玉米幼苗缺氮磷钾锌铁症状表...叶绿素含量、生长特性的影响_雷玉明.pdf

2023.3 试验研究参考文献1赵玉琴，李成杰.四大怀药M.郑州:中原农民出版社，2004.2杨芳，徐秋芳.土壤微生物多样性研究进展J.浙江林业科技，2002,22（6）：39-55.3倪丹，方鸿国，王蓉，等.不同肥料配施对淮山药生长及品质的影响J.安徽农学通报，2018,24（23）:74-75.4吕亚慈.微生物菌肥对麻山药产量及品质的影响J.衡水学院学报，2018,20（3）：15-17.玉米是中国主要的高产粮食作物，2020年全国玉米播种面积达到4.1107hm2，是种植面积最大的谷物品种1。西北地区是我国重要的玉米产区，在保障粮食安全、饲用和工业原料方面具有重要意义2，提高玉米产量和品质是未来发展的主要目标。近年来，随河西走廊国家级玉米制种面积的扩大和相对集中管理，高标准农田整理范围和面积快速增长，造成连作障碍突出3、土壤养分失衡和供肥能力下降4、玉米田综合生产能力差5，给玉米高产稳产带来潜在风险。目前玉米制种田普遍采用膜下滴灌、“干播湿出”技术，有效地提高了玉米出苗率6，但是苗期沿用传统滴灌方式，滴水不滴肥或拔节后滴肥，造成幼苗叶色异常、植株矮小，形成弱苗，给种植企业、种植大户等带来损失，甚至引起许多生产纠纷。本文作者通过室内玉米幼苗缺素盆栽试验，探讨玉米幼苗缺素症出现的时间与幼苗叶绿素含量、生长特性间的相互关系，为确定河西走廊玉米制种田缺素症状诊断和“干播湿出”的滴灌滴肥时期提供理论依据和实践指导。玉米幼苗缺氮磷钾锌铁症状表现及对叶绿素含量、生长特性的影响摘要：采用营养砂培法，以兴垦10号为试验材料，设完全营养（CK）、缺N、缺P、缺K、缺Zn、缺Fe、缺NPKZnFe处理，研究玉米幼苗缺素症表现时间与叶绿素含量、生长特性间的相互关系。结果表明，各处理玉米幼苗缺素症出现时期有一定差异且症状显著，缺N、缺NPKZnFe处理3叶期显症，缺P、缺Zn、缺Fe处理4叶期显症，缺K处理5叶期显症；缺N、缺P、缺K、缺Zn、缺Fe及缺NPKZnFe处理玉米幼苗叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量范围分别在0.0500.435 mg/（gFW）、0.0210.360 mg/（gFW）、0.0711.018 mg/（gFW），显著低于对照，对叶绿素含量影响依次为缺NPKZnFe缺N缺Fe缺Zn缺P缺K；缺素处理株高、茎粗、根长、根重、植株总重显著低于对照，根冠比显著高于对照，缺NPKZnFe处理各性状相比对照差异极显著，其次缺N、缺Fe对株高、根长有影响，缺N、缺P、缺K对茎粗、根重、植株总重、根冠比影响显著。为判断玉米幼苗生长情况与施肥方案提供了依据，同时表明河西走廊国家级玉米制种田应注重苗期水肥滴灌管理。关键词：玉米幼苗；缺素症；叶绿素含量；生长特性基金项目：甘肃省教育厅2021年产业支撑计划项目（2021CYZC-53）。作者简介：雷玉明（1964-），男，硕士，教授，从事农作物植物保护研究。E-mail:zyymL雷玉明1，2，3马金4郑天翔1，2，3王丽娟1，2，3张琪5（1.河西学院农业与生态工程学院甘肃张掖734000；2.河西学院祁连山有害生物综合治理研究中心甘肃张掖734000；3.河西走廊特色资源利用重点实验室甘肃张掖734000；4.甘肃前进生物科技发展有限公司甘肃张掖734000；5酒泉市通盈种苗有限责任公司甘肃酒泉734000）92-试验研究 2023.31材料与方法1.1供试品种供试玉米品种为兴垦10号，由酒泉田旺玉米研究所提供。1.2营养液配制根据玉米生长对大量元素、微量元素的需求，分别称取一定量的营养盐，定容于1 L容量瓶中，配制成母液，再分别取一定量的母液定容于100 mL容量瓶中，配制成营养液（表1）。使用时将营养液与蒸馏水按照11.5的比例进行稀释浇灌。1.3试验设计试验设置完全营养、缺N、缺P、缺K、缺Zn、缺Fe、缺NPKZnFe元素营养液处理，以等量蒸馏水为对照（CK），每个处理设3个重复。以细砂为基质，在2 mm孔径下筛选，洗涤后置于搪瓷盘中，然后放入恒温干燥箱中于100105高温下烘3 h以上，称取300 g消毒后干沙子，将干沙子与45 mL蒸馏水拌匀，再将湿沙子分别装入13 cm19 cm5 cm发芽盒内，厚度以23 cm为宜。选取健康饱满的种子，将种子表面消毒后放入铺有吸水滤纸的发芽盒中，置于25光照发芽箱催芽，待长出2片真叶后去掉胚乳，将发芽幼苗移入砂培发芽盒，规格为10株/盒，再盖上1.52.0 cm的湿沙，盖上盒盖，每个处理3盒，共24盒，将发芽盒放入25光照发芽箱中培养。1.4幼苗管理发芽盒放入培养箱后，前3 d黑暗培养，第4天补光8 000 lx培养；第4天用土壤湿度计测定发芽盒内基质湿度，保持基质内湿度在14%16%，不足时喷水，培养7 d，每盒浇灌稀释后的营养液40 mL，每天保持发芽箱内相对湿度90%，不足时向箱内加湿，培养15 d。从第7天开始观察幼苗症状。1.5指标测定方法叶绿素含量采用乙醇丙酮法测定7。幼苗生物量测定方法：将培养15 d后的幼苗从发芽盒中倒出，先用水冲洗根部泥沙，再用吸水纸吸干外表水分，将幼苗放在白纸上，测定株高、茎粗、根数、根长、根重、植株总重、根冠比。1.6数据分析采用DPS 12.5分析软件进行Duncans差异性分析。2结果与分析2.1玉米幼苗缺素处理的症状表现缺N处理培养78 d，在玉米3叶期症状开始显现，初期叶片均匀呈浅绿或黄绿，第10天叶片从叶尖开始沿着中脉向叶片基部呈“V”字形枯黄扩展，第11天下部叶片从叶尖干枯，叶边缘仍保持绿色且略表1营养液配方药品名称用量（g/L）培养液完全营养缺N缺P缺K缺Zn缺Fe缺NPKZnFeCa（NO3）24H2O236.000.50.50.50.50.5KNO3102.000.50.50.50.5MgSO47H2O123.000.50.50.50.50.50.50.5KH2PO454.000.50.50.50.5KCl176.000.50.5CaCl2111.000.50.5NaH2PO448.000.5NaNO3170.000.5Na2SO471.00ZnSO47H2O5.570.50.50.50.50.5FeSO47H2O2.200.50.50.50.50.5H3BO42.860.10.10.10.10.10.10.1MnCl24H2O1.810.10.10.10.10.10.10.1CuSO45H2O0.080.10.10.10.10.10.10.1H2MoO4H2O0.090.10.10.10.10.10.10.193-2023.3 试验研究有卷曲，第14天下部23片叶干枯死亡，植株由下部叶片向上部扩展呈黄化症状。缺P处理在培养第9天时，玉米4叶期症状出现，幼苗下部叶片叶尖、叶缘出现紫红色，并向叶基开始扩展，叶片中肋扩展较快，第12天叶片仅有叶基保持绿色，其他部分变为紫红色，叶边缘开始卷曲，叶尖枯死。第14天幼苗上部叶片开始也出现相同症状。缺K处理在培养第11天，玉米5叶期症状出现，幼苗下部叶片从叶尖沿叶缘逐渐变黄，向叶基呈黄绿相间的条纹扩展，叶脉变黄，第13天叶尖变细且扭曲,第1天发黄叶片叶尖呈黄褐色干枯死亡，似烧焦状，上部叶片仍保持绿色。缺Zn处理在培养第8天，玉米4叶期症状出现，展开13片叶从叶尖和叶缘、叶基2/3处呈淡黄色或黄白色，第10天从叶尖叶缘开始沿叶脉出现黄白色条纹，叶缘白化速度较快，第12天叶尖、叶缘、叶基呈白化症，第14天叶尖变细而呈枯白色坏死，坏死区域不断向叶基扩展。缺Fe处理在培养第8天，玉米4叶期症状出现，新发第4片、3片叶失绿、黄化，第10天新发第5片叶继续失绿、黄化症，第12天第4片、3片叶的叶脉间失绿呈现黄绿相间的条纹状，叶脉保持绿色，第14天上部叶片黄化，下部叶片呈黄绿色。缺NPKZnFe处理在培养7天后，玉米3叶期出现症状，幼苗所有展开叶均匀褪绿，第9天新发叶出现褪绿症，幼苗上部3片叶缘呈紫红色，第12天叶片叶脉间出现黄绿相间条纹，叶脉呈“虚线状”的黄绿相间症状，第14天叶脉间出现黄绿相间症状转为黄白或黄枯色斑块，植株较其他处理矮小，叶片数少1片。2.2缺素对叶绿素含量的影响由表2可知，缺素处理玉米幼苗叶片中叶绿素a的含量均低于对照，6种缺素处理叶绿素a含量变化范围为0.0500.435 mg/（gFW），较对照处理减少47.86%94.00%。显著性测定表明，6种缺素处理间叶绿素a含量存在极显著差异。说明缺素处理对玉米幼苗叶绿素a含量影响表现为缺NPKZnFe缺N、缺Fe缺Zn缺P缺K，其中缺NPKZnFe对叶绿a含量影响最大。由表3可知，缺素处理玉米幼苗叶片中叶绿素b表2缺素处理对玉米幼苗叶片叶绿素a含量的影响处理叶绿素amg/（gFW）比CK减少（%）显著性测定0.05水平0.01水平缺N0.3380.3260.3140.32660.90eE缺P0.4010.3960.3980.39852.22cC缺K0.4430.4320.4290.43547.86bB缺Zn0.3550.3490.3480.35157.94dD缺Fe0.3310.3280.3250.32860.66eE缺NPKZnFe0.0580.0410.0510.05094.00fFCK0.8440.8450.8120.834-aA均值表3缺素处理对玉米幼苗叶片叶绿素b含量的影响处理叶绿素bmg/（gFW）比CK减少（%）显著性测定0.05水平0.01水平缺N0.1820.1680.1450.16565.72eE缺P0.2530.2610.2680.26145.84bB缺K0.2740.2770.2730.27542.94bB缺Zn0.2120.2110.2130.21255.96cC缺Fe0.1760.1650.1610.16765.24dD缺NPKZnFe0.0220.0210.0190.02195.71fFCK0.4810.4880.4750.481-aA均值94-试验研究 2023.3表4缺素处理对玉米幼苗叶片叶绿素含量的影响处理叶绿素mg/（gFW）比CK减少（%）显著性测定0.05水平0.01水平缺N0.5200.4940.4590.49162.66eE缺P0.6540.6570.6660.65949.89cC缺K0.7170.7090.7020.70946.06bB缺Zn0.5670.5600.5610.56357.21dD缺Fe0.5070.4930.4860.49562.33eE缺NPKZnFe0.0800.0620.0700.07194.63fFCK1.3251.3331.2871.315-aA均值表5缺素处理对玉米幼苗生长状态的影响处理株高（cm）茎粗（cm）根数（根）根长（cm）根重（g）总重（g）根冠比缺N12.3fF0.228cC12.0cdCD10.60cC0.51cC1.35eF0.61bB缺P13.4dD0.231cC11.0deDE11.60bB0.50cC1.51dD0.50cC缺K14.7bB0.229cC10.0efEF9.80eF0.51cC1.49eD0.52cC缺Zn13.9cC0.236bB14.0abAB10.10dE0.53bB1.73cC0.44dD缺Fe12.9eE0.239bB13.0bcBC10.40cD0.54bB1.77bB0.44dD缺NPKZnFe10.3gG0.208dD9.0fF8.50fG0.49dD1.19gF0.70aACK25.7aA0.237aA15.0aA15.70aA1.01aA3.67aA0.38dD的含量均低于对照，6种缺素处理叶绿素b含量变化范围为0.0210.360 mg/（gFW），较对照处理减少42.94%95.71%。显著性测定表明，缺P、缺K处理间叶绿素b含量无差异性，其余4种缺素处理间叶绿素b含量存在极显著差异性。说明缺素处理对玉米幼苗叶绿素b含量影响表现为缺NPKZnFe缺N缺Fe缺Zn缺P、缺K，缺NPKZnFe处理对叶绿素b含量影响最大。由表4可知，缺素处理玉米幼苗叶片中叶绿素总含量均低于对照，6种缺素处理叶绿素总含量变化范围为0.0711.018 mg/（gFW），较对照处理减少46.06%94.63%。缺P、缺K处理叶绿素总含量差异显著，其他4个缺素处理间叶绿素总含量存在极显著差异。缺NPKZnFe处理玉米幼苗叶片叶绿素总含量的变化规律与叶绿素a、叶绿素b一致，仅为0.071 mg/（gFW），叶绿素a/b比值为2.419，为最大。2.3缺素对玉米幼苗生物量的影响由表5可知，缺素处理玉米幼苗株高均低于对照，6种处理株高变化范围为15.322.6 cm，株高低于对照11.28%41.25%。缺P、缺K处理株高较对照降低16.73%17.90%，处理间无差异性，其他处理间差异极显著，说明缺素处理对玉米株高影响表现为缺NPKZnFe缺N缺P、缺K缺Zn缺Fe，缺NPKZnFe对株高影响最大；缺素处理对玉米幼苗期叶片数影响较小，仅缺NPKZnFe处理较其他处理少1片叶，其他叶片数保持一致。缺素处理玉米幼苗茎粗均低于对照，6个处理茎粗变化范围为0.2080.239 cm，茎粗低于对照3.25%15.04%。缺Zn、缺Fe处理茎粗较对照降低3.25%3.66%，缺N、缺P、缺K处理茎粗较对照降低6.10%6.91%，处理间无差异性，缺NPKZnFe处理间差异极显著，说明缺NPKZnFe处理对玉米茎粗影响最大；6个缺素处理玉米幼苗较对照根数减少25根、根长减少4.89.2 cm、根重减少0.480.64 g、总重减少1.802.54 g，根冠比值较对照高0.040.17。6种缺素处理根冠比与对照相比差异极显著，缺P、缺K、缺Zn、缺Fe处理间根冠比无差异，说明缺NPKZnFe处理对玉米幼苗根冠比影响最大，其次为缺N处理，其他处理对幼苗根冠比影响效果一致。3讨论与结论试验表明，玉米幼苗缺NPKZnFe的叶色变化规律与前人报道的大多数植物的研究结果一致，杨丽95-2023.3 试验研究娟8等证实玉米缺素症状在表现程度上有差别。本试验发现玉米幼苗缺素症状出现时间和幼苗叶龄存在差异，缺N、NPKZnFe处理培养第7天时3叶1心症状显现，缺Zn、缺Fe处理培养第8天时4叶1心症状显现，缺P处理培养第9天时4叶1心症状显现，缺K处理培养第11天时5叶1心症状显现。本试验缺N症状出现时期和幼苗叶龄与谷守芹等9的研究结果一致，与黄鑫等10报道的4叶1心、杨丽娟8报道的5叶1心相比幼苗缺N症状出现的叶龄提前12片叶；缺P、缺Zn症状出现的叶龄与黄鑫等10的试验结果一致，与曹敏建等11、王景安等12报道的玉米培养20 d后缺P、缺Zn症出现时间相比存在显明差异。分析认为存在差异的原因在于培养方法、光照与温湿度管理、选择品种等的不同，至目前尚缺乏统一缺素症培养的观察标准。本试验证实玉米幼苗缺NPKZnFe、缺N症状出现较早，缺Zn症、缺Fe症出现时间居中，缺K症最晚。因此，针对西北春玉米区水肥一体滴灌技术的推广应用，利用上述缺素症出现时间和幼苗叶龄指标在玉米35叶期对缺素症做出准确判断，为玉米幼苗期肥水管理采取及时补救措施提供理论依据，对指导施肥方案制定具有一定的实用价值。黄鑫10等通过对玉米杂交种甜研3号幼苗进行缺不同元素的无土栽培处理，结果表明缺不同元素的植株叶绿素含量均明显低于完全营养液培养的植株，这与本试验结果相吻合。孙甜甜13、王妍14分别对玉米幼苗缺N、缺P、缺K和缺Zn、缺Fe对叶绿素含量和组成进行测定，试验显示玉米幼苗叶片叶绿素含量对缺N、缺Fe敏感，缺P、缺Zn对老叶影响大，缺Fe对新叶影响大，与本试验缺N、缺Fe叶绿素含量和叶绿素a/b较低，以及缺P、缺Zn、缺Fe症的观察结果一致，试验发现玉米幼苗缺NPKZnFe叶绿素含 量 最 低，叶 绿 素 组 成 变 化 显 著，证 实 了 缺NPKZnFe、缺N、缺Fe严重抑制叶绿素a、叶绿b的合成。因此，可以通过玉米幼苗叶色和叶绿素含量变化诊断玉米苗期缺素症，作为田间施肥的依据。本试验结果表明，玉米幼苗缺N、缺P、缺K、缺Zn、缺Fe、缺NPKZnFe株高、根数、根长、根干重、整株干重均显著低于全营养处理，根冠比显著大于全营养处理，这一规律与杨丽娟8等、孙甜甜13、王妍14的研究结果一致，与王景安12等研究的缺锌对不同玉米品种株高、地上茎叶、根干重影响规律相吻合。候丽丽15等的研究表明，N、P、K肥对玉米苗期株高无影响，这与本试验缺N、P、K对玉米幼苗株高有显著影响的结果不符，候丽丽15等试验采用的土壤类型为灰钙土，其养分特性富钾少磷缺氮16，配施K肥对株高影响较小，配施氮磷肥对株高效应凸显，是造成2个试验结果存在差异的主要原因。N、P、K、Zn、Fe作为玉米生长发育不可缺少的营养元素，对植株的影响不是简单的加和作用，而是复杂的交互效应17，本试验中仅考虑单一元素对玉米幼苗生长特性和叶绿素含量的影响，继续开展多元素相互作用的试验研究，为玉米苗期平衡施肥提供理论依据。参考文献1渠红颖,李俊.粮食安全视角下的玉米贸易问题及对策研究J.湖北农业科学,2022,61（6）:212-216.2乔远,杨欢,雒金麟,等.西北地区玉米生产投入及生态环境风险评价J.中国农业科学,2022,55（5）:962-967.3李永刚,王丽艳,张思奇,等.玉米连作障碍主要因子对苗期玉米生长影响的初步分析J.东北农业科学,2017,42（2）:27-31.4郭世乾,崔增团,师伟杰,等.氮、磷、钾及其配施对制种玉米养分吸收利用的影响J.干旱地区农业研究,2020,38（2）:221-226.5王洪君,王楠,栾天浩,等.吉林省西部土地整理后N、P、K及中微肥S、Zn调控对玉米产量的影响J.农学学报,2015,5（4）:48-516解艳玲,陈萍,卜建华.玉米“干播湿出”首次滴水量研究J.农业科学研究,2010,40（2）:48-51.7陈晓勋,王晓峰.植物生理学实验指导M.广州:华南理工大学出版社,2015.8杨丽娟,李贵琴,桂明珠,等.玉米缺素症状的研究J.玉米科学,2000,8（2）:75-79.9谷守芹,滕忠才,岳明,等.玉米缺氮的早期诊断方法研究J.保定师范专科学校学报,2006,19（2）:22-24.10黄鑫,王磊,李成,等.玉米幼苗缺素症关系研究J.东北农业大学学报,2004,35（2）:272-275.11曹敏建,戴俊英,贾方伟,等.玉米苗期磷锌营养研究J.土壤通报,1992,23（4）:165-167.12王景安,张福锁.缺锌与低锌对玉米苗期生长发育的影响J.土壤肥料,1995,（5）:18-19.13孙甜甜.用叶绿素荧光技术快速判断小麦、玉米大量元素缺乏症D.曲阜：曲阜师范大学,2012,4.14王妍.微量元素缺乏时小麦、玉米的叶绿素荧快照荧光动力学特征的比较D.曲阜：曲阜师范大学,2013.15候丽丽,王伟,崔新菊,等.氮磷钾肥对玉米农艺性状、叶绿素及产量的影响J.天津农业科学,2021,27（5）:8-11,15.16关钰,褚贵新.新疆生产建设兵团第四师黑钙土土壤肥力特征与演化J.石河子大学学报（自然科学版）,2018,36（3）:337-344.17樊叶,樊琳琳,薛兵东,等.氮钾肥配施对辽东南地区玉米生长及氮素积累的影响J.河北农业大学学报,2019,42（1）:8-13.96-