噻苯隆-乙烯利復配劑對玉米子粒脫水效果及產(chǎn)量品質的影響

劉曉雙,顧萬榮*,張立國,周 穎,李彩鳳,李 晶,魏 湜*(.東北農業(yè)大學農學院，黑龍江 哈爾濱 50030；.黑龍江省農業(yè)科學院玉米研究所，黑龍江 哈爾濱 50086)

【研究意義】黑龍江玉米生長季呈現(xiàn)活動積溫低，無霜期短，秋后氣溫迅速下降，低溫冷害發(fā)生頻率高的區(qū)域性特點[1]。多數(shù)玉米品種成熟時子粒含水量在30 %～40 %，明顯高于玉米子粒完全成熟收獲時的最適含水量23 %～24 %[2-3]，相對較高的含水量給后期玉米收獲、儲藏、脫粒及加工帶來不利影響。研究表明植物生長調節(jié)劑的施用可以加快玉米成熟期子粒的脫水速率，降低子粒含水量，有助于玉米機械化收獲[4-6]。【前人研究進展】植物生長調節(jié)劑能夠快速調節(jié)植物體內水分代謝及光合產(chǎn)物分配，促進生理脫水和物理脫水相結合，從而加速脫水速率。噻苯隆(Thidiazuron)是一種高效的植物生長調節(jié)劑，具有極強的生物活性，且對人畜和生態(tài)環(huán)境均無害[7]。乙烯利(Ethephon)是一種可提供外源乙烯的生長調節(jié)劑又可誘導植株產(chǎn)生乙烯，乙烯可促進蛋白質和核糖核酸的合成，由于蛋白質合成的增加，促使葉柄、果柄等植物離層區(qū)去纖維素酶重新合成，從而加速離層的形成，加快器官脫落。如在棉花催熟中，可推動著棉鈴中一系列的生理活動，從而增加吐絮率，加快葉片脫落，乙烯利常作為一種脫水催熟劑在水稻、小麥、玉米、水果中應用，而且脫水催熟效果顯著[8-10]。劉承德等[11]試驗表明，噻苯隆能降低玉米禿頂率、增加百粒重3～5 g，增產(chǎn)101.5～138.0 kg/667m2。陳文瑞等[12]試驗表明600 mg/L濃度下的乙烯利增產(chǎn)效果最顯著，與對照相比增產(chǎn)6.65 %?！颈狙芯壳腥朦c】單一的化學催熟劑對玉米的增產(chǎn)效果不穩(wěn)定[13]，噻苯隆與乙烯利復配可顯著提高噻苯隆的催熟效果[14]。基于前期的研究基礎及預備實驗，本研究采取噻苯隆與乙烯利復配，探索復配劑對玉米子粒含水量及產(chǎn)量品質的協(xié)同增效作用?！緮M解決的關鍵問題】針對黑龍江春玉米收獲時存在子粒含水量偏高，導致的機械收獲難，子粒品質差，產(chǎn)量下降等問題，本文通過研究噻苯隆-乙烯利復配劑對玉米脫水效果、葉片生理、產(chǎn)量及品質的影響，為噻苯隆-乙烯利復配劑在玉米上的應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗材料 供試玉米品種為先玉335和鑫鑫2號，分別購自甘肅省敦煌種業(yè)先鋒良種有限公司和黑龍江鑫鑫種子有限公司。

1.1.2 試驗藥劑 供試藥劑為噻苯隆(98 %原藥)和乙烯利(91 %原藥)，分別購自四川國光農化股份有限公司和江蘇輝豐農化股份有限公司。

1.1.3 試驗田條件 試驗設在東北農業(yè)大學向陽試驗基地，土壤類型為黑鈣土，pH 6.85，全氮含量1.70 g/kg，速效鉀含量179.35 mg/kg，速效磷含量65.34 mg/kg，有機質含量25.25 g/kg，堿解氮含量118.21 mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗共設3個處理，供試藥劑為60 %噻苯隆水劑(T)和25 %噻苯隆+35 %乙烯利水劑(T+E)、對照(CK)為清水。試驗設3次重復，采用隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積為24 m2，行距60 cm，株距25 cm，田間管理同一般大田管理。處理時期為玉米收獲前30 d(蠟熟期)，選擇晴朗無風的天氣，在玉米植株一側棒三葉至以上20 cm 處，在葉片正面和背面均勻噴施10 mL(前期篩選濃度試驗得出)藥劑或清水至滴水為止[15]。施藥后玉米生長條件適宜，沒有惡劣天氣。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 子粒含水量及脫水速率的測定 參照王振華等[16]方法，在處理后每5 d取一次樣，直至成熟。每次隨機抽取3個果穗，取穗中部灌漿較為充實部分子粒100粒，用天平稱子粒鮮重(W1)，而后放入網(wǎng)袋中在室內風干，稱取風干后的重量(W2)，再從中取出20～30 g(W3)裝入小盒，在(103±2) ℃下烘36 h至恒重(W4)，子粒含水率計算公式如下：

子粒含水率( %)=(W1×W3-W2×W4)/(W1×W3)×100 %

子粒平均脫水速率( %·d-1)=(起始時的含水率-間隔天數(shù)以后的含水率)/間隔天數(shù)[16]。

1.3.2 葉片抗氧化酶活性的測定 自處理開始，每隔5 d，取穗位葉中間部分，冷藏保存。取葉片相同部位洗凈，擦干，測定葉片的各生理指標。超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍四唑(NBT)法[17]測定。過氧化物酶(POD)活性采用愈瘡木酚法[18]測定。過氧化氫酶(CAT)活性采用紫外吸收法[18]測定。

1.3.3 產(chǎn)量的測定 玉米成熟后，每個小區(qū)取20株，調查穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗重和百粒重，測產(chǎn)產(chǎn)量時，將其折算成14 %標準含水量。

1.3.4 子粒品質分析 采用近紅外品質分析儀(Foss InfratecTM1241 Grain Analzer)，測定玉米子粒中的蛋白質、淀粉和油分。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用DPS 7.50軟件進行相關性分析和差異顯著性檢驗(LSD法)，Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理和圖表制作。

2 結果與分析

2.1 噻苯隆-乙烯利復配劑處理對玉米熟期的影響

熟期是影響子粒脫水速率的一個重要因素。由表1可知，與對照相比，先玉335和鑫鑫2號經(jīng)T處理后，熟期均提前了4 d。先玉335和鑫鑫2號經(jīng)T+E處理后熟期分別提前了6和5 d。說明噻苯隆與乙烯利復配能明顯提高噻苯隆的催熟效果。

2.2 噻苯隆-乙烯利復配劑處理對玉米子粒含水量及脫水速率的影響

2.2.1 噻苯隆-乙烯利復配劑處理對玉米子粒含水量的影響 圖1表明，T和T+E處理的子粒含水量均低于對照。先玉335經(jīng)T和T+E處理后，子粒含水量分別降到27.81 %和26.08 %，與對照相比降低了5.7 %、7.43 %。鑫鑫2號經(jīng)T和T+E處理后，子粒含水量分別降到27.85 %和26.03 %，與對照相比降低了5.6 %和7.42 %。結果表明，噻苯隆可以降低玉米子粒含水量，噻苯隆和乙烯利共同處理發(fā)揮協(xié)同作用，在一定程度上增強了噻苯隆的脫水效果。

表1 噻苯隆-乙烯利復配劑處理對玉米熟期的影響Table 1 Effects of thidiazuron-ethephon mixture on maturation time of maize

2.2.2 噻苯隆-乙烯利復配劑處理對玉米子粒脫水速率的影響 圖2表明，經(jīng)過T和T+E處理后的玉米脫水速率顯著高于對照，子粒含水量變化呈先逐漸上升達到峰值后又緩慢下降的趨勢。先玉335和鑫鑫2號經(jīng)T和T+E處理后，前5 d子粒脫水速率緩慢提高，5～15 d脫水速率快速提高，第15 天脫水速率達到峰值，15～20 d后脫水速率緩慢增加，20 d后脫水速率處于平穩(wěn)增長期。處理效果T+E>T>CK。

2.3 噻苯隆-乙烯利復配劑處理對玉米葉片抗氧化酶的影響

2.3.1 噻苯隆-乙烯利復配劑處理對玉米葉片超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響 超氧化物歧化酶(SOD)是植物體內重要的活性氧清除劑，可防止細胞膜系統(tǒng)被傷害。圖3表明，T和T+E處理后0～10 d，2個品種中葉片的SOD活性明顯高于對照，這可能是品種自身保護的應激反應造成的，但隨著復配劑處理的時間延長，對玉米細胞損害逐漸增加，玉米對活性氧的清除能力明顯降低，導致處理后的SOD值明顯低于對照處理。因此處理10 d后，SOD活性低于對照，10～15 d下降速度達到最快，15～20 d顯著低于對照，且T+E

不同小寫字母代表差異顯著(P<5 %)，下同Different lowercase letters show significant difference at 5 % level，the same as below圖1 噻苯隆-乙烯利復配劑處理對玉米子粒含水量的影響Fig.1 Effects of thidiazuron-ethephon mixture on moisture content of maize kernel

圖2 噻苯隆-乙烯利復配劑處理對玉米子粒脫水速率的影響Fig.2 Effects of thidiazuron-ethephon mixture on dehydration rate of maize kernel

圖3 噻苯隆-乙烯利復配劑處理對穗位葉SOD活性的影響Fig.3 Effects of thidiazuron-ethephon mixture on SOD activity of ear-leaf

2.3.2 噻苯隆-乙烯利復配劑處理對玉米葉片過氧化物酶(POD)活性的影響 過氧化物酶(POD)對植物免受活性氧傷害有著顯著作用，通過與SOD、CAT協(xié)同作用，清除活性氧，保護細胞膜及其他組織。圖4表明，與對照相比，玉米在經(jīng)過T和T+E處理后，葉片中POD活性均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，但整體是下降趨勢。處理初期POD活性顯著高于對照，這可能是由于植物的應激反應，以減小自身細胞膜系統(tǒng)的損傷，但隨著活性氧的積累和細胞膜系統(tǒng)損傷的加大，POD活性顯著降低。2個品種經(jīng)T和T+E處理后在20 d活性均顯著低于對照，其中T+E處理對POD活性的影響最大。

2.3.3 噻苯隆-乙烯利復配劑處理對玉米葉片過氧化氫酶(CAT)活性的影響 CAT和POD，SOD協(xié)同作用，構成植物抗氧化系統(tǒng)，對增強植物抗逆性，保持細胞活性有著顯著作用。圖5表明，在噴施T和T+E后，玉米葉片中CAT活性一直降低，但與對照相比，呈先升高后下降的趨勢。經(jīng)T和T+E處理后，鑫鑫2號的葉片CAT活性前10 d高于對照，10～15 d下降速度達到最大，顯著高于對照，20 d時活性低于對照。先玉335的葉片CAT活性前10 d葉片高于對照，10 d后CAT活性低于對照。表明處理初期玉米葉片CAT活性先升高，以減小自身細胞膜系統(tǒng)受到的損傷，但隨著活性氧的積累和細胞膜系統(tǒng)損傷的加大，CAT活性降低有利于加速玉米葉片細胞膜系統(tǒng)的破壞，加快衰老，T和T+E的處理差異不顯著。

圖4 噻苯隆-乙烯利復配劑處理對玉米葉片POD活性的影響Fig.4 Effects of thidiazuron-ethephon mixture on POD activity of ear-leaf

圖5 噻苯隆-乙烯利復配劑處理對玉米葉片CAT活性的影響Fig.5 Effects of thidiazuron-ethephon mixture on CAT activity of ear-leaf

表2 噻苯隆-乙烯利復配劑處理對玉米產(chǎn)量相關性狀的影響Table 2 Effects of thidiazuron-ethephon mixture on yield traits of maize

表3 子粒含水量、脫水速率與產(chǎn)量性狀的相關系數(shù)Table 3 Correlation coefficient between kernel dehydration rate, moisture loss rate and yield

注：* 表示差異顯著(P<0.05)，** 表示差異極顯著(P<0.01)。

Note: * means significant difference at the 0.05 level, ** means significant difference at the 0.01 level.

2.4 噻苯隆-乙烯利復配劑對玉米產(chǎn)量相關性狀的影響

由表2可知，噻苯隆-乙烯利復配劑處理可以減少玉米禿尖長，增加穂粗、穗粒數(shù)和百粒重，從而提高產(chǎn)量。經(jīng)T和T+E處理后，鑫鑫2號禿尖長分別減少了1.77 和1.23 cm。經(jīng)T+E處理后，先玉335和鑫鑫2號穂粗分別增加了1.78 和0.91 cm。2種處理均能增加百粒重，經(jīng)T和T+E處理后，先玉335百粒重分別增加了2.01 和1.43 g；經(jīng)T和T+E處理后，鑫鑫2號百粒重分別增加了0.36 和1.6 g。不同處理均能提高玉米產(chǎn)量，增產(chǎn)效果T+E>T>CK。經(jīng)T處理后，先玉335和鑫鑫2號產(chǎn)量分別達到12 737.70 和11 870.76 kg/hm2，分別增產(chǎn)12.02 %和5.67 %；經(jīng)T+E處理后，先玉335和鑫鑫2號產(chǎn)量分別達到12 899.15 和12 413.77 kg/hm2，分別增產(chǎn)13.44 %和10.50 %。

2.5 子粒含水量、脫水速率與產(chǎn)量相關性狀的相關分析

為進一步研究噻苯隆-乙烯利復配對產(chǎn)量的影響，我們進行了子粒含水量、脫水速率與產(chǎn)量相關性狀的相關性分析。結果表明，子粒脫水速率與穗粗、百粒重和產(chǎn)量呈顯著正相關，相關系數(shù)分別為0.83、0.77、0.76。子粒含水量與脫水速率、穗粗和粒重呈極顯著負相關，相關系數(shù)分別為-0.95、-0.91、-0.92(表3)。這表明噴施T和T+E后，子粒脫水速率的加快有利于增加穗粒數(shù)，百粒重等產(chǎn)量構成因子，從而提升產(chǎn)量。

2.6 噻苯隆-乙烯利復配劑處理對玉米子粒品質的影響

表4表明，T+E處理對2個品種的油分均無顯著影響，而經(jīng)T處理后品種間的表現(xiàn)有一定差異性，其中先玉335油分降低不顯著，鑫鑫2號油分與對照相比降低了5 %。不同處理下淀粉含量大致表現(xiàn)為高于對照，經(jīng)T+E處理后的先玉335的淀粉含量增加最顯著。T和T+E都使玉米子粒蛋白質含量降低，先玉335和鑫鑫2號經(jīng)T處理后，蛋白質含量與對照相比分別減少了4.11 %和3.08 %，先玉335和鑫鑫2號經(jīng)T+E處理后，蛋白質含量與對照相比分別減少了3.28 %和4.53 %。綜合來看噻苯隆-乙烯利復配對玉米品質影響不大。

表4 噻苯隆-乙烯利復配劑處理對玉米子粒品質的影響Table 4 Effects of thidiazuron-ethephon mixture on the quality of maize kernel

3 討 論

3.1 噻苯隆-乙烯利復配劑處理對玉米子粒脫水速率及含水量的影響

合理使用植物生長調節(jié)劑處理玉米植株，可以加快玉米的子粒脫水速率進而降低其收獲時的子粒含水量[19-20]。李林峰等[6]研究表明適宜濃度的乙烯利能夠有效降低玉米收獲時的籽粒含水量，本研究表明，先玉335和鑫鑫2號經(jīng)噻苯隆-乙烯利復配劑處理后30 d，其含水量達到26.08 %和26.03 %，比噻苯隆單獨處理降低1.73 %和1.82 %，說明乙烯利與噻苯隆在玉米脫水過程中發(fā)揮協(xié)同作用。張林等[21]研究表明田間自然脫水速率對收獲期含水量的直接通徑系數(shù)為-0.4358，這與本研究相關性分析結果一致，說明噻苯隆-乙烯利復配通過提高玉米子粒脫水速率，降低玉米子粒含水量。根據(jù)2015年國家臨時儲存玉米收購價，27 %含水率的玉米收購價格為0.7985元/kg，而32 %含水率的收購價只有0.7245元/kg，比27 %含水率價格要低0.074元/kg， 噻苯隆-乙烯利復配劑處理后的先玉335和鑫鑫2號的收購價分別為10 299.97、9912.39元/hm2，每公頃比對照增收2061.82、1773.34元，說明噻苯隆-乙烯利復配劑處理有效降低了子粒含水量，增加了玉米產(chǎn)量，實現(xiàn)了增產(chǎn)增收。

3.2 噻苯隆-乙烯利復配劑處理對玉米葉片抗氧化酶的影響

在植物處于逆境或衰老時，SOD、POD和CAT共同作用，可以通過清除植物體內活性氧，減少自由基積累對生物膜的破壞，保護酶活性達到峰值后會緩慢降低，因為在植物生長調節(jié)劑脅迫下，植物體內會產(chǎn)生大量活性氧自由基，超過保護酶的清除能力[7,22]。高麗麗等[23]等發(fā)現(xiàn)脫葉劑作用在棉花上時，棉花的SOD、POD、CAT活性是先增高再降低，與本研究結果一致，經(jīng)噻苯隆-乙烯利復配劑處理后0～10 d，由應激反應以減小自身細胞膜系統(tǒng)所受傷害，玉米葉片抗氧化酶活性顯著高于對照，10 d后活性氧清除系統(tǒng)啟動，活性氧活性增加程度遠超過清除系統(tǒng)強度，生物膜活性降低，導致酶活性降低，玉米葉片衰老程度增加。再加上乙烯利受到刺激會分解產(chǎn)生乙烯及酸性物質，通過乙烯信號途徑，葉綠素含量下降，促進成熟，導致玉米葉片衰老加劇。

前人研究表明，生理成熟后，人為進行植株去葉或其它減少綠葉面積的行為都加快子粒脫水速率[24]，經(jīng)噻苯隆-乙烯利復配劑處理后玉米葉片衰老加快即綠葉面積減少，從而加快了子粒脫水速率，降低含水量。

3.3 噻苯隆-乙烯利復配劑處理對玉米產(chǎn)量和品質的影響

很多試驗證明乙烯利和噻苯隆對玉米均具有增產(chǎn)的作用[10-11,25]。本研究表明，在噻苯隆中加入乙烯利后，玉米的產(chǎn)量與噻苯隆處理相比有所提高，說明噻苯隆與乙烯利具有協(xié)同作用。玉米脫水速率與產(chǎn)量之間的關系研究較多，張立國等[26]指出穗粗和穗行數(shù)與生理成熟時子粒脫水速率呈顯著正相關。本研究相關性分析表明，子粒脫水速率與穗粗、百粒重和產(chǎn)量呈顯著正相關，噻苯隆-乙烯利復配處理可能通過加快子粒后期脫水速率，進而增加玉米產(chǎn)量。

植物生長調節(jié)劑對品質的影響與其本身作用機制有關。試驗中噻苯隆和乙烯利的作用方式不同，影響同化物形成和運轉的程度較輕，所以對玉米油分和蛋白質影響較小。有研究表明淀粉及支鏈淀粉含量與子粒脫水速率的遺傳相關系數(shù)與直接通徑系數(shù)一致，均為正效應[27]，噻苯隆-乙烯利復配劑處理后先玉335的淀粉含量增加可能與子粒脫水速率加快相關。

3.4 影響噻苯隆-乙烯利復配劑效果的因素

實際應用中，處理時間、地點和環(huán)境的不同導致植物生長調節(jié)劑的效果往往缺乏一致性。潘建春等[28]在小麥蠟熟期噴施農藥百草枯，可以使小麥成熟后期子粒養(yǎng)肥回流所造成的損失得到減緩，但噴施過早，會造成減產(chǎn)，噴施過遲，達不到催熟的目的。Sinpes[29]的研究指出，處理時的溫度、濕度和植株狀態(tài)影響催熟和脫葉效果。Cathy GW[30]研究表明，空氣濕度高時，施用在棉葉表面的催熟劑保持溶液狀態(tài)的時間較長，有利于葉片對催熟劑的吸收。玉米植株釋放乙烯的速度隨氣溫的升高而加快，由此可推測，噻苯隆-乙烯利復配劑噴灑玉米的效果可能會由于地區(qū)、季節(jié)等氣溫的不同而有所差異。此外，玉米品種的不同也影響其處理效果。正如徐新洲[31]等研究表明，植株的狀態(tài)及敏感度也對植株的催熟和脫水反應存在顯著差異。本試驗選取的2個品種類似，主要針對的是黑龍江地區(qū)中晚熟這一類型的品種，可以進一步研究噻苯隆和乙烯利對其他品種的影響。

4 結 論

本研究表明，噻苯隆-乙烯利復配劑降低了玉米葉片的抗氧化酶活性，加快了葉片的衰老，有效地加快了玉米子粒脫水速率，降低收獲時子粒含水量，改善了黑龍江玉米含水量高的問題，減少了玉米子粒后期烘干的花費。更重要的是，噻苯隆-乙烯利復配劑可以提高玉米的產(chǎn)量，對玉米品質無明顯影響。

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