趙海蓓，呂小凡，白如霄，張新疆，孫 帥，危常州

(1.石河子大學(xué) 農(nóng)學(xué)院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境系，新疆石河子 832003; 2.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第九師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆塔城 834600)

平衡施肥是實現(xiàn)作物增產(chǎn)潛力的有力保障[1]。然而，中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)長期以來都著重于大量元素肥料的施用，忽視了微量營養(yǎng)的補充。常年連作使土壤中被帶走的微量養(yǎng)分越來越多，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分比例失調(diào)，這加重了大量營養(yǎng)的浪費和土壤養(yǎng)分的不平衡[2]。研究表明，作物生長發(fā)育除需要大量元素外，還需要鋅、鐵、硼、錳、鋁、銅等微量元素[3]。其中鋅是作物體內(nèi)多種酶的組成成分，能夠促進作物生長發(fā)育，加強植株抗病性，提高作物產(chǎn)量和改善品質(zhì)[4-7]。目前，全球范圍內(nèi)都存在土壤鋅缺乏的問題，特別是在干旱和半干旱地區(qū)的鈣質(zhì)土壤中[8-12]。為了持續(xù)穩(wěn)定獲得更高的作物產(chǎn)量，通過適當(dāng)方法緩解作物鋅營養(yǎng)的缺乏是必要的農(nóng)藝措施。

與其他谷物作物相比玉米具有很高生物量和谷物產(chǎn)量潛力，且對鋅反應(yīng)敏感[13]。鋅通過影響玉米的內(nèi)源激素合成和氧自由基代謝過程，促進授粉，增加玉米產(chǎn)量[14-17]。塔城地區(qū)屬于中溫帶干旱和半干旱氣候區(qū)，總耕地面積為6.24×105hm2，玉米種植占總耕地面積的34.02%，全年全區(qū)無霜期最長可達180d，年日照2832～3006h，年平均氣溫5～7℃，氣候條件利于玉米生長。但是塔城地區(qū)土壤有效鋅含量較低，前期試驗發(fā)現(xiàn)濃度為0.2%～0.4%噴鋅對玉米增產(chǎn)效果顯著[18]。本文通過比較不同噴鋅處理對玉米生長發(fā)育的影響，以期找到玉米最佳的鋅肥噴施時期和噴施次數(shù)，為玉米節(jié)肥高產(chǎn)提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2019年4月—10月在塔城地區(qū)額敏縣九師團結(jié)農(nóng)場(N 46°31′，E 83°29′)進行，供試玉米品種為‘新玉109’。試驗地前茬種植玉米，耕層土壤養(yǎng)分含量為有機質(zhì)29.22 g/kg，有效鋅0.46 mg/kg，堿解氮91.94 mg/kg，速效磷45.34 mg/kg，速效鉀317.32 mg/kg，pH 8.26。

1.2 試驗處理

采用大田試驗，機械點播，玉米于2019-04-14播種，9月29號收獲。設(shè)計單因素試驗，設(shè)置4個噴施處理，分別為V8期噴鋅處理(出苗后第30 天，Zn30)、V12期噴鋅處理(出苗后第50 天，Zn50)、V8期和V12期噴鋅處理(Zn30+50)、V8和V12期噴施清水處理(CK)，每處理小區(qū)面積為80 m2，各處理間橫縱間隔均為5 m，每處理重復(fù)3次。玉米種植采用寬窄行設(shè)計，株行距配置為40 cm + 60 cm，株距為17 cm。噴施質(zhì)量濃度均為250 μg/mL硫酸鋅溶液，每次噴施溶液用量為450 L/hm2。采用2 L的小型噴霧器人工進行噴霧處理，為避免陽光過強對試驗結(jié)果造成影響，選擇在傍晚進行噴施。田間管理按照當(dāng)?shù)亓?xí)慣進行，施肥量N、P2O5、K2O分別為391.0 kg/hm2、164.0 kg/hm2、78.0 kg/hm2。其中基肥N、P2O5分別為71.7 kg/hm2、49.7 kg/hm2，采用磷酸二銨肥料[w(N)=18%，w(P2O5)=46%]和尿素[w(N)=46%]撒施翻耕，追肥N、P2O5、K2O分別為 319.3 kg/hm2、114.3 kg/hm2、78.0 kg/hm2，采用尿素(w(N)=46%)、水溶性磷酸二銨(w(N)=18%，w(P2O5)=46%)和硫酸鉀 (w(K2O)=52%)分7次滴灌施入。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 植株取樣 各處理分別在噴施處理后第10 天開始取樣，具體取樣時間分別是：出苗后第40 天、第60 天、第80 天、第110 天、第140 天，隨機取長勢均一且有代表性的玉米3 株，按不同器官分類， 105 ℃殺青30 min，再80 ℃恒溫烘干至恒質(zhì)量后稱量，粉碎后過0.5 mm篩，密封袋保存。

1.3.2 葉綠素含量 在玉米抽雄前選取第7葉，抽雄后選取穗位葉，使用丙酮和乙醇體積比1∶1混合液浸泡提取，采用分光光度計法測定葉綠素含量[19]。

1.3.3 植物鋅含量 稱取過0.5 mm篩樣品 0.500 0～1.000 0 g置于石英坩堝中，在電爐上200 ℃加熱碳化2 h，移入馬弗爐中550 ℃干灰化4 h，灰化徹底后加入體積比1∶1硝酸溶液溶解灰分，定容過濾后收集濾液用原子吸收分光光度計測定植株鋅含量[20]。

1.3.4 葉面積指數(shù) 在玉米出苗后第40 天、第60 天、第80 天、第110 天、第140 天，每處理取3株長勢均一的玉米植株，抽雄前測定未完全展開葉的可見部分及完全展開葉的長和寬，抽雄后測定其完全展開葉的長和寬，計算葉面積指數(shù)(LAI)，參考公式如下：

(1)

式中，n為第j株的總?cè)~片數(shù)；m為測定株數(shù)；ρ種為種植密度；L為葉片長度；B為葉片 寬度。

1.3.5 硝酸還原酶活性 硝酸還原酶按董志強[21]的方法，在玉米抽雄前選取第7葉，抽雄后選取穗位葉進行測定。

1.3.6 干物質(zhì)積累量 采用Logistic曲線模型進行擬合[18]，其模型為：

(2)

1.3.7 玉米產(chǎn)量 在玉米收獲前于9月20日測產(chǎn)。各小區(qū)隨機選取6.67 m2點3處詳細記錄其玉米有效穗數(shù)、穗行數(shù)及行粒數(shù)，并測定其籽粒含水量和千粒質(zhì)量，同時監(jiān)測玉米果穗禿尖 長度。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)處理及作圖在Excel 2010中進行，應(yīng)用SPSS 21統(tǒng)計分析軟件進行試驗數(shù)據(jù)的單因素方差分析，采用Duncan氏檢驗進行多重比較(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米體內(nèi)的鋅含量與鋅積累量

由表1可知，不同時期噴鋅處理下，各時期玉米植株不同器官中的鋅含量均顯著高于CK處理。在玉米出苗后第40 天，葉片鋅含量達到最大值，此時Zn30處理顯著高于CK處理；第60 天時，Zn30和Zn50處理較CK處理分別增加1.05和1.77 mg/kg，其中Zn50處理顯著高于Zn30處理；第140 天時，Zn30和Zn50處理較CK處理，苞葉中鋅含量分別提高1.62%和17.57%，穗軸中鋅含量分別提高22.42%和33.09%，籽粒中鋅含量分別顯著提高3.29%和8.89%。不同噴鋅次數(shù)對玉米各器官的鋅含量也存在一定影響。其中第140 天時Zn30+50處理玉米籽粒中鋅含量較Zn30和Zn50處理分別提高7.49%和 1.98%。

整個生育期植株的鋅積累量均隨玉米的生長而增加，至成熟期達到最大值，但不同處理植株鋅積累量不同。在不同時期噴鋅處理下，出苗后第40 天，Zn30處理較CK處理植株鋅積累量增加 3.65 g/hm2；第60 天時，Zn30和Zn50處理較CK處理植株鋅積累量分別增加12.31 g/hm2和 15.62 g/hm2；第140 天時，Zn30和Zn50處理較CK處理分別提高16.84%和27.20%，籽粒鋅攜出量占地上部鋅積累量的百分比最大，平均為 70.90%。在不同噴鋅次數(shù)處理下，第140 天時Zn30+50處理籽粒鋅積累量較Zn30和Zn50處理分別提高 13.99%和4.98%。

弗羅斯特是美國文學(xué)史上的一顆璀璨明星，在其文學(xué)生涯中，創(chuàng)作了許多首膾炙人口的詩歌。廣為流傳的《雪夜林畔小駐》就是其代表作之一。筆者試從文體學(xué)角度賞析它的藝術(shù)特色，通過語言的詞匯形式、韻律和修辭三個層面進行闡述。

表1 不同噴鋅時期和次數(shù)處理下玉米植株的鋅含量和鋅積累Table 1 Zn content and Zn accumulation in plants of maize under different Zn spraying time and frequencies

2.2 玉米葉片的葉綠素含量與硝酸還原酶活性

由圖1-A可知，各處理葉片葉綠素含量呈上升趨勢，在玉米出苗后第110 天達到最大值。出苗后第40 天，不同時期噴鋅處理葉綠素含量表現(xiàn)為Zn30>Zn50處理；第60 天時，葉綠素含量表現(xiàn)為Zn50>Zn30處理。出苗后第60 天～第140 天，不同噴鋅次數(shù)處理葉綠素含量均表現(xiàn)為Zn30+50>Zn50>Zn30處理；第110 天時，Zn30、Zn50和Zn30+50處理較CK處理分別提高5.51%、 9.50%和11.60%；第110～第140 天，CK、Zn30、Zn50和Zn30+50處理的葉綠素含量分別下降 13.98%、 12.36%、11.35%和10.85%。

由圖1-B可知，玉米葉片的硝酸還原酶活性先逐漸上升，在出苗后第80 天時達到最大值，不同噴施處理表現(xiàn)為Zn30+50>Zn50>Zn30>CK。出苗后第40 天，Zn30和Zn30+50處理較CK處理提高8.92%；第60 天時，Zn30、Zn50和Zn30+50處理較CK處理分別提高13.29%、16.19%和 19.65%；第80 天時，CK、Zn30、Zn50和Zn30+50處理的硝酸還原酶活性分別為148.42、159.13、168.95和178.42 μg/(g·h)；第110 天時各處理硝酸還原酶活性較第80天分別下降 27.89%、26.77%、23.51%和21.51%。

圖1 不同噴鋅時期和次數(shù)處理下玉米葉片的葉綠素含量(A)和硝酸還原酶活性(B)Fig.1 Chlorophyll content (A) and nitrate reductase activity (B) of maize leaves under different Zn spraying time and frequencies

2.3 玉米的葉面積指數(shù)

由圖2可知，葉面積指數(shù)在玉米出苗后第 40～第60天快速上升，后增長趨勢變緩，第80 天后開始呈現(xiàn)下降趨勢。在出苗后第40 天，Zn30處理的葉面積指數(shù)較CK處理提高21.25%；第60 天時，Zn30、Zn50和Zn30+50處理較CK處理分別提高4.75%、9.43%和15.09%；第80天時，各處理葉面積指數(shù)達到最大值，不同噴施處理表現(xiàn)為Zn30+50>Zn50>Zn30>CK處理；第140 天較第80 天，CK、Zn30、Zn50和Zn30+50處理的葉面積指數(shù)分別下降55.18%、53.15%、48.59%和 45.58%。

圖2 不同噴鋅時期和次數(shù)處理下玉米的葉面積指數(shù)Fig.2 Leaf area index of maize under different Zn spraying time and frequencies

2.4 玉米的干物質(zhì)積累量

由圖3可知，玉米出苗后第40天～第80 天，各處理干物質(zhì)積累量大小表現(xiàn)為Zn30+50>Zn30>Zn50>CK處理；第80天～第140 天，表現(xiàn)為Zn30+50>Zn50>Zn30>CK處理。第140 天時，Zn30、Zn50、Zn30+50處理較CK處理干物質(zhì)積累分別提高 9.00%，12.95%和16.45%；不同時期噴鋅處理干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為Zn50>Zn30處理；不同噴鋅次數(shù)處理干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為Zn30+50>Zn50>Zn30處理。

干物質(zhì)有兩次快速積累過程，第一次從第40天～第60天，第二次從第80天～第110天，總趨勢呈現(xiàn)為“S”型變化。用Logistic生長函數(shù)對各處理干物質(zhì)積累量進行擬合，其Logistic模型及特征值見表2。由表2可知，噴鋅處理提前了干物質(zhì)積累速率高峰出現(xiàn)的時間且提高了最大干物質(zhì)積累速率，玉米總干物質(zhì)積累最快的時間在出苗后第60天～第110天，此時玉米的營養(yǎng)生長和生殖生長同時進行，是玉米生長最旺盛的時期。

圖3 不同噴鋅時期和次數(shù)處理下玉米的干物質(zhì)積累量Fig.3 Dry matter accumulation of maize under different Zn spraying time and frequencies

表2 玉米干物質(zhì)積累Logistic模型及其特征值Table 2 Logistic model of maize dry matter accumulation and its characteristic value

2.5 玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

由表3可知，不同鋅肥噴施時期和噴施次數(shù)處理下，玉米理論產(chǎn)量差異均達到顯著水平，表現(xiàn)為Zn30+50>Zn50>Zn30>CK處理；Zn30、Zn50和Zn30+50處理較CK處理產(chǎn)量分別增加5.92%、12.93%和15.47%。就產(chǎn)量構(gòu)成因素而言，不同處理間穗粒數(shù)、禿尖長和千粒質(zhì)量存在顯著差異；Zn30、Zn50和Zn30+50處理較CK處理穗粒數(shù)分別增加19.47、40.01和44.54；禿尖長分別下降 0.76、1.53和1.52 cm；千粒質(zhì)量分別增加 1.75%、3.63%和4.32%。Zn30+50處理較Zn30和Zn50處理穗粒數(shù)分別增加25.08和4.53，千粒質(zhì)量分別增加2.52%和0.66%，理論產(chǎn)量分別提高 9.01%和2.22%。

表3 不同噴鋅時期和次數(shù)處理下玉米的產(chǎn)量Table 3 Yield of maize under different Zn spraying time and frequencies

3 結(jié)論與討論

目前，鋅被認為是僅次于氮(N)、磷(P)、鉀(K)后的第四大產(chǎn)量限制因素[22]，玉米對鋅的反應(yīng)非常敏感[13]，缺鋅會影響玉米葉片的生長發(fā)育，減緩植株的生育進程，嚴(yán)重情況下會形成玉米花葉病，降低玉米的光合強度，產(chǎn)量性狀發(fā)育也會受到影響[23]。本試驗選取地點土壤有效鋅含量為 0.46 mg/kg，低于土壤缺鋅臨界值0.50 mg/kg[24]，玉米出苗后第140天時，各器官鋅濃度和鋅積累量表現(xiàn)為Zn30+50>Zn50>Zn30>CK處理，表明噴施鋅肥顯著提高了玉米各部位的鋅濃度和積累量。有研究表明，花后第5天噴鋅比拔節(jié)期噴鋅對小麥籽粒鋅濃度的影響更大[25]，本文結(jié)果與之相同，玉米出苗后第40天時，葉片鋅含量和鋅積累量表現(xiàn)為Zn30>Zn50處理；第60天時，表現(xiàn)為Zn50>Zn30處理，表明表明V12期噴鋅對植株鋅吸收和積累的促進作用優(yōu)于V8期噴鋅；第60天時，Zn50和Zn30+50處理處理葉片鋅含量顯著高于Zn30處理，但處理間差異不顯著，表明噴施時期對玉米鋅吸收的影響程度大于噴施次數(shù)。

Ranjbar等[26]指出施用鋅肥增加了小麥旗葉和谷物中鋅的含量，魏孝榮等[27]研究表明，通過施鋅，小麥各器官中鋅的含量和吸收顯著增加，同時產(chǎn)量也顯著提高。以上研究結(jié)果表明，較高的籽粒產(chǎn)量需要較高的鋅吸收量。同時，葉綠素的產(chǎn)生、果實數(shù)量和種子質(zhì)量均受作物體內(nèi)鋅含量的影響[28-31]。鋅參與植物體內(nèi)生長素的形成，是多種酶的組成成分，通過酶的作用對植物碳氮代謝產(chǎn)生相當(dāng)廣泛的影響[17]。糧食作物粒質(zhì)量受籽粒灌漿速率和持續(xù)時間影響[32]，適量施鋅可以促進玉米葉面積增大，增強葉片的光合作用及植株體內(nèi)的養(yǎng)分運輸能力[12]。本試驗中，噴鋅處理在各生育時期葉面積指數(shù)、葉綠素含量和硝酸還原酶活性均大于CK處理，且后期衰減速度也較緩。有研究表明，鋅肥與礦質(zhì)營養(yǎng)元素配施能有效促進玉米干物質(zhì)的積累，提高光合產(chǎn)物向生殖器官的分配能力[33-34]，有利于作物產(chǎn)量的形成[35-36]。本研究中，與CK相比，噴鋅處理提前進入干物質(zhì)積累高峰期，且Zn30、Zn50和Zn30+50處理最大干物質(zhì)積累速率較CK處理分別增加 12.03%、 15.54%和24.68%，可見噴鋅能夠顯著增加干物質(zhì)積累速率，提高玉米的干物質(zhì)積累量。噴鋅處理通過增加玉米干物質(zhì)積累、提高光合效率和硝酸還原酶活性，促進玉米灌漿，使籽粒更加飽滿增加了粒質(zhì)量。其中，Zn30、Zn50與Zn30+50處理千粒質(zhì)量較CK處理分別增加1.75%、 3.63%和4.32%，且Zn50和Zn30+50處理千粒質(zhì)量無顯著性差異，表明噴施時期對玉米粒質(zhì)量增加更關(guān)鍵。

施用鋅肥能夠影響玉米果穗發(fā)育，主要體現(xiàn)在調(diào)整玉米穗型和籽粒性狀[37-38]上。本研究中，Zn30和Zn50處理禿尖長較CK處理分別減少了0.76 cm和1.53 cm，禿尖減少有效增加玉米的穗粒數(shù)，進而提高玉米產(chǎn)量，表明V12期噴鋅相比在V8期噴鋅更有利于玉米生長和產(chǎn)量形成。噴鋅處理通過增加穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量顯著提高玉米產(chǎn)量，較CK處理平均增產(chǎn)11.44%，但不同噴鋅處理對玉米的增產(chǎn)效果不同；Zn30+50處理增產(chǎn)效果顯著高于Zn30和Zn50處理，產(chǎn)量分別較Zn30和Zn50處理提高了9.01%和2.22%，說明噴鋅兩次較噴鋅1 次對玉米產(chǎn)量更有促進作用，但結(jié)合生產(chǎn)成本問題，僅在適宜時期噴鋅1 次處理要優(yōu)于噴鋅2 次，表明在玉米V12期噴施是塔城地區(qū)鋅肥的最佳施用方式。