迫也具有相应的适应和抵抗能力，SOD酶则是抗氧化防御体系之一。SOD酶活性、MDA含量在不同的施肥环境下呈不同变化。有研究发现，随着土壤中钾肥浓度的升高，玉米、棉花叶片SOD酶活性有所提高，MDA含量有所下降[20-21]。

研究表明，不同施肥种类玉米叶片SOD酶活性在整个生育期先上升，且在大喇叭口期达到最大值，然后再持续下降。其中配方施肥处理SOD酶活性明显高于常规施肥和对照处理，可能是因为配方肥为玉米的生长发育提供了合理的氮磷钾比例，早期衰老信号诱发了SOD酶活性的增强，玉米叶肉细胞对活性氧自由基的清除能力的增强有效地控制了膜质过氧化作用，最大限度地维持了细胞的稳定性，叶片功能期延长，延缓了衰老进程。说明配方施肥提供了玉米不同生育期养分的均衡供给，延缓叶片衰老，促进叶片光合产物的积累，同时通过产量结构分析可以看出，配方施肥处理玉米产量高于其他2种施肥处理，玉米的单产与对照相比提高19.8%。这与董国靖、林长丰等人通过玉米施用配方肥的研究表明施用配方肥的玉米产量较常规施肥增产增收效果相一致[22-25]。

MDA含量在玉米的生长过程中积累越高其抗逆性越差，其衰老进度越快，研究表明MDA含量在整个生育期呈持续上升趋势，其中配方施肥处理MDA含量在玉米各个生育期都低于对照和常规肥料处理，这与以前的研究报道趋势也是一致的[26-28]。此研究更进一步证实了玉米配方施肥处理能增加其抗逆性，延缓其衰老进程，有利于光合生理和产量的形成，即从产量结构上分析，合理肥料配比在百粒重上比对照高出2.2 g，产量差异显著。

综上所述，配方施肥处理的玉米较对照和常规施肥处理具有更强的清除活性氧自由基的能力，玉米配方肥氮磷钾配比合理，在延缓叶片衰老，提高净光合速率、维持光合值持续期等方面更具优势，它能为籽粒提供充裕的同化产物，提高植物产量和抗逆性，是获得高产的生理基础，玉米配方肥具有较好的增产增收作用，是较为科学合理的施肥方式。

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Formula Fertilization Improves Anti-aging Physiological and Biochemical Characteristics in Maize

CHEN Yeting

(DongningAgriculturalTechnologyExtensionCenter,Dongnin157299,China)

To address the current challenge of blind fertilization in maize production, we designed a field experiment with three treatments: no fertilizer application, conventional fertilization adopted by farmers with 300 kg·hm-2of diammonium phosphate, 100 kg·hm-2of potassium sulphate as well as 53% maize formula fertilization with 350 kg·hm-2of formula fertilization and 225 kg·hm-2of urea. The SOD enzymatic activity and MDA content at each growth stage and yield were investigated. The results showed that, with different fertilization practices, SOD enzymatic activity in maize leaves increased firstly, reached a peak at the bell stage, and then decreased gradually. In addition, the SOD enzymatic activity in the treatment with formula fertilization was apparently higher than any other two treatments.MDA content continually went up across the whole period of growth, but the lowest value was found in the treatment of formula fertilization. The yield of formula fertilization treatment was the highest resulting in 8 538 kg·hm-2, followed by the treatment of conventional fertilization with the yield of 7 698 kg·hm-2, and the control treatment 7 129 kg·hm-2. The yield of the formula fertilization treatment was 19.8% higher than control, while the conventional fertilization treatment was 8% higher than control. The formula fertilization would be practicable to the increase of maize yield.

fertilization practice; maize; SOD; MDA; yield

10.11689/j.issn.2095-2961.2016.03.006

2095-2961(2016)03-0166-05

2015-11-27；

2016-04-17.

国家测土配方施肥补贴项目(570).

及

简介：陈业婷(1984-)，女，黑龙江东宁人，研究生，农艺师，研究方向为农作物测土配方施肥推广与应用.

S147.5；S158.3

A