不同浓度海藻肥对玉米苗期生长及抗逆性的影响

王姗姗，刘 爽，张美玲，崔 赛，程东娟，葛振宇，王春男，王建霄

（1. 河北工程大学，河北 邯郸 056038；2. 河北省农业生物技术创新中心，河北 秦皇岛066004；3. 河北省农业农村厅植物营养与海洋功能肥料重点实验室，河北 秦皇岛066004；4. 河北省企业技术中心，河北 秦皇岛 066004；5. 领先生物农业股份有限公司，河北 秦皇岛 066004）

玉米（Zea maysL.）是中国三大粮食作物之一，其产业发展对保障国家粮食安全具有重要意义[1]。玉米生长发育分为苗期、穗期、花粒期3 个阶段。苗期是玉米茎叶分化的关键期，也是受非生物胁迫影响最严重的时期[2]。现阶段，我国高化肥投入和低肥料利用率对生态环境造成了严重影响[3]。据研究报道，2019 年，河北省化肥和农药使用量分别为297.27 万和5.73 万t[4]。因此，提高肥料利用率、降低化肥使用量、减少环境污染是现阶段亟需解决的问题。为了减少化肥施用，河北省全面落实原农业部印发的《到2020 年化肥使用量零增长行动方案》，大力推动绿色高效施肥技术。

海藻肥是一种以海洋藻类提取物为基础，添加一定量的氮磷钾及微量元素的绿色肥料[5]。作为一种新型肥料，海藻肥对玉米幼苗的生长有明显促进作用[6]，同时还具减轻病害、降低药残、改善风味等作用[7]。谭习羽等[8]研究表明，海藻肥不仅能为植物生长发育提供必需的营养，促进植物生长发育，还具有安全无毒、环境友好的特点。因此，海藻肥的合理施用，对于提高肥料利用率、保障粮食和生态的安全、推动农业产业发展和乡村全面振兴具有重要的作用。基于此，试验以联科532 为供试玉米品种，研究了不同浓度海藻肥对玉米苗生长、生理及养分积累的影响，旨在为培育健壮玉米苗提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试玉米品种为联科532。供试海藻肥为“冲动”海藻肥，无机盐含量约56.9%，总糖含量约50.6%，酸性多糖含量约50%，酚类化合物含量0.7%。复合肥为眉山市新都化工复合肥有限公司生产。供试土壤采集于中国农业大学曲周实验站，土壤为低磷土，pH值为7.75。

1.2 试验方法

试验采用盆栽方式进行，每盆装土3 kg。根据海藻肥的浓度设置7 个处理，分别为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，每个处理3 次重复，随机排列。每个盆栽施复合肥3 g/盆，移苗前施用；缓苗一周后，冲施海藻肥。

玉米于4 月下旬进行穴盘育苗，5 月下旬移栽至培养盆中，每盆栽2 株。6 月26 日开始取样，每个处理随机抽取1 株，之后每10 d 取样1 次，共取样3 次。

1.3 测定的指标及方法

1.3.1 生长指标的测定用直尺测量株高，游标卡尺测量茎粗，地上部鲜重、干重用电子天平称重。

1.3.2 生理指标的测定采集健康的玉米叶片测定以下指标。脯氨酸含量采用酸性茚三酮显色法[9]测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法[10]测定，SOD 活性采用氮蓝四唑法[11]测定，抗坏血酸含量采用比色法[12]测定，丙二醛含量采用硫代巴比妥酸比色法[13]测定，叶绿素含量采用分光光度法[14]测定。

1.3.3 NPK 养分的测定以玉米叶片为样品进行NPK养分含量测定。N、P、K 养分含量分别采用凯氏定氮法、钒钼黄分光光度法、原子吸光光度法测定[15]。

1.4 数据处理

采用Excel 2010 对数据进行计算和图表绘制，用SPSS 20 对数据进行单因素方差分析，采用Duncan 法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同浓度海藻肥对玉米苗期生长的影响

随着施肥浓度的增加，玉米的株高、茎粗、地上部鲜重、地上部干重都呈现先上升后下降的趋势。玉米T4 株高最高，在10、20 和30 d 分别达到98.50、117.58 和126.60 cm，分别比对照高出14.80%、17.82%和10.68%，差异显著（表1）。T3 的茎粗最粗，在10、20 和30 d 分别达到9.77、9.82 和11.01 cm，分别比对照高出3.83%、2.83%和11.78%，差异显著（表2）。30 d 时，T4 处理下地上部鲜重最大，T3 地上部干重最大，分别为116.79 和13.84 g，比对照高出12.74%和24.01%（表3 和表4）。

表1 不同浓度海藻肥处理玉米株高的变化 （cm）

表2 不同浓度海藻肥处理玉米茎粗的变化 （cm）

表3 不同浓度海藻肥处理玉米地上部分鲜重的变化 （g）

表4 不同浓度海藻肥处理玉米地上部分干重的变化 （g）

2.2 不同浓度海藻肥对玉米渗透调节物质的影响

随着施肥浓度的增加，30 d 时，T1 处理下的玉米脯氨酸含量最低，为0.046 μmol/g。其次为T4 和T6 处理，分别为0.072 和0.072 μmol/g，而在T5 处理下，脯氨酸含量最高，为0.075 μmol/g（图1）。逆境条件下可溶性糖是重要的渗透调节物质，在30 d 时，T1、T2、T3、T4、T5、T6 下可溶性糖含量与CK 相比分别提高了72.78%、81.98%、97.45%、100.45%、106.34%和93.19%，其中T5处理下可溶性糖含量最高，达到221.49 mg/g（图2）。

图1 不同浓度海藻肥处理玉米叶片的脯氨酸含量

图2 不同浓度海藻肥处理玉米叶片的可溶性糖含量

2.3 不同浓度海藻肥对玉米抗氧化系统的影响

随着施肥浓度的增加，SOD 呈先上升后下降的趋势。T5 处理下SOD 差异最显著，在玉米生长得10、20 和30 d 时，分别比CK 显著提高64.84%、124.54%和178.82%（图3）。抗坏血酸也随着施肥浓度的增加呈现先上升后下降的趋势。T5 处理下的抗坏血酸差异最显著，在10、20 和30 d 时，分别比CK 显著提高86.99%、101.09%和136.56%（图4）。由此表明，适宜浓度的海藻肥能够激活玉米抗氧化系统。

图3 不同浓度海藻肥处理玉米叶片的SOD 活性

图4 不同浓度海藻肥处理玉米叶片的抗坏血酸含量

2.4 不同浓度海藻肥对玉米过氧化产物（MDA）的影响

随着施肥量和处理时间的增加，玉米丙二醛（MDA）含量呈减少的趋势。T5 处理在20 d 时，MDA的含量低于其他处理，为13.7 mmol/g，差异明显。在10 和30 d 时，T6 处理（MDA）含量最低，分别为13.2和12.0 mmol/g（图5）。

图5 不同浓度海藻肥处理玉米叶片的丙二醛含量

2.5 不同浓度海藻肥对玉米叶绿素含量的影响

由表5～7 可知，添加适宜浓度的海藻肥显著提高了叶绿素a、叶绿素b、叶绿素（a+b）的含量。与CK 相比，T5 处理下叶绿素的含量差异最为显著，其中，叶 绿 素a 在10、20 和30 d 分 别 提 高38.48%、84.83%和56.29%；叶绿素b 在10、20 和30 d 分别提高47.07%、39.52%和72.02%；叶绿素（a+b）在10、20 和30 d 分别提高40.89%、72.48%和60.16%。

表5 不同浓度海藻肥处理玉米叶绿素a 含量 （mg/g FW）

2.6 不同浓度海藻肥对玉米氮磷钾养分的影响

由表8 可知，随着施肥浓度的增加，玉米的氮磷钾养分表现先上升后下降的趋势。玉米的氮养分T4比CK 高82.75%，差异显著；玉米钾养分T4 比CK 高22.82%，差异显著；玉米的磷养分T4 比CK 高65.77%，差异显著。由此得出，当海藻肥浓度为2 g/L 时效果最好。

表6 不同浓度海藻肥处理玉米叶绿素b 含量 （mg/g FW）

表7 不同浓度海藻肥处理玉米叶绿素（a+b）含量（mg/g FW）

表8 不同浓度海藻肥处理玉米叶片的氮磷钾养分含量（g/kg）

3 讨 论

3.1 不同浓度海藻肥对玉米苗期生长的影响

海藻肥是一种天然植物肥料，其作用效果与施用浓度密切相关。适宜的施用浓度可促进植物生长，浓度过高反而抑制作物生长，这与王健健等[16]、韩传晓等[17]试验结果一致。海藻肥中含有赤霉素、维生素等有机成分，能促进植物的生长，提高产量[18]，这与李松伟等[19]试验结果一致。试验结果显示，施用海藻肥可以提高玉米苗的株高、茎粗、地上部鲜重和干重，浓度为2 g/L 时，效果最佳。

3.2 不同浓度海藻肥对玉米苗期渗透调节物质的影响

脯氨酸和可溶性糖是植物体内常见的渗透调节物质。提高脯氨酸和可溶性糖的含量，可以维持作物体内渗透平衡，并为其提供能源[20]，保证其正常生长，增强其抗逆性。在作物的抗渗透胁迫中，脯氨酸发挥了重要作用[21]。试验结果显示，当海藻肥施用浓度为2.5 g/L 时，玉米苗期的脯氨酸含量达到最高，为0.075 μmol/g，较CK 提高了97.63%，与管宇翔等[22]的试验结果一致。可溶性糖可提高植物对环境的适应能力[23]。试验结果显示，玉米苗期的可溶性糖含量随海藻肥浓度的增加而增加，以施用2.5 g/L 海藻肥时，可溶性糖含量最高，施用30 d 时其可溶性糖含量较CK提高了106.34%，差异显著，这与Zhou 等[24]的试验结果一致。因此，施用适宜浓度的海藻肥可以提高脯氨酸和可溶性糖的含量，增强玉米植株对环境的适应能力。

3.3 不同浓度海藻肥对玉米苗期抗氧化物质的影响

SOD 是植物体内重要的呼吸酶类，其活性与酚类物质代谢、植物抗逆性密切相关。研究表明，植株SOD 活性越高，其抗逆性越强。试验结果显示，施用2.5 g/L 的海藻肥时，玉米苗期的SOD 活性最高，抗逆性最强，这与崔丹丹等[25]、张耿等[26]的试验结果一致。抗坏血酸是一种多功能非酶促小分子代谢物，对调节植物生长以及应对环境胁迫响应过程中起着重要的调节作用。试验结果显示，T1 处理玉米苗期的抗坏血酸含量与CK 差异不明显，但T5 处理的玉米植株抗坏血酸含量明显增加，较CK 提高了136.56%，达到31.07 g，这与殷颖等[27]的试验结果一致。由此可知，添加不同用量的海藻肥可提高玉米苗期的SOD 活性和抗坏血酸含量，增强玉米植株的抗逆性。

3.4 不同浓度海藻肥对玉米苗期丙二醛（MDA）含量的影响

丙二醛（MDA）是膜脂过氧化的主要降解产物，可以导致细胞结构的破坏以及功能的丧失，改变膜的通透性，是抗逆性的一个重要指标[28]。华智锐等[29]的研究表明，喷施25 μmol/L 的ABA 可抑制黄芩MDA 含量的增加，增强植物抗逆性。该试验中，施用不同浓度海藻肥可以减少玉米苗期丙二醛的含量，浓度为3.0 g/L 时，含量最低，这与杨锦等[30]的试验结果一致。因此，施用适宜浓度海藻肥可以抑制玉米苗期MDA 的积累，增强其抗逆性。

3.5 不同浓度海藻肥对玉米苗期叶片叶绿素含量的影响

海藻肥中含有丰富的甜菜碱，能提高植物叶绿素含量，促进植物光合作用[31]，使植株生长强壮。叶绿素含量的高低在一定程度上也反映了植物对环境胁迫的耐受性强弱[32]，这与程雪等[33]的试验结果一致。海藻肥的施用使得叶片中叶绿素含量有所增加，刘培京等[34]研究发现，采用不同稀释浓度的海藻液对黄瓜、辣椒和番茄浸种及喷施，3 种蔬菜的叶绿素含量显著提高。该试验结果也显示，在施用海藻肥30 d 后，T5 处理的叶绿素叶绿素a、叶绿素b 和叶绿素（a+b）分别比CK 提高了56.29%、72.02%、60.16%。因此，添加适宜浓度的海藻肥，可以提高玉米苗期叶片的叶绿素含量，促使玉米苗健壮生长。

3.6 不同浓度海藻肥对玉米苗期氮磷钾养分含量的影响

氮、磷、钾是植物生长的3 大营养元素[35]。氮素主要影响作物的产量和品质；磷素在植物体内参与呼吸作用和细胞分裂过程；钾素有抗逆元素之称，能提高对外界不良环境的适应能力，同时钾离子对渗透调节过程也至关重要。试验结果表示，玉米苗期的氮磷钾养分含量随海藻肥施用浓度的增加表现出先增加后减少的趋势，当施用浓度为2 g/L 时，玉米苗的氮磷钾养分含量达到最高，分别为2.182、0.184 和3.800 g/kg，这与冯敬涛[36]、宫彬彬等[37]的试验结果一致，适宜浓度海藻肥能使玉米苗生长更健壮。

4 结 论

综上所述，施用适宜浓度的海藻肥可显著增加玉米苗期的生长量，提高植株渗透调节物质与叶绿素的含量，激活植株抗氧化系统，提高植株氮磷钾养分的积累，为培育壮苗打下一个良好的基础。因此，在玉米苗期的施肥管理中，应注意配合施用适宜浓度（2 g/L）的海藻肥，以促进玉米生长，增强抗逆性，培育壮苗。