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作物杂志,2024, 第3期: 223–230 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.03.030

所属专题： 玉米专题

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

叶面喷施钙肥对春玉米茎秆抗倒伏特性与产量形成的影响

徐荣琼1(), 张翼飞1,2,3(), 杜嘉瑞1, 尹雪巍1, 杨克军1(), 孙逸珊1, 李泽松1, 李桂彬1, 陆雨欣1, 刘海晨1, 李伟庆1, 李佳宇1   

  1. 1黑龙江八一农垦大学农学院/黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室，163319，黑龙江大庆
    2农业农村部东北平原农业绿色低碳重点实验室，163319，黑龙江大庆
    3北大荒现代农业产业技术省级培育协同创新中心，163319，黑龙江大庆
  • 收稿日期:2023-03-08 修回日期:2023-05-19 出版日期:2024-06-15 发布日期:2024-06-18
  • 通讯作者: 杨克军，主要从事寒地作物高产高效理论栽培技术研究，E-mail：byndykj@163.com；张翼飞，主要从事寒地作物高产高效理论栽培技术研究，E-mail：byndzyf@163.com
  • 作者简介:徐荣琼，主要从事寒地作物高产高效栽培技术研究，E-mail：1536698150@qq.com
  • 基金资助:
    黑龙江省应用技术研究与开发计划(GA20B102);国家重点研发计划(2017YFD0300302-04);黑龙江省普通高等学校青年创新人才培养计划项目(UNPYSCT-2020037);黑龙江省博士后面上经费(LBH-Z19196);研究生创新科研项目(YJSCX2021-NXY16)

Effects of Foliar Spraying Calcium Fertilizer on Lodging Resistance and Yield Formation of Spring Maize

Xu Rongqiong1(), Zhang Yifei1,2,3(), Du Jiarui1, Yin Xuewei1, Yang Kejun1(), Sun Yishan1, Li Zesong1, Li Guibin1, Lu Yuxin1, Liu Haichen1, Li Weiqing1, Li Jiayu1   

  1. 1College of Agronomy, Heilongjiang Bayi Agricultural University / Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Modern Agricultural Cultivation and Crop Germplasm Improvement, Daqing 163319, Heilongjiang, China
    2Key Laboratory of Low Carbon Green Agriculture in Northeast Plain, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Daqing 163319, Heilongjiang, China
    3Heilongjiang Province Cultivating Collaborative Innovation Center for Beidahuang Modern Agricultural Industry Technology, Daqing 163319, Heilongjiang, China
  • Received:2023-03-08 Revised:2023-05-19 Online:2024-06-15 Published:2024-06-18

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3

PDF (PC)

51

摘要：

为探究叶面喷施钙肥对玉米茎秆抗倒伏性能及产量形成的调控作用机制，选用盆栽试验，以玉米品种先玉335为供试材料，分别设置0（LCK）、3（LC1）、6（LC2）、9（LC3）和12 g/L（LC4）5个钙浓度处理，于玉米拔节期进行叶面喷施。结果表明，与LCK相比，LC2处理可显著降低玉米穗位高和重心高度，拔节期喷施适量钙肥（LC2和LC3）显著增加了茎秆基部抗折力和穿刺强度。叶面施钙可促进硬皮组织和维管束的发育，并且能显著提高玉米第3节间茎秆可溶性糖、纤维素和半纤维含量，且均在LC3处理下达最大值。叶面喷施LC2~LC4水平的钙肥也可明显提升玉米籽粒产量，其中LC2穗行数最大，为16.35，LC3处理百粒重最高，达31.36 g。从玉米茎秆的各项抗倒伏性能指标、茎秆化学成分及籽粒产量构成等综合表现来看，玉米叶片喷施钙肥最佳浓度范围为6~9 g/L，可以有效缩短基部节间长度，降低穗位高，促使玉米重心高度下移，同时优化茎秆中的氮、钾含量和纤维结构，促进维管束的发育，有效提高节间密度和充实度，进而提升茎秆机械强度，同时也能促进果穗发育，增加穗行数和百粒重和玉米产量。

关键词: 玉米, 钙肥, 叶面喷施, 抗倒伏特性, 产量

Abstract:

This study employed a pot experiment to investigate the mechanism governing the lodging resistance of maize stalk and yield creation by adding calcium fertilizer on leaf surface. The test material was maize variety Xianyu 335, and five calcium concentration were established, namely 0 (LCK), 3 (LC1), 6 (LC2), 9 (LC3) and 12 g/L (LC4), respectively. Foliar spraying was applied at maize jointing stage. The results showed that compared with LCK, LC2 treatment could significantly reduce the ear height and center of gravity height of maize, and spraying appropriate amount of calcium fertilizer (LC2 and LC3) at jointing stage significantly increased the breaking strength and puncture strength of stem base. Foliar calcium application could promote the development of crusty tissue and vascular bundle, and significantly increase the contents of soluble sugar, cellulose and hemicellulose in the 3rd internode stem of maize, which reached the maximum under LC3 treatment. Foliar application of calcium fertilizer at LC2-LC4 levels could also significantly increase maize grain yield, in which the maximum number of rows per ear of LC2 was 16.35, and the maximum 100-grain weight of LC3 treatment was 31.36 g. According to the comprehensive performance of lodging resistance indexes, chemical composition of stems and grain yield composition of maize, the optimal range of calcium fertilizer concentration of maize leaves was 6-9 g/L, which could effectively shorten the internode length of the base, reduce the ear height, lower the gravity height of the center of maize, optimize the contents of nitrogen and potassium in stems and fiber structure, and promote the development of vascular bundle and effectively increase the internode density and fullness, which could enhance the mechanical strength, additionally, it could promote ear development, increase the number of rows per ear, 100-grain weight, and yield.

Key words: Maize, Calcium fertilizer, Foliar spraying, Lodging resistance characteristics, Yield

图1

叶面喷施不同水平钙肥下的玉米株高、穗位高、重心高度 不同小写字母表示在0.05水平差异显著，下同。

表1

不同钙肥处理下基部第3节节间形态结构特征

处理
Treatment		 节间长度
Internode length (cm)		 茎粗
Stem diameter (cm)		 茎壁厚度
Culm wall thickness (mm)		 截面面积
Area of cross section (cm2)		 截面扁平率
Oblateness
LCK 15.00±1.21a 2.093±0.059b 0.188±0.015b 3.42±0.11a 0.154±0.006a
LC1 13.09±1.19b 2.128±0.105ab 0.195±0.008b 3.54±0.37a 0.153±0.016a
LC2 11.64±1.12c 2.212±0.159a 0.218±0.018a 3.84±0.57a 0.153±0.007a
LC3 11.64±0.75c 2.189±0.123a 0.200±0.007b 3.75±0.42a 0.141±0.013a
LC4 12.93±1.03b 2.159±0.161ab 0.187±0.013b 3.65±0.55a 0.156±0.011a

表2

不同钙肥处理下玉米基部第3节间与茎秆的力学特性

处理
Treatment		 抗折力
Breaking
resistance (N)		 穿刺强度
Puncture strength
(N/mm2)		 秆型指数
Stem index
(%)		 弯曲力矩
Bending moment
(g·cm)		 断面模数
Section modulus
(mm3)		 弯曲应力
Bending stress
(g·cm)		 抗断弯矩
Breaking moment
(g·cm)
LCK 717.24±69.46c 79.86±5.87d 0.74±0.00ab 248 980.83±19 864.75a 658.75±49.44c 152.93±15.46d 179 310.00±17 364.56c
LC1 712.80±183.68c 99.02±7.07c 0.71±0.05b 235 151.97±3003.29ab 731.72±93.78c 257.09±32.09c 178 200.00±14 934.23c
LC2 830.96±79.52b 125.08±5.76a 0.76±0.03a 220 496.64±2364.53bc 874.86±125.14a 317.99±22.27b 241.0.00±17 696.14a
LC3 892.76±104.58ab 114.10±10.41b 0.76±0.02a 211 908.57±18 112.93cd 796.81±85.41ab 322.46±24.23b 223 190.00±14 848.67ab
LC4 964.72±240.06a 91.88±5.16c 0.73±0.04ab 202 756.04±2496.15d 729.47±129.67bc 392.02±16.66a 207 740.00±19 879.96b

图2

不同水平钙肥下玉米基部第3节间氮、磷、钾含量

图3

不同水平钙肥下玉米基部第3节间可溶性糖、纤维素、半纤维素含量

表3

不同水平钙肥下玉米茎秆显微结构的量化参数

处理
Treatment		 硬皮组织厚度
Stem wall thickness (mm)		 皮层厚度
Cortex thickness (μm)		 大维管束数目
Number of big vascular bundles		 小维管束数目
Number of small vascular bundles
LCK 0.75±0.02c 53.59±2.05d 142.3±3.3c 198.7±14.3d
LC1 0.77±0.02bc 64.78±2.77c 190.5±20.7b 268.8±18.8c
LC2 1.07±0.13a 80.09±1.02b 208.7±7.3a 293.8±13.8ab
LC3 0.89±0.06bc 85.42±3.14a 223.7±6.9a 301.3±3.2a
LC4 0.81±0.06c 87.89±0.09a 188.2±4.1c 275.9±3.9bc

图4

不同水平钙肥下玉米茎秆显微结构的变化

表4

不同水平钙肥对玉米茎秆中央大维管束显微结构的量化参数

处理
Treatment		 韧皮部面积
Area of phloem (mm2)		 木质部面积
Area of xylem (mm2)		 大维管束平均面积
Area of big vascular bundles (mm2)		 维管束内厚壁细胞厚度
Vascular bundles sheath thickness (μm)
LCK 0.0347±0.0019c 0.0155±0.0018b 0.0502±0.0033c 51.34±3.92c
LC1 0.0421±0.0051b 0.0259±0.0020a 0.0680±0.0060b 56.72±3.29b
LC2 0.0442±0.0045ab 0.0263±0.0016a 0.0705±0.0049ab 62.73±3.69a
LC3 0.0502±0.0044a 0.0281±0.0017a 0.0783±0.0054a 57.01±1.54b
LC4 0.0414±0.0033b 0.0267±0.0035a 0.0682±0.0072b 50.93±3.90c

图5

不同水平钙肥下玉米茎秆中央大维管束显微结构的变化

表5

不同水平钙肥下玉米的籽粒产量及其构成因素

处理
Treatment		 穗行数
Row number
per ear		 行粒数
Kernel
number
per row		 百粒重
100-grain
weight
(g)		 籽粒产量
（g/株）
Grain yield
(g/plant)
LCK 15.60±0.10b 35.13±0.85a 27.76±1.07c 152.13±5.58bc
LC1 15.53±0.20b 36.40±0.75a 29.61±0.68b 167.38±7.13b
LC2 16.35±0.25a 36.15±0.55a 29.87±0.40b 176.55±5.07a
LC3 16.10±0.31ab 36.35±0.15a 31.36±0.49a 183.53±3.98a
LC4 15.67±0.58b 36.90±1.60a 29.51±0.21b 170.63±12.79b
[1] 李保国, 刘忠, 黄峰, 等. 巩固黑土地粮仓保障国家粮食安全. 中国科学院院刊, 2021, 36(10):1184-1193.
[2] 明博, 谢瑞芝, 侯鹏, 等. 2005-2016年中国玉米种植密度变化分析. 中国农业科学, 2017, 50(11):1960-1972.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.11.002
[3] 靳英杰, 李鸿萍, 安盼盼, 等. 玉米抗倒性研究进展. 玉米科学, 2019, 27(2):94-98,105.
[4] 安英辉, 张健, 王国庆. 2015年黑龙江部分地区玉米倒伏原因及预防措施. 中国种业, 2016(4):36-37.
[5] 王怀鹏, 张翼飞, 杨克军, 等. 硅肥不同喷施浓度对玉米抗倒伏性能及产量构成的调控效应. 玉米科学, 2020, 28(3):111-118.
[6] Sposaro M M, Chimenti C A, Hall A. Root lodging in sunflower. Variations in anchorage strength across genotypes, soil types, crop population densities and crop developmental stages. Field Crops Research, 2008, 106(2):179-186.
[7] 吴琼, 杨克军, 张翼飞, 等. 不同基因型玉米耐密植抗倒性分析及其鉴定指标的筛选. 玉米科学, 2017, 25(6):79-86.
[8] 薛军, 李璐璐, 谢瑞芝, 等. 倒伏对玉米机械粒收田间损失和收获效率的影响. 作物学报, 2018, 44(12):1774-1781.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2018.01774
[9] 袁承志, 陈坦, 张振, 等. 不同养分环境下钙添加对柏木家系苗木生长和根系发育的影响. 应用与环境生物学报, 2020, 26(5):1161-1168.
[10] 周双云, 蒋晶, 高龙燕, 等. 不同浓度CaCl2对盐胁迫下巴西蕉幼苗生理的影响. 应用与环境生物学报, 2014, 20(3):449-454.
[11] Gifford J, Walsh M, Vogel H. Structures and metal-ion-binding properties of the Ca2+-binding helix-loop-helix EF-hand motifs. The Biochemical Journal, 2007, 405(2):199-221.
[12] Hepler P K, Winship L J. Calcium at the cell wall-cytoplast interface. Journal of Integrative Plant Biology, 2010, 52(2):147-160.
doi: 10.1111/j.1744-7909.2010.00923.x
[13] 邓文. 施硅、 钙、氮、有机肥与覆膜旱作对水稻抗倒性及产量的影响. 长沙: 湖南农业大学, 2009.
[14] Li C Z, Tao J, Zhao D Q, et al. Effect of calcium sprays on mechanical strength and cell wall fractions of herbaceous peony (Paeonia lactiflora pall.) inflorescence stems. International Journal of Molecular Sciences, 2012, 13(4):4704-4713.
[15] 殷静. 大豆茎倒伏突变体基因定位、转录组测序及2个木质素合成基因的克隆研究. 南京: 南京农业大学, 2013.
[16] Tang Y H, Zhao D Q, Meng J S, et al. EGTA reduces the inflorescence stem mechanical strength of herbaceous peony by modifying secondary wall biosynthesis. Horticulture Research, 2019, 6(1):1302-1314.
[17] 张磊, 王玉峰, 陈雪丽, 等. 硅钙肥在玉米上的应用效果研究. 黑龙江农业科学, 2011, 205(7):48-50.
[18] 边大红, 刘梦星, 牛海峰, 等. 施氮时期对黄淮海平原夏玉米茎秆发育及倒伏的影响. 中国农业科学, 2017, 50(12):2294-2304.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.12.010
[19] 崔海岩, 靳立斌, 李波, 等. 遮阴对夏玉米茎秆形态结构和倒伏的影响. 中国农业科学, 2012, 45(17):3497-3505.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2012.17.005
[20] 鲍士旦. 土壤农化分析. 北京: 中国农业出版社, 2000.
[21] 高俊凤. 植物生理学实验指导. 北京: 高等教育出版社, 2006.
[22] 熊素敏, 左秀凤, 朱永义. 稻壳中纤维素、半纤维素和木质素的测定. 粮食与饲料工业, 2005(8):40-41.
[23] 杨可攀, 顾万荣, 李丽杰, 等. DCPTA和ETH复配剂对玉米茎秆力学特性及籽粒产量的影响. 核农学报, 2017, 31(4):809-820.
doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2017.04.0809
[24] 刘仲秋, 刘馨惠, 卞城月, 等. 秸秆覆盖条件下宽幅精播冬小麦茎秆抗倒性研究. 灌溉排水学报, 2016, 35(1):6-10.
[25] 吴晓然, 张巫军, 伍龙梅, 等. 超级杂交籼稻抗倒能力比较及其对氮素的响应. 中国农业科学, 2015, 48(14):2705-2717.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.14.003
[26] 薛军, 王克如, 谢瑞芝, 等. 玉米生长后期倒伏研究进展. 中国农业科学, 2018, 51(10):1845-1854.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.10.004
[27] 晏小凤, 汤雯雯, 周玉姝, 等. 玉米倒伏研究进展及应对倒伏的措施. 山东农业科学, 2022, 54(10):153-160.
[28] 刘文彬, 冯乃杰, 张盼盼, 等. 乙烯利和激动素对玉米茎秆抗倒伏和产量的影响. 中国生态农业学报, 2017, 25(9):1326-1334.
[29] 王娜, 李凤海, 王志斌, 等. 不同耐密型玉米品种茎秆性状对密度的响应及与倒伏的关系. 作物杂志, 2011(3):67-70.
[30] Pellerin S, Trendel R, Duparque A. Relationship between morphological characteristics and lodging susceptibility of maize (Zea mays L.). Agronomie, 1990, 10(6):439-446.
[31] Novacek M J, Mason S C, Galusha T D, et al. Twin rows minimally impact irrigated maize yield, morphology, and lodging. Agronomy Journal, 2013, 105:268-276.
[32] 翁萌萌. 不同玉米品种茎秆特性及其与抗倒性关系研究. 郑州: 河南农业大学, 2016.
[33] 邓文, 青先国, 蒲熙, 等. 施钙对超级杂交稻抗倒性的影响. 生态学杂志, 2009, 28(4):632-637.
[34] 魏凤珍, 李金才, 王成雨, 等. 氮肥运筹模式对小麦茎秆抗倒性能的影响. 作物学报, 2008, 34(6):1080-1085.
[35] 袁志华, 李英骏, 张均, 等. 磷钾肥配施对小麦茎秆力学特性的影响. 农业工程学报, 2010, 26(4):147-150.
[36] 杨艳华, 朱镇, 张亚东, 等. 水稻不同生育期茎秆生化成分的变化及其与抗倒伏能力的关系. 植物生理学报, 2011, 47(12):1181-1187.
[37] Miao W, Li F C, Lu J C, et al. Biochar application enhanced rice biomass production and lodging resistance via promoting co-deposition of silica with hemicellulose and lignin. Science of the Total Environment, 2023, 855:158818.
[38] Liebhardt W C, Murdock J T. Effect of potassium on morphology and lodging of corn. Agronomy Journal, 1965, 57(4):325-328.
[39] 李波, 张吉旺, 崔海岩, 等. 施钾量对高产夏玉米抗倒伏能力的影响. 作物学报, 2012, 38(11):2093-2099.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2012.02093
[40] 顾学花, 孙莲强, 高波, 等. 施钙对干旱胁迫下花生生理特性、产量和品质的影响. 应用生态学报, 2015, 26(5):1433-1439.
[41] 于天一, 郑亚萍, 邱少芬, 等. 酸化土壤施钙对不同花生品种(系)钙吸收、利用及产量的影响. 作物杂志, 2021(4):80-85.
[42] 孙义祥, 袁嫚嫚, 邬刚. 不同土壤肥力水平下钙对水稻专用肥增产效应的影响. 中国农学通报, 2014, 30(9):77-81.
[43] 杨丽颖, 文翠梅. 水稻应用速效钙效果研究. 北方水稻, 2011, 41(2):66,70.
[44] 尹雪巍, 张翼飞, 杨克军, 等. 不同施钙水平对松嫩平原西部玉米干物质积累、产量及品质的影响. 玉米科学, 2020, 28(3):155-162.
[1] 郭海斌, 张军刚, 王文文, 薛志伟, 许海涛, 冯晓曦, 王斌功, 王成业. 夏玉米光合特性、根系生长和产量对砂姜黑土深松增密的响应[J]. 作物杂志, 2024, (3): 109–118
[2] 刘跃, 贾永红, 于月华, 张金汕, 王润琪, 李丹丹, 石书兵. 北疆氮肥运筹对花生生长发育、产量及品质的影响[J]. 作物杂志, 2024, (3): 119–126
[3] 张素瑜, 岳俊芹, 李向东, 靳海洋, 任德超, 杨明达, 邵运辉, 王汉芳, 方保停, 张德奇, 时艳华, 秦峰, 程红建. 施氮对郑麦366光合速率、花后干物质积累及产量的影响[J]. 作物杂志, 2024, (3): 127–132
[4] 夏玉兰, 王德勋, 赵园园, 范志勇, 李娟, 王阁, 赵志豪, 史宏志. 钾肥用量和追肥时期对抗黑胫病红花大金元烟叶化学成分及产量和质量的影响[J]. 作物杂志, 2024, (3): 133–140
[5] 陈碧伟, 鞠玺凯, 孙一鸣, 李清华, 刘庆, 曾路生. 不同时期干旱对淀粉型甘薯产量形成及淀粉糊化特性的影响[J]. 作物杂志, 2024, (3): 141–147
[6] 易琴, 黄苗, 杨国涛, 胡运高, 陈虹, 王学春. 有机无机肥配施对四川地区油菜产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2024, (3): 163–167
[7] 张林, 武文明, 周登峰, 彭晨, 王世济. 设施栽培鲜食玉米“彩甜糯100”生长和产量对秋季播期的响应[J]. 作物杂志, 2024, (3): 175–179
[8] 李智, 郭晓霞, 黄春燕, 菅彩媛, 田露, 韩康, 任霄云, 任惠敏, 张鹏, 刘佳, 孔德娟, 王珍珍, 苏文斌. 浅埋滴灌条件下氮肥基追比对甜菜生长、产量和含糖率的影响[J]. 作物杂志, 2024, (3): 186–191
[9] 欧昆鹏, 王学礼, 王艳, 何明慧, 黄廉康, 郑德波, 林茜. 氮、磷、钾肥不同配比对粉葛光合特性及产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2024, (3): 216–222
[10] 罗元凯, 李染秋, 李宜蒙, 唐维, 刘亚菊. 栽插密度和EBR浓度对甘薯鲜薯产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2024, (3): 231–237
[11] 李佳奇, 史建国, 陈启航, 常风云, 段义忠, 柴乖强, 贾磊, 陈涛. 陕北风沙草滩区覆膜对玉米根际土壤微生物群落的影响[J]. 作物杂志, 2024, (3): 238–246
[12] 谢章书, 谢学方, 周成轩, 许豆豆, 李佳芮, 屠小菊, 刘爱玉, 李飞, 巩养仓, 贺云新, 魏尚职, 吴碧波, 周仲华. 一种新型棉花种子球化技术及其对棉花出苗、产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2024, (3): 257–264
[13] 卿晨, 刘正学, 李彦杰. 转录组测序分析干旱胁迫下复合微生物菌肥对玉米幼苗抗旱性的影响[J]. 作物杂志, 2024, (3): 32–39
[14] 马红珍, 许海涛, 王月, 冯晓曦, 许波, 张军刚, 郭海斌, 王友华. 基于苞叶表型性状的玉米自交系遗传多样性及遗传距离分析[J]. 作物杂志, 2024, (3): 54–63
[15] 胡晴园, 公丹, 潘晓威, 王素华, 王丽侠. 国家食用豆产业技术体系2019-2021年普通豇豆新品种（系）联合鉴定分析[J]. 作物杂志, 2024, (3): 76–81
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