刘晓双,顾万荣*,张立国,周 颖,李彩凤,李 晶,魏 湜*(.东北农业大学农学院，黑龙江 哈尔滨 50030；.黑龙江省农业科学院玉米研究所，黑龙江 哈尔滨 50086)

【研究意义】黑龙江玉米生长季呈现活动积温低，无霜期短，秋后气温迅速下降，低温冷害发生频率高的区域性特点[1]。多数玉米品种成熟时子粒含水量在30 %～40 %，明显高于玉米子粒完全成熟收获时的最适含水量23 %～24 %[2-3]，相对较高的含水量给后期玉米收获、储藏、脱粒及加工带来不利影响。研究表明植物生长调节剂的施用可以加快玉米成熟期子粒的脱水速率，降低子粒含水量，有助于玉米机械化收获[4-6]。【前人研究进展】植物生长调节剂能够快速调节植物体内水分代谢及光合产物分配，促进生理脱水和物理脱水相结合，从而加速脱水速率。噻苯隆(Thidiazuron)是一种高效的植物生长调节剂，具有极强的生物活性，且对人畜和生态环境均无害[7]。乙烯利(Ethephon)是一种可提供外源乙烯的生长调节剂又可诱导植株产生乙烯，乙烯可促进蛋白质和核糖核酸的合成，由于蛋白质合成的增加，促使叶柄、果柄等植物离层区去纤维素酶重新合成，从而加速离层的形成，加快器官脱落。如在棉花催熟中，可推动着棉铃中一系列的生理活动，从而增加吐絮率，加快叶片脱落，乙烯利常作为一种脱水催熟剂在水稻、小麦、玉米、水果中应用，而且脱水催熟效果显著[8-10]。刘承德等[11]试验表明，噻苯隆能降低玉米秃顶率、增加百粒重3～5 g，增产101.5～138.0 kg/667m2。陈文瑞等[12]试验表明600 mg/L浓度下的乙烯利增产效果最显著，与对照相比增产6.65 %。【本研究切入点】单一的化学催熟剂对玉米的增产效果不稳定[13]，噻苯隆与乙烯利复配可显著提高噻苯隆的催熟效果[14]。基于前期的研究基础及预备实验，本研究采取噻苯隆与乙烯利复配，探索复配剂对玉米子粒含水量及产量品质的协同增效作用。【拟解决的关键问题】针对黑龙江春玉米收获时存在子粒含水量偏高，导致的机械收获难，子粒品质差，产量下降等问题，本文通过研究噻苯隆-乙烯利复配剂对玉米脱水效果、叶片生理、产量及品质的影响，为噻苯隆-乙烯利复配剂在玉米上的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验材料 供试玉米品种为先玉335和鑫鑫2号，分别购自甘肃省敦煌种业先锋良种有限公司和黑龙江鑫鑫种子有限公司。

1.1.2 试验药剂 供试药剂为噻苯隆(98 %原药)和乙烯利(91 %原药)，分别购自四川国光农化股份有限公司和江苏辉丰农化股份有限公司。

1.1.3 试验田条件 试验设在东北农业大学向阳试验基地，土壤类型为黑钙土，pH 6.85，全氮含量1.70 g/kg，速效钾含量179.35 mg/kg，速效磷含量65.34 mg/kg，有机质含量25.25 g/kg，碱解氮含量118.21 mg/kg。

1.2 试验设计

试验共设3个处理，供试药剂为60 %噻苯隆水剂(T)和25 %噻苯隆+35 %乙烯利水剂(T+E)、对照(CK)为清水。试验设3次重复，采用随机区组排列，小区面积为24 m2，行距60 cm，株距25 cm，田间管理同一般大田管理。处理时期为玉米收获前30 d(蜡熟期)，选择晴朗无风的天气，在玉米植株一侧棒三叶至以上20 cm 处，在叶片正面和背面均匀喷施10 mL(前期筛选浓度试验得出)药剂或清水至滴水为止[15]。施药后玉米生长条件适宜，没有恶劣天气。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 子粒含水量及脱水速率的测定 参照王振华等[16]方法，在处理后每5 d取一次样，直至成熟。每次随机抽取3个果穗，取穗中部灌浆较为充实部分子粒100粒，用天平称子粒鲜重(W1)，而后放入网袋中在室内风干，称取风干后的重量(W2)，再从中取出20～30 g(W3)装入小盒，在(103±2) ℃下烘36 h至恒重(W4)，子粒含水率计算公式如下：

子粒含水率( %)=(W1×W3-W2×W4)/(W1×W3)×100 %

子粒平均脱水速率( %·d-1)=(起始时的含水率-间隔天数以后的含水率)/间隔天数[16]。

1.3.2 叶片抗氧化酶活性的测定 自处理开始，每隔5 d，取穗位叶中间部分，冷藏保存。取叶片相同部位洗净，擦干，测定叶片的各生理指标。超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮蓝四唑(NBT)法[17]测定。过氧化物酶(POD)活性采用愈疮木酚法[18]测定。过氧化氢酶(CAT)活性采用紫外吸收法[18]测定。

1.3.3 产量的测定 玉米成熟后，每个小区取20株，调查穗长、穗粗、穗行数、行粒数、穗重和百粒重，测产产量时，将其折算成14 %标准含水量。

1.3.4 子粒品质分析 采用近红外品质分析仪(Foss InfratecTM1241 Grain Analzer)，测定玉米子粒中的蛋白质、淀粉和油分。

1.4 数据分析

数据采用DPS 7.50软件进行相关性分析和差异显著性检验(LSD法)，Excel 2010进行数据整理和图表制作。

2 结果与分析

2.1 噻苯隆-乙烯利复配剂处理对玉米熟期的影响

熟期是影响子粒脱水速率的一个重要因素。由表1可知，与对照相比，先玉335和鑫鑫2号经T处理后，熟期均提前了4 d。先玉335和鑫鑫2号经T+E处理后熟期分别提前了6和5 d。说明噻苯隆与乙烯利复配能明显提高噻苯隆的催熟效果。

2.2 噻苯隆-乙烯利复配剂处理对玉米子粒含水量及脱水速率的影响

2.2.1 噻苯隆-乙烯利复配剂处理对玉米子粒含水量的影响 图1表明，T和T+E处理的子粒含水量均低于对照。先玉335经T和T+E处理后，子粒含水量分别降到27.81 %和26.08 %，与对照相比降低了5.7 %、7.43 %。鑫鑫2号经T和T+E处理后，子粒含水量分别降到27.85 %和26.03 %，与对照相比降低了5.6 %和7.42 %。结果表明，噻苯隆可以降低玉米子粒含水量，噻苯隆和乙烯利共同处理发挥协同作用，在一定程度上增强了噻苯隆的脱水效果。

表1 噻苯隆-乙烯利复配剂处理对玉米熟期的影响Table 1 Effects of thidiazuron-ethephon mixture on maturation time of maize

2.2.2 噻苯隆-乙烯利复配剂处理对玉米子粒脱水速率的影响 图2表明，经过T和T+E处理后的玉米脱水速率显著高于对照，子粒含水量变化呈先逐渐上升达到峰值后又缓慢下降的趋势。先玉335和鑫鑫2号经T和T+E处理后，前5 d子粒脱水速率缓慢提高，5～15 d脱水速率快速提高，第15 天脱水速率达到峰值，15～20 d后脱水速率缓慢增加，20 d后脱水速率处于平稳增长期。处理效果T+E>T>CK。

2.3 噻苯隆-乙烯利复配剂处理对玉米叶片抗氧化酶的影响

2.3.1 噻苯隆-乙烯利复配剂处理对玉米叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响 超氧化物歧化酶(SOD)是植物体内重要的活性氧清除剂，可防止细胞膜系统被伤害。图3表明，T和T+E处理后0～10 d，2个品种中叶片的SOD活性明显高于对照，这可能是品种自身保护的应激反应造成的，但随着复配剂处理的时间延长，对玉米细胞损害逐渐增加，玉米对活性氧的清除能力明显降低，导致处理后的SOD值明显低于对照处理。因此处理10 d后，SOD活性低于对照，10～15 d下降速度达到最快，15～20 d显著低于对照，且T+E

不同小写字母代表差异显著(P<5 %)，下同Different lowercase letters show significant difference at 5 % level，the same as below图1 噻苯隆-乙烯利复配剂处理对玉米子粒含水量的影响Fig.1 Effects of thidiazuron-ethephon mixture on moisture content of maize kernel

图2 噻苯隆-乙烯利复配剂处理对玉米子粒脱水速率的影响Fig.2 Effects of thidiazuron-ethephon mixture on dehydration rate of maize kernel

图3 噻苯隆-乙烯利复配剂处理对穗位叶SOD活性的影响Fig.3 Effects of thidiazuron-ethephon mixture on SOD activity of ear-leaf

2.3.2 噻苯隆-乙烯利复配剂处理对玉米叶片过氧化物酶(POD)活性的影响 过氧化物酶(POD)对植物免受活性氧伤害有着显著作用，通过与SOD、CAT协同作用，清除活性氧，保护细胞膜及其他组织。图4表明，与对照相比，玉米在经过T和T+E处理后，叶片中POD活性均呈现先上升后下降的趋势，但整体是下降趋势。处理初期POD活性显著高于对照，这可能是由于植物的应激反应，以减小自身细胞膜系统的损伤，但随着活性氧的积累和细胞膜系统损伤的加大，POD活性显著降低。2个品种经T和T+E处理后在20 d活性均显著低于对照，其中T+E处理对POD活性的影响最大。

2.3.3 噻苯隆-乙烯利复配剂处理对玉米叶片过氧化氢酶(CAT)活性的影响 CAT和POD，SOD协同作用，构成植物抗氧化系统，对增强植物抗逆性，保持细胞活性有着显著作用。图5表明，在喷施T和T+E后，玉米叶片中CAT活性一直降低，但与对照相比，呈先升高后下降的趋势。经T和T+E处理后，鑫鑫2号的叶片CAT活性前10 d高于对照，10～15 d下降速度达到最大，显著高于对照，20 d时活性低于对照。先玉335的叶片CAT活性前10 d叶片高于对照，10 d后CAT活性低于对照。表明处理初期玉米叶片CAT活性先升高，以减小自身细胞膜系统受到的损伤，但随着活性氧的积累和细胞膜系统损伤的加大，CAT活性降低有利于加速玉米叶片细胞膜系统的破坏，加快衰老，T和T+E的处理差异不显著。

图4 噻苯隆-乙烯利复配剂处理对玉米叶片POD活性的影响Fig.4 Effects of thidiazuron-ethephon mixture on POD activity of ear-leaf

图5 噻苯隆-乙烯利复配剂处理对玉米叶片CAT活性的影响Fig.5 Effects of thidiazuron-ethephon mixture on CAT activity of ear-leaf

表2 噻苯隆-乙烯利复配剂处理对玉米产量相关性状的影响Table 2 Effects of thidiazuron-ethephon mixture on yield traits of maize

表3 子粒含水量、脱水速率与产量性状的相关系数Table 3 Correlation coefficient between kernel dehydration rate, moisture loss rate and yield

注：* 表示差异显著(P<0.05)，** 表示差异极显著(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-乙烯利复配剂对玉米产量相关性状的影响

由表2可知，噻苯隆-乙烯利复配剂处理可以减少玉米秃尖长，增加穂粗、穗粒数和百粒重，从而提高产量。经T和T+E处理后，鑫鑫2号秃尖长分别减少了1.77 和1.23 cm。经T+E处理后，先玉335和鑫鑫2号穂粗分别增加了1.78 和0.91 cm。2种处理均能增加百粒重，经T和T+E处理后，先玉335百粒重分别增加了2.01 和1.43 g；经T和T+E处理后，鑫鑫2号百粒重分别增加了0.36 和1.6 g。不同处理均能提高玉米产量，增产效果T+E>T>CK。经T处理后，先玉335和鑫鑫2号产量分别达到12 737.70 和11 870.76 kg/hm2，分别增产12.02 %和5.67 %；经T+E处理后，先玉335和鑫鑫2号产量分别达到12 899.15 和12 413.77 kg/hm2，分别增产13.44 %和10.50 %。

2.5 子粒含水量、脱水速率与产量相关性状的相关分析

为进一步研究噻苯隆-乙烯利复配对产量的影响，我们进行了子粒含水量、脱水速率与产量相关性状的相关性分析。结果表明，子粒脱水速率与穗粗、百粒重和产量呈显著正相关，相关系数分别为0.83、0.77、0.76。子粒含水量与脱水速率、穗粗和粒重呈极显著负相关，相关系数分别为-0.95、-0.91、-0.92(表3)。这表明喷施T和T+E后，子粒脱水速率的加快有利于增加穗粒数，百粒重等产量构成因子，从而提升产量。

2.6 噻苯隆-乙烯利复配剂处理对玉米子粒品质的影响

表4表明，T+E处理对2个品种的油分均无显著影响，而经T处理后品种间的表现有一定差异性，其中先玉335油分降低不显著，鑫鑫2号油分与对照相比降低了5 %。不同处理下淀粉含量大致表现为高于对照，经T+E处理后的先玉335的淀粉含量增加最显著。T和T+E都使玉米子粒蛋白质含量降低，先玉335和鑫鑫2号经T处理后，蛋白质含量与对照相比分别减少了4.11 %和3.08 %，先玉335和鑫鑫2号经T+E处理后，蛋白质含量与对照相比分别减少了3.28 %和4.53 %。综合来看噻苯隆-乙烯利复配对玉米品质影响不大。

表4 噻苯隆-乙烯利复配剂处理对玉米子粒品质的影响Table 4 Effects of thidiazuron-ethephon mixture on the quality of maize kernel

3 讨 论

3.1 噻苯隆-乙烯利复配剂处理对玉米子粒脱水速率及含水量的影响

合理使用植物生长调节剂处理玉米植株，可以加快玉米的子粒脱水速率进而降低其收获时的子粒含水量[19-20]。李林峰等[6]研究表明适宜浓度的乙烯利能够有效降低玉米收获时的籽粒含水量，本研究表明，先玉335和鑫鑫2号经噻苯隆-乙烯利复配剂处理后30 d，其含水量达到26.08 %和26.03 %，比噻苯隆单独处理降低1.73 %和1.82 %，说明乙烯利与噻苯隆在玉米脱水过程中发挥协同作用。张林等[21]研究表明田间自然脱水速率对收获期含水量的直接通径系数为-0.4358，这与本研究相关性分析结果一致，说明噻苯隆-乙烯利复配通过提高玉米子粒脱水速率，降低玉米子粒含水量。根据2015年国家临时储存玉米收购价，27 %含水率的玉米收购价格为0.7985元/kg，而32 %含水率的收购价只有0.7245元/kg，比27 %含水率价格要低0.074元/kg， 噻苯隆-乙烯利复配剂处理后的先玉335和鑫鑫2号的收购价分别为10 299.97、9912.39元/hm2，每公顷比对照增收2061.82、1773.34元，说明噻苯隆-乙烯利复配剂处理有效降低了子粒含水量，增加了玉米产量，实现了增产增收。

3.2 噻苯隆-乙烯利复配剂处理对玉米叶片抗氧化酶的影响

在植物处于逆境或衰老时，SOD、POD和CAT共同作用，可以通过清除植物体内活性氧，减少自由基积累对生物膜的破坏，保护酶活性达到峰值后会缓慢降低，因为在植物生长调节剂胁迫下，植物体内会产生大量活性氧自由基，超过保护酶的清除能力[7,22]。高丽丽等[23]等发现脱叶剂作用在棉花上时，棉花的SOD、POD、CAT活性是先增高再降低，与本研究结果一致，经噻苯隆-乙烯利复配剂处理后0～10 d，由应激反应以减小自身细胞膜系统所受伤害，玉米叶片抗氧化酶活性显著高于对照，10 d后活性氧清除系统启动，活性氧活性增加程度远超过清除系统强度，生物膜活性降低，导致酶活性降低，玉米叶片衰老程度增加。再加上乙烯利受到刺激会分解产生乙烯及酸性物质，通过乙烯信号途径，叶绿素含量下降，促进成熟，导致玉米叶片衰老加剧。

前人研究表明，生理成熟后，人为进行植株去叶或其它减少绿叶面积的行为都加快子粒脱水速率[24]，经噻苯隆-乙烯利复配剂处理后玉米叶片衰老加快即绿叶面积减少，从而加快了子粒脱水速率，降低含水量。

3.3 噻苯隆-乙烯利复配剂处理对玉米产量和品质的影响

很多试验证明乙烯利和噻苯隆对玉米均具有增产的作用[10-11,25]。本研究表明，在噻苯隆中加入乙烯利后，玉米的产量与噻苯隆处理相比有所提高，说明噻苯隆与乙烯利具有协同作用。玉米脱水速率与产量之间的关系研究较多，张立国等[26]指出穗粗和穗行数与生理成熟时子粒脱水速率呈显著正相关。本研究相关性分析表明，子粒脱水速率与穗粗、百粒重和产量呈显著正相关，噻苯隆-乙烯利复配处理可能通过加快子粒后期脱水速率，进而增加玉米产量。

植物生长调节剂对品质的影响与其本身作用机制有关。试验中噻苯隆和乙烯利的作用方式不同，影响同化物形成和运转的程度较轻，所以对玉米油分和蛋白质影响较小。有研究表明淀粉及支链淀粉含量与子粒脱水速率的遗传相关系数与直接通径系数一致，均为正效应[27]，噻苯隆-乙烯利复配剂处理后先玉335的淀粉含量增加可能与子粒脱水速率加快相关。

3.4 影响噻苯隆-乙烯利复配剂效果的因素

实际应用中，处理时间、地点和环境的不同导致植物生长调节剂的效果往往缺乏一致性。潘建春等[28]在小麦蜡熟期喷施农药百草枯，可以使小麦成熟后期子粒养肥回流所造成的损失得到减缓，但喷施过早，会造成减产，喷施过迟，达不到催熟的目的。Sinpes[29]的研究指出，处理时的温度、湿度和植株状态影响催熟和脱叶效果。Cathy GW[30]研究表明，空气湿度高时，施用在棉叶表面的催熟剂保持溶液状态的时间较长，有利于叶片对催熟剂的吸收。玉米植株释放乙烯的速度随气温的升高而加快，由此可推测，噻苯隆-乙烯利复配剂喷洒玉米的效果可能会由于地区、季节等气温的不同而有所差异。此外，玉米品种的不同也影响其处理效果。正如徐新洲[31]等研究表明，植株的状态及敏感度也对植株的催熟和脱水反应存在显著差异。本试验选取的2个品种类似，主要针对的是黑龙江地区中晚熟这一类型的品种，可以进一步研究噻苯隆和乙烯利对其他品种的影响。

4 结 论

本研究表明，噻苯隆-乙烯利复配剂降低了玉米叶片的抗氧化酶活性，加快了叶片的衰老，有效地加快了玉米子粒脱水速率，降低收获时子粒含水量，改善了黑龙江玉米含水量高的问题，减少了玉米子粒后期烘干的花费。更重要的是，噻苯隆-乙烯利复配剂可以提高玉米的产量，对玉米品质无明显影响。

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