叶面喷施生物刺激素对夏玉米产量及养分吸收的影响

王泽平， 许 恒， 史秋哲， 韩燕来，，3， 王 祎，，3

（1.河南农业大学资源与环境学院，郑州 450002； 2.省部共建小麦玉米国家重点实验室，郑州 450002；3.河南省粮食作物营养与施肥野外科学观测研究站，河南许昌 461101）

生物刺激素是一种包含某些成分和微生物的物质，这些物质施用于植物本身或者其根围时，对植物的自然进程起到积极的刺激作用，增强植物的抗性，加强植物对养分的吸收，提高作物品质［1］. 国际上将生物刺激素分为了八大类：腐植酸、复杂有机材料、有益化学成分、无机盐（包括亚磷酸盐）、海藻提取物、甲壳素和壳聚糖产物衍生物、抗蒸腾剂、游离氨基酸和其他含氮物质［3］.

目前，诸多研究表明生物刺激素可提高农作物对肥料或土壤中有效养分的吸收利用［4-5］. 海藻提取物可提高植物体内抵抗非生物胁迫物质的含量，从而提高其对非生物胁迫的抵抗力［6-7］. 研究表明施用海藻提取物能够减缓叶绿素的降解，提高溶解性蛋白、抗氧化物等的含量，从而延缓植物衰老［8］. 纯化的海藻细胞壁中的多糖及其衍生的寡糖能够促进植物生长，从褐藻中提取出的衍生的寡聚-藻酸盐可以促进植物的氮同化和基础代谢，同时减少作物病虫害的出现［9］. 黄腐酸是腐殖质的一种，其分子量低，功能团密集，有较强的生理活性，它可缩小气孔的开张度从而减少水分的蒸腾，使作物吸收较多的养分，还可提高多种叶绿素含量以及作物的产量与品质，是一种新型的植物生长刺激素［10］. 水稻喷施黄腐酸后，促进根系生长，产量增加［11］；玉米喷施适宜浓度的黄腐酸钾，产量和穗粒数提高［12］；小麦喷施黄腐酸后，叶绿素含量增加，减小了高温对细胞的破坏，增加产量［13］. 生物刺激素能有效促进土壤中难溶养分的分解释放，提高土壤肥力，进而改善土壤理化性质，减少化肥用量.

玉米作为喜温作物，一般会主动适应夏季的高温，但温度超过35 ℃后会对植株的生长发育造成不良影响［13］. 然而随着全球变暖，夏季高温气象时有发生，对夏玉米产生的危害逐步增大［14］. 花期的高温环境影响夏玉米光合作用，对其花期、植株性状、雌雄穗的发育等均有较大影响，进而影响产量［15-16］. 气象数据表明，河南省1970—1999年间夏玉米开花期高温日数变化不大，2000—2009年间高温日数最少，2010年后明显增多，其中以豫南高温日数最多，达到6～8日，并且发生3日及以上高温的频次为10年6～8次，成为豫南地区夏玉米产量主要限制因子之一［17］. 本研究通过大田试验，分析叶面喷施海藻酸和黄腐酸对夏玉米产量和养分吸收的影响，为降低高温热害对夏玉米生产的影响提供参考.

1 材料和方法

1.1 试验地概况及试验材料

试验于2018年在河南省西平县二郎乡张尧村进行. 土壤类型为砂姜黑土，供试土壤0～20 cm的土层基本理化性质：pH为5.6，有机质含量26.07 g·kg-1，全氮1.21 g·kg-1，速效磷16.34 mg·kg-1，速效钾108.52 mg·kg-1.供试品种为郑单958. 使用的海藻酸A购自麦克林，海藻酸B购自上海晶纯生化科技股份有限公司，黄腐酸由新疆双龙腐植酸有限公司生产.

1.2 试验设计

海藻酸A和海藻酸B设置0.1 g·L-1和0.5 g·L-1两个喷施浓度，处理分别为A0.1、A0.5、B0.1、B0.5；黄腐酸设置0.1 g·L-1、0.2 g·L-1和0.3 g·L-1三个喷施浓度，处理分别为FA0.1、FA0.2、FA0.3. 试验每处理设置三次重复，采用随机区组排列. 小区面积约15 m2，播种密度60 000 株·hm-2，于拔节期进行叶面喷施处理，每小区喷施液体用量500 mL. 施肥量：N用量210 kg·hm-2，P2O5用量为45 kg·hm-2，K2O用量为45 kg·hm-2. 肥料采用28-6-6-2（Zn）复合肥.

1.3 测定项目及方法

1.3.1 产量调查 在玉米收获期，各小区随机选取20穗进行考种，并计算产量.

1.3.2 叶绿素含量测定 玉米灌浆期，每个小区随机选5 株长势一致的玉米植株，取穗位叶测定叶绿素含量. 叶片用液氮研磨后，用提取液（乙醇与丙酮体积比为1∶1）黑暗下浸提24 h，再加入1 mL提取液，离心（室温，3～5 min，12 000 r/min）分别在645 nm和663 nm下比色. 叶绿素含量计算：

叶绿素a含量=12.72×A663-2.95×A645；

叶绿素b含量=22.88×A645-4.67×A663；

总叶绿素含量=20.29×A645+8.05×A663.

1.3.3 植株氮磷钾养分含量测定 各处理玉米植株生物量和养分含量于收获期测定. 地上部烘干后称取生物量，之后用粉样机粉碎并过20目筛. 称取0.100 0～0.105 0 g粉碎样品，用5 mL浓H2SO4-H2O2消煮，定容至50 mL. 植株全氮含量用凯氏定氮仪测定，全磷含量用钼黄比色法测定，全钾含量用火焰光度计测定.

1.3.4 氮磷钾累积量测定 根据1.3.3测定的各部位氮磷钾养分含量，按以下公式分别计算玉米茎秆、叶片、籽粒的氮磷钾累积量：

茎秆氮（磷/钾）累积量=茎秆生物量×茎秆含氮（磷/钾）量×10-3，

叶片氮（磷/钾）累积量=叶片生物量×叶片含氮（磷/钾）量×10-3，

籽粒氮（磷/钾）累积量=籽粒产量×籽粒含氮（磷/钾）量×10-3.

其中：积累总量单位为kg·hm-2；氮磷钾含量单位为g·kg-1；茎秆和叶片生物量、籽粒产量单位为kg·hm-2.

1.4 数据处理

利用Excel2019和SPSS22.0对试验数据进行统计分析，采用Duncan法进行差异显著性检验（p＜0.05）.

2 结果与分析

2.1 叶面喷施生物刺激素对玉米产量的影响

玉米产量结果显示，喷施0.2 g·L-1黄腐酸降低了玉米产量，但差异不显著，其余处理均增加了玉米产量，其中喷施0.1 g·L-1黄腐酸和0.1 g·L-1海藻酸B 能显著增加玉米产量，分别增加了11.5%和7.7%. 喷施0.5 g·L-1海藻酸A与对照处理相比显著增加了玉米穗粒数，增加了6.5%. 喷施三种生物刺激素对玉米百粒质量与对照相比没有显著差异（表1）.

表1 不同生物刺激素对玉米产量的影响Tab.1 Effects of different biostimulants on maize yield

2.2 叶面喷施生物刺激素对玉米叶绿素含量的影响

叶绿素含量结果表明，喷施不同生物刺激素对生物体内叶绿素含量的影响有着不同的结果. 喷施0.1 g·L-1海藻酸A、海藻酸B、0.2 g·L-1黄腐酸和0.3 g·L-1黄腐酸均能增加叶绿素的含量，喷施0.5 g·L-1海藻酸A和0.1 g·L-1黄腐酸使叶绿素含量降低，且与对照处理差异显著（表2）. 其中喷施0.3 g·L-1黄腐酸（FA0.3）和0.2 g·L-1黄腐酸（FA0.2）的处理使叶绿素总含量增加得最为显著，分别比对照提高了34.9%和33.7%.

表2 不同生物刺激素对叶绿素含量的影响Tab.2 Effects of different biostimulants on chlorophyll content 单位：mg·g-1

2.3 叶面喷施生物刺激素对玉米植株氮磷钾养分含量的影响

植株养分含量结果显示，喷施三种生物刺激素对玉米茎秆、叶片和籽粒中的氮磷钾含量有不同的影响（表3）. 喷施海藻酸A、0.1 g·L-1海藻酸B、0.1 g·L-1黄腐酸和0.2 g·L-1黄腐酸均能增加茎秆中氮浓度，其中，喷施0.1 g·L-1海藻酸B 与对照相比差异显著，增加了8.3%；喷施0.5 g·L-1海藻酸A、海藻酸B、0.2 g·L-1黄腐酸和0.3 g·L-1黄腐酸均能增加叶片中氮浓度，其中喷施0.5 g·L-1海藻酸B与对照相比差异显著，增加了17.4%；喷施海藻酸A、0.5 g·L-1海藻酸B、0.1 g·L-1黄腐酸和0.2 g·L-1黄腐酸均能增加籽粒中氮浓度，其中，喷施0.2 g·L-1黄腐酸和0.5 g·L-1海藻酸A与对照相比显著差异显著，分别增加了8.7%和7.8%. 除喷施0.1 g·L-1海藻酸A外，其余处理均能增加茎秆中磷浓度，其中喷施0.2 g·L-1黄腐酸和0.5 g·L-1海藻酸B与对照相比差异显著，分别增加了36.2%和31.6%；除喷施0.5 g·L-1海藻酸B外，其余处理均能增加茎秆中磷浓度，其中喷施0.2 g·L-1黄腐酸和0.5 g·L-1海藻酸A与对照相比差异显著，分别增加了31.4%和19.5%；喷施三种生物刺激物对叶片中磷浓度与对照相比没有显著差异. 喷施三种生物刺激素对植株钾浓度与对照相比没有显著差异.

表3 喷施三种生物刺激素对植株养分含量的影响Tab.3 Effects of spraying three kinds of biostimulants on plant nutrient content 单位：mg·g-1

2.4 叶面喷施生物刺激素对植株氮磷钾累积量的影响

植株养分积累量结果显示，喷施三种生物刺激素对茎秆的氮累积量和籽粒钾累积量与对照处理相比没有显著差异；除喷施0.1 g·L-1黄腐酸外，其余处理均能增加叶片氮累积量，其中喷施0.5 g·L-1海藻酸A与对照相比差异显著，增加了18.9%；除喷施0.3 g·L-1黄腐酸外，其余处理均能增加籽粒氮累积量，其中喷施0.5 g·L-1海藻酸A与对照相比差异显著，增加了17.3%. 喷施三种生物刺激素均能增加茎秆、叶片以及籽粒中的磷累积量，茎秆、叶片和籽粒中分别喷施0.2 g·L-1黄腐酸、0.3 g·L-1黄腐酸和0.5 g·L-1海藻酸A磷累积量与对照相比差异显著，分别增加了41.7%、25.5%和35.2%. 除喷施0.5 g·L-1海藻酸A外，其余处理均能显著增加茎秆钾累积量，增加了9.9%～17.2%；喷施0.1 g·L-1黄腐酸和0.1 g·L-1海藻酸B 叶片钾累积量与对照相比差异显著，分别增加了31.1%和32.9%（表4）.

表4 喷施三种生物刺激素对植株氮磷钾累积量的影响Tab.4 Effects of spraying three kinds of biostimulants on plant nutrient accumulation 单位：kg·hm-2

3 结论与讨论

本研究结果表明在大田条件下，叶面喷施海藻酸A、海藻酸B和黄腐酸均能提高玉米生物量，其中喷施0.1 g·L-1黄腐酸和0.1 g·L-1海藻酸B能显著增加玉米产量，分别增加了11.5%和7.7%. 喷施0.3 g·L-1黄腐酸使叶绿素总含量增加的最为显著，比对照提高了34.9%. 此外，喷施0.5 g·L-1海藻酸A和0.2 g·L-1黄腐酸可显著提高玉米对氮和磷的吸收量，但是对钾的吸收没有显著影响.

对夏玉米而言，花期高温天气对其生产具有很大影响，高温导致玉米花粉活力下降进而影响玉米穗粒数［18］. 玉米开花期花粉活力的大小直接影响其授粉、受精过程，最终影响穗粒数，进而影响玉米的产量［19］.李铁利［20］研究发现，铜、锌、锰、硼等对玉米生殖器官的发育有良好的促进作用，可增强花丝和花药的活力及抗高温和干旱能力. 有研究表明，应用外源化学物质能有效缓解高温热害对玉米生长发育的影响. 叶面喷施水溶性肥料如腐殖酸，既能补充营养，又能降低植株温度，有效缓解高温热害［21］. 海藻酸作为添加剂加入肥料中，集营养成分、抗生物质、植物激素于一体，对刺激植物生长起着重要作用［22］，已有研究表明在水稻和小麦上，能够显著提高有效穗数从而实现稳产增产［23］. 有研究表明，使用海藻酸复合肥能够提高玉米产量及对养分的吸收利用［24-25］，本研究也表明了喷施海藻酸能够提高植株养分累积量和产量. 周勇明等［26］和张运红等［27］分别在小麦和玉米上研究发现，海藻酸类增效尿素可提高小麦和玉米氮利用率，促进玉米对磷、钾的吸收. 黄腐酸对作物有增产的作用，卢林纲［10］研究指出，在正常和逆境条件下，黄腐酸均可提高农作物产量；张昭会等［28］研究表明喷施黄腐酸能增加大豆产量；王红等［12］研究表明，喷施适宜浓度的黄腐酸钾能提高夏玉米产量和穗粒数；本研究的结果也表明，喷施0.1 g·L-1黄腐酸和0.3 g·L-1黄腐酸玉米产量和穗粒数均增加.施用腐殖酸尿素能够明显增加冬小麦籽粒产量，提高小麦对氮素、磷素和钾素的吸收和利用［29］. 李静等［30］研究表明施用黄腐酸增加番茄对养分的吸收并提高产量，本研究中喷施0.1 g·L-1黄腐酸和0.2 g·L-1黄腐酸均增加了茎秆、叶片和籽粒中氮磷钾累积量.

叶绿素含量可表示光合作用的强弱，提高叶片叶绿素含量对维持较高的叶片光合速率具有重要意义.海藻酸中含有丰富的生物活性物质，具有很高的生物活性. 朱迎春等［31］的研究发现海藻酸水溶肥能够显著提高光合色素的含量，魏建林等［32］的研究表明海藻酸复合肥提高了叶片SPAD值. 黄腐酸可以提高叶绿素含量，增强植物的光合作用［10］. 陆楷模等［33］的研究发现喷施黄腐酸叶面肥后可提高水稻幼苗的叶绿素含量. 本试验表明，喷施海藻酸和黄腐酸后，均可在一定程度上提高玉米叶片的叶绿素含量，这可能是由于玉米吸收了海藻酸中的微量元素、多糖等物质从而提高了叶绿素的含量.