生长调节剂与密度对玉米光合性能及产量的影响

王广明，冯乃杰，刘忠福，魏萍

（1.黑龙江八一农垦大学农学院，大庆 163319；2.黑龙江省长水河农场）

生长调节剂与密度对玉米光合性能及产量的影响

王广明1，2，冯乃杰1，刘忠福2，魏萍2

（1.黑龙江八一农垦大学农学院，大庆 163319；2.黑龙江省长水河农场）

通过研究当地不同种植密度下不同生长调节剂浓度对玉米光合性能，干物质积累，产量及产量构成因素的影响，为当地玉米种植密度和生长调节剂使用提供理论和实践依据。试验采用德美亚1号为试材，设置3种种植密度和4种生长调节剂浓度，在拔节期叶面喷施烯效唑。试验结果表明，随种植密度的增加，光合速率、叶绿素含量、干物质积累呈下降趋势，LAI呈上升趋势。随生长调节剂浓度的增加，各项指标均呈现先升高后下降的趋势，其中A3浓度均显著高于其他处理，各指标平均值比对照高出13.76%、4.39%、6.25%、20.62%。9万株·hm-2的种植密度条件下，烯效唑处理后的产量最高，达到10 064.19 kg·hm-2，比对照高出14.05%。在密植条件下，植物生长调节剂烯效唑的施用对增强玉米光合性能和提高玉米产量具有重要的应用价值。

玉米；生长调节剂；密度；光合性能；产量

密度是影响玉米产量的重要因素之一，增加玉米种植密度能有效的增加玉米产量[1]。但密度过大玉米群体通光通风性下降，植株容易发生病害、倒伏、空秆秃尖等，或称之为“三高综合症”[2]，植株倒伏影响着养分水分的运输，打乱了玉米的群体结构使玉米产量下降、品质变差、含水量增大等问题，如何提高玉米的产量及其品质是持久的研究课题[3]。随着玉米种植密度增加导致玉米冠层结构发生变化，叶片的光合速率及养分积累速率下降[4]。植物生长调节剂对提高高密度下的光合效率有显著的效果[5]。植物生长调节剂在农业生产上被广泛应用。植物生长调节剂是一种人工合成具有植物激素活性的物质，能有效的调控作物的生长发育进程、提高叶面积指数、增加叶绿素含量、塑造理想株型、提高产量及品质方面具有积极的作用[6-9]。化控技术与栽培模式相结合，不仅能提高作物生长所需的形态指标而且还能够促进生理指标。有提高品质及预防病虫害等特点。利用化控技术调节玉米生长，塑造理想株型使玉米增产具有重要意义[10]。因此，研究为了筛选出最优施用量及最佳玉米种植密度，为生长调节剂在玉米上的应用提供理论支持和技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验品种及供试肥料

试验在长水河农场科技园区进行，以德美亚1号为试验材料；肥料为尿素（N≥46%），磷酸二氨N≥18%，P2O5≥46%），硫酸钾（K2O≥50%）。

生长调节剂：烯效唑（A）黑龙江八一农垦大学化控研究室提供。

1.2 试验设计

试验采用二因素试验，随机区组排列，3次重复，每小区行长10 m，5行区，行距0.65 m。其中，4种生长调节剂浓度配比采用每公顷喷施化控剂烯效唑1∶29.1 g，A2∶43.7 g，A3∶58.2 g，A4∶87.3 g，兑水量均为25 L，以清水喷施为对照。3种种植密度分别为M1∶7.5万株·hm-2，M2∶9.0万株·hm-2，M3∶10.5万株·hm-2。生长调节剂在玉米拔节期进行喷施，全生育期调节剂叶面均匀喷雾1次即可。试验化肥施用方法为0%氮肥和全部磷钾肥作底肥开沟深施，其余氮肥于拔节期作追肥施入。各处理均施N 225.0 kg·hm-2、2O5172.5 kg·hm-2、K2O150.0 kg·hm-2，在拔节期追施纯N 138.0 kg·hm-2。其他管理同高产田。

1.3 测定项目及方法

在玉米拔节期进行喷药，并在喷药后10、20、0 d、成熟期，进行各项指标的测定。

1.3.1 光合速率的测定

利用Li-6400便携式光合作用测定系统（Lior，USA）设定人工光源光强为800 μmol·m-2·s-1，晴天于9：30统一在各小区的中间条带，选取3株生育进程一致、照光均匀的健康植株的穗位叶，循环测定光合速率。

1.3.2 叶绿素含量的测定

使用SPAD-502叶绿素计（美能达，日本）测定叶片叶绿素含量（SPAD值），选择无病虫害、无生理病斑、无机械损伤的叶片，去除叶片表面的泥沙及灰尘，在喷药后10 d、20 d、30 d、成熟期取植株穗位叶测量，每片叶测定3次（叶基、叶中、叶尖），每个小区把测定5株的平均值作为该处理的SPAD值。

1.3.3 叶面积指数（LAI）的测定

在各处理取3个点，每个点取长势一致的植株3株，测定绿叶面积，单叶面积=长×宽×0.75（式中0.75为校正系数），叶面积指数（LAI）=单株叶面积×单位土地面积内的株数/单位土地面积。

1.3.4 植株干物质积累的测定

每小区选择3株长势一致的植株，按茎、鞘、叶、苞叶、雄穗、雌穗等器官分解植株，然后分别在105℃下杀青30 min，80℃下烘至恒重称干重。

1.3.5 产量及产量构成因素

收获时每小区在中间4行取10 m2测产，田间直接测定鲜穗重量，带回室内脱水折算实际产量，并取有代表性10穗进行考种。

2 结果与分析

2.1 不同种植密度下生长调节剂对玉米光合速率的影响

如图1所示，随种植密度的增加，光合速率呈逐渐下降的趋势，不同种植密度下，M1种植密度下光合速率平均值分别比M2和M3高出5.64%和14.43%。同一密度下，光合速率随喷施后天数的增加表现为先升高后下降的趋势，在喷药后20 d表现最大值，分别比喷药10 d，喷药30 d及成熟期提高了16.63%、6.92%、32.16%（AM1），17.40%、7.24%、36.44%（AM2），13.40%、2.48%、43.91%（AM3）。生长调节剂A在喷药20 d，在不同处理密度下各处理间表现为A3＞A2＞A1＞CK＞A4。

2.2 不同种植密度下生长调节剂对叶绿素的影响

叶绿素的含量多少决定着光合作用的强弱，及有机物的积累，最终决定玉米产量。如图2所示，随着玉米生育期的进行，叶绿素含量呈现先增加后降低的趋势，在不同的栽培密度下叶绿素含量随着密度的增加而降低，在相同密度下，随着生长调节剂的浓度的增加当浓度为A3时达到最大值，后略有下降，在不同密度相同生长调节剂喷施量的情况下与对照相比A1，A2，A3分别增加了3.02%、4.09%、5.26%（M1），2.07%、3.25%、4.44%（M2），0.35%、1.94%、3.41%（M3），其中A3浓度对叶绿素含量的提高最为显著。

图1 不同密度下生长调节对光合速率的影响Fig.1Effects of growth regulators with different density on photosynthetic rate

图2 不同密度下生长调节对叶绿素含量的影响Fig.2Effects of growth regulators with different density on chlorophyll content

2.3 不同种植密度下生长调节剂对叶面积指数的影响

群体的叶面积指数变化决定着光合作用的多少，影响着玉米的产量，不同的种植密度下，玉米的叶面积指数有明显差异，从图3中可以看出，随着玉米生育时期的进行叶片的逐渐展开，叶面积指数随之增大，叶面积指数呈现先增加后降低的趋势，在成熟期下降到最低。从不同的种植密度来看，随着种植密度的增加叶面积指数呈现上升的趋势，高密度叶面积指数达到最大时间较早于低密度，在玉米生长发育后期由于密度过大，最高密度下的玉米群体内部光合作用较弱，叶面积指数下降迅速，较低密度叶面积指数下降比较缓慢，在整个生育期均表现为M3＞M2＞M1，在相同的密度下叶面积指数表现为，随着生长调节剂浓度增加呈现先增加后下降的趋势，A3浓度值达到最大，后由于浓度过大叶面积指数下降，总体表现为，A3＞A2＞A1＞CK＞A4，与对照相比不同密度下分别增加了6.11%、11.23%、17.41%（M1），2.41%、19.73%、26.22%（M2），3.25%、12.13%、18.26%（M3）。因此，高密度下利用生长调节剂能够提高玉米叶面积指数有助于玉米生长发育，利于产量增长。

图3 不同密度下生长调节对叶面积指数的影响Fig.3Effects of growth regulator s with different density on leaf area index

2.4 不同种植密度下生长调节剂对干物质积累的影响

作物干物质积累量是作物生物积累量和作物产量的基础，如表1所示随着生育期的推进玉米的干物质积累增加，成熟期达到最大值，喷施相同剂量的生长随着密度的增加，单株生物产量呈现下降趋势，高密度下的单株生物产量低于低密度下的生物产量，表现为：M1＞M2＞M3。生长调节剂处理促进了玉米叶片中光合产物的输出转运，增大了干物质的积累量，但是浓度过大反而不利于玉米生长发育及干物质积累。M1密度下，生长调节剂A的不同浓度处理CK、A1、A2、A3、A4与其他处理密度下的相同处理干物质积累量平均高出1.67%、1.99%、2.57%、2.19%、2.02%（M2），5.57%、5.04%、4.87%、5.89%、6.51%（M3），植物生长调节剂能够提高同密度下的玉米干物质积累量，最终提高玉米产量。

表1 不同密度下生长调节对玉米植株干物质积累的影响（g·株-1）Table 1Effects of growth regulators with different density on dry matter accumulation of Maize

2.5 不同种植密度下生长调节剂对玉米产量的影响

由试验结果表明，产量及产量构成因素在同一种植密度及不同生长调节剂浓度下均表现为先升高后下降的趋势，各密度下均表现为A3浓度效果最好，穗长，穗粗、穗粒数及百粒重均高于其他浓度，其中穗长和穗粒数达到显著水平（P＜0.05），表明化控剂在促进性状改善的同时，也会不同程度地影响着其他器官及整株作物的形态建成和内部生理生化的变化，因此，适宜的生长调节剂浓度对产量构成因素具有显著影响，浓度过高或过低效果均不理想，其中，M2密度下A3浓度可以显著提高玉米产量，增产达14.05%。不同浓度生长调节剂下，产量构成因素随着种植密度的提高，表现出逐渐下降的趋势，产量表现为M2密度下产量最高，比M1和M3分别提高了2.58%和27.89%。

表2 不同密度下生长调节对玉米产量及产量构成因素的影响Table 2Effects of growth regulators with different density on the yield and yield components of maize

续表2不同密度下生长调节对玉米产量及产量构成因素的影响Continued table 2Effects of growth regulators with different density on the yield and yield components of maize

3 结论与讨论

随着密度的增加，玉米的叶面积指数增大，而叶面积指数的过高，会引起群体的郁蔽，通风透光不良，极易引起下部叶片的早衰。而化控剂可以调节叶面积的大小，延长叶片功能期，改善冠层中下部光照条件[11]。马静静等[12]以玉米品种德美亚1号为试材，利用化控技术对玉米进行研究发现，化控剂有效的降低了玉米的株高穗位高，增加了玉米的叶面积和叶绿素含量，增加了玉米的光合效率，从而达到高密度的高产量。化控技术可以改变玉米叶片中叶绿素的结构增加基粒片层数，增加玉米的叶面积，调节玉米体内的生理功能及新陈代谢，促进玉米生长发育。赵黎明等[13]研究发现，喷施ND可以提高光合势和净同化率。叶面喷施乙霉合剂可以有效降低穗下节间长度，拉伸穗上节间长度，使穗上部叶片分布松散，塑造出下紧上展的抗倒和高光合冠层的理想株型[14]。研究表明，随着种植密度的增加，玉米的光合速率和叶绿素含量均呈先升高后降低的趋势，叶面积指数随密度的增加而增加，说明在低密度下玉米具有自调能力，能够缓解由于密度增加而带来的下部通风不良，受光不足等不利条件，而中上部百分比上升，保证足够的光合面积，但一旦种植密度过高，玉米自调能力受限，下部百分比增加，而上部百分比由于高密下光合产物供应的不足而降低。喷施不同浓度的植物生长调节剂提高了玉米叶片光合速率和叶面积指数及叶绿素含量。随着植物生长调节剂浓度的增加，德美亚1号的光合速率先增大后减小。在喷药后20 d，喷施A3浓度的生长调节剂，德美亚1号的光合速率达到了最高值。德美亚1号的叶面积指数随生长调节浓度的增加而增大，但当浓度达到A4时，叶面积指数开始降低。不同的生长调节剂浓度和密度下，叶绿素含量呈现先增加后降低的趋势，在不同的栽培密度下叶绿素含量随着密度的增加而降低，在相同密度下，随着生长调节剂的浓度的增加当浓度为A3时达到最大值，后略有下降。

干物质的积累量及分配和转移量决定着作物的群体产量的形成，不同生长调节剂浓度下和密度下具有明显差异。群体干物质随密度增加而上升，单株随密度的增加而下降，在玉米全生育期内干物质积累呈“S”型曲线。大量的研究发现，玉米群体生物产量随密度增加而上升，施用化控剂对玉米有一定的影响，而高密度下群体干物质积累量和籽粒产量呈正相关[15]，因此适宜高密度和施用化控剂条件下，通过提高密度或化控调控增加干物质积累[16]，是玉米高产重要途径。化控剂在提高玉米光合作用、增加干物质积累、增加产量等方面具有积极的作用[17]。研究发现在M2种植密度下和A3浓度生长调节剂下，能够显著提高玉米产量，不同浓度生长调节剂在喷药后10、20、30 d及成熟期均能使植株干物质提高，显著高于对照。研究发现，群体的玉米产量在一定范围内随着密度的提高呈现上升趋势，当密度过大时群体间的平衡遭到破坏产量开始下降，合理的增加密度是提高玉米产量的有效措施之一。生长调节剂可以协调高密度下的玉米群体与个体间的矛盾，拔节期喷施生长调节剂能够促进植株矮壮，光合速率增长，干物质积累增多，从而使穗粒数增加玉米产量增高。

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Effects of Growth Regulators and Density on Photosynthetic Characteristics and Yield of Maize

Wang Guangming1，2，Feng Naijie1，Liu Zhongfu2，Wei Ping2
（1.College of Agronomy，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319；2.Heilongjiang Province Changshuihe Farm）

The influence of different growth regulator concentrations under different planting densities on maize photosynthetic performance，dry matter accumulation，yield and yield component factors was studied to provide theoretical and practical basis for the local maize planting density and usage of growth regulator.De Meyer 1th was used as material，with 3 kinds of planting density and 4 kinds of plant growth regulator concentration，jointing spraying uniconazole.Test results showed that，with the increase of plant density，photosynthesis rate，chlorophyll content，dry matter accumulation decreased，LAI was on the rise.With the increase of growth regulator concentration，at first the indicators increased and then the downward trend，where A3 concentration was significantly higher than the others，the average index higher than control group，6.25%，13.76%，and 20.62%.90，000·hm-2planting densities，uniconazole-treated yield the highest of 10 064.19 kg·hm-2，14.05%more than control.In the condition of high density，growth regulators uniconazole application on plant had great value for enhancing maize photosynthetic performance and increasing corn yield.

maize；growth regulator；density；photosynthetic performance；yield

S513

A

1002-2090（2017）01-0001-05

2015-11-12

王广明（1987-），男，黑龙江八一农垦大学农学院2012级硕士研究生。

冯乃杰，女，教授，博士研究生导师，E-mail：dqfnj@126.com。