作物杂志,2025, 第6期: 112–120 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2025.06.014

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

新型化控组合对玉米光合性能和产量提升的影响

王志1,2(), 周文丽1,2, 赵耀2, 刘正2, 李从锋2(), 张仁和1()   

  1. 1 西北农林科技大学农学院, 712199, 陕西杨凌
    2 中国农业科学院作物科学研究所/作物基因资源与育种国家重点实验室, 100081, 北京
  • 收稿日期:2025-02-05 修回日期:2025-04-21 出版日期:2025-12-15 发布日期:2025-12-12
  • 通讯作者: 张仁和,主要从事玉米丰产高效栽培调控技术途径研究,E-mail:zhangrenhe@nwsuaf.edu.cn;李从锋为共同通信作者,主要从事玉米高产高效栽培理论与技术研究,E-mail:licongfeng@caas.cn
  • 作者简介:王志,主要从事玉米栽培生理研究,E-mail:2021634384@qq.com
  • 基金资助:
    “十四五”国家重点研发计划(2023YFD2301702);国家玉米产业技术体系项目(CARS-02)

Effects of New Chemical Control Combinations on Photosynthetic Performance and Yield Improvement of Maize

Wang Zhi1,2(), Zhou Wenli1,2, Zhao Yao2, Liu Zheng2, Li Congfeng2(), Zhang Renhe1()   

  1. 1 College of Agriculture, Northwest A & F University, Yangling 712199, Shaanxi, China
    2 Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences / State Key Laboratory of Crop Gene Resources and Breeding, Beijing 100081, China
  • Received:2025-02-05 Revised:2025-04-21 Online:2025-12-15 Published:2025-12-12

摘要:

增加种植密度提高了玉米(Zea mays L.)产量,但加剧了倒伏风险;喷施乙烯利可增强玉米倒伏抗性,却对产量存在不利影响。为进一步提高产量,于2023-2024年,以郑单958为材料,设置清水(CK)、乙烯利(ETH)、增效剂(胺鲜酯+二氢卟吩铁,CAD)和组合化控(PHS)4种调控方式,测定光合特性、干物质积累与分配及产量相关指标,探索了新型调节剂二氢卟吩铁复配增效剂与乙烯利配施对玉米光合性能和产量的影响。结果表明,与CK处理相比,ETH处理下玉米的光合势、净光合速率(Pn)和成熟期干物质积累量分别下降25.70%、13.93%和8.54%,穗粒数下降9.00%,千粒重没有明显变化,最终导致产量下降11.07%;CAD处理提高了玉米的叶面积和相对叶绿素含量(SPAD值),Pn提高17.97%,进而提高了成熟期干物质积累量,且干物质向茎秆和叶片中的分配比例分别增加了3.55%和1.43%,最终促使产量提高7.81%;PHS处理有效缓解了乙烯利对叶面积和光合势的负面影响,成熟期SPAD值提高26.55%,延缓了植株衰老进程,Pn提高23.53%,干物质积累量和收获指数同样提高,促使产量提升7.76%。综上所述,乙烯利配施增效剂可通过提高玉米叶面积和SPAD值改善光合性能,进而提高干物质积累量和收获指数,缓解了传统抗倒伏调控方案对产量的负面影响。

关键词: 乙烯利, 二氢卟吩铁, 植物生长调节剂, 净光合速率, 干物质积累量, 玉米

Abstract:

Increasing planting density improves maize (Zea mays L.) yields while exacerbating the risk of lodging; spraying ethephon enhances maize lodging resistance but has adverse effects on yield. To further improve yield, this study was conducted from 2023 to 2024 using Zhengdan 958 as the experimental material. Four regulation methods were set: clear water (CK), ethephon (ETH), a synergist combination (diethyl aminoethyl hexanoate+iron chlorin e6, CAD), and a combined chemical regulation (PHS). Photosynthetic characteristics, dry matter accumulation and distribution, and yield-related indicators were measured to explore the effects of the novel regulator iron chlorin e6 compounded with a synergist, and its combined application with ethephon, on maize photosynthetic performance and yield. The results showed that compared with the CK treatment, the ETH treatment decreased maize photosynthetic potential, net photosynthetic rate (Pn), and dry matter accumulation at maturity by 25.70%, 13.93%, and 8.54%, respectively. The number of kernels per ear decreased by 9.00%, while 1000-grain weight showed no significant change, ultimately leading to an 11.07% decrease in yield. The CAD treatment increased maize leaf area and relative chlorophyll content (SPAD value), and increased Pn by 17.97%, which in turn increased dry matter accumulation at maturity. The proportion of dry matter allocated to stems and leaves also increased by 3.55% and 1.43%, respectively, ultimately promoting a 7.81% increase in yield. The PHS treatment effectively mitigated the negative effects of ethephon on leaf area and photosynthetic potential. It increased the SPAD value at maturity by 26.55%, delayed the plant senescence process, and increased Pn by 23.53%. Dry matter accumulation and harvest index also increased, promoting a 7.76% increase in final yield. In conclusion, ethephon combined with synergist can improve maize photosynthetic performance by increasing leaf area and SPAD value, thereby increasing dry matter accumulation and harvest index, and mitigating the negative impact of traditional anti-lodging regulation strategies on yield.

Key words: Ethephon, Iron chlorin e6, Plant growth regulator, Net photosynthetic rate, Dry matter accumulation, Maize

表1

不同化控方式的药剂喷施时期

处理Treatment 8展叶期V8 stage 11展叶期V11 stage
CK 清水 清水
ETH 乙烯利的1000倍液 清水
CAD 清水 增效剂的4000倍液
PHS 乙烯利的1000倍液 增效剂的4000倍液

图1

不同化控方式对玉米叶面积和光合势的影响 不同小写字母表示在P < 0.05水平差异显著,“ns”和“***”分别表示不显著和在P < 0.001水平差异极显著。下同。

图2

不同化控方式对玉米SPAD值的影响 “**”表示在P < 0.01水平差异显著。下同。

图3

不同化控方式对玉米穗位叶Pn的影响 (b)和(c)为2年数据汇总(n=48),红色散点表示异常值。“*”表示在P < 0.05水平差异显著。下同。

图4

不同化控方式对玉米干物质积累和分配的影响

图5

不同化控方式对玉米倒伏抗性的影响

图6

不同化控方式对玉米产量的影响

表2

不同化控方式对玉米产量构成因素及收获指数的影响

年份Year 处理Treatment 穗数Ear number (×104 /hm2) 穗粒数Kernels per ear 千粒重1000-grain weight (g) 收获指数HI
2023 CK 7.54±0.6a 470.6±11.2b 304.5±8.5b 0.50±0.02b
ETH 7.64±1.2a 433.4±13.6c 305.0±11.2b 0.55±0.01a
CAD 7.69±1.3a 506.2±2.1a 339.5±4.4a 0.46±0.01c
PHS 7.60±0.6a 495.2±5.1a 320.9±19.6a 0.53±0.02ab
2024 CK 7.73±1.6b 497.3±27.8ab 312.9±9.1b 0.50±0.01b
ETH 7.74±2.1b 466.7±33.3c 307.9±4.6b 0.54±0.02a
CAD 7.99±1.3a 512.8±11.0a 334.8±2.3a 0.45±0.01c
PHS 8.07±1.2a 518.5±15.7a 328.3±9.5ab 0.53±0.03ab
年份Year ns * ns ns
处理Treatment ns ** * **

图7

群体产量与单株产量及各产量相关性状间的相关性系数

[1] Hubert B, Rosegrant M, van Boekel M A J S, et al. The future of food: scenarios for 2050. Crop Science, 2010, 50(S1):33-50.
[2] 石德杨, 李艳红, 王飞飞, 等. 高密度下扩行缩株对夏玉米干物质与养分积累、转运的调控效应. 中国农业科学, 2024, 57(23):4658-4672.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.23.007
[3] 吴希, 王家瑞, 郝淼艺, 等. 种植密度对不同生育期玉米品种光温资源利用率和产量的影响. 作物学报, 2023, 49(4):1065-1078.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2023.23032
[4] Ahmad I, Batyrbek M, Ikram K, et al. Nitrogen management improves lodging resistance and production in maize (Zea mays L.) at a high plant density. Journal of Integrative Agriculture, 2023, 22(2):417-433.
doi: 10.1016/j.jia.2022.08.074
[5] 张佳琪, 王明杰, 谢世兴, 等. 化控剂玉黄金对春玉米抗倒伏性状及产量的影响. 安徽农业科学, 2023, 51(9):132-135,163.
[6] Hütsch B W, Schubert S. Water-use efficiency of maize may be increased by the plant growth regulator paclobutrazol. Journal of Agronomy and Crop Science, 2020, 207(3):521-534.
doi: 10.1111/jac.v207.3
[7] Shekoofa A, Emam Y. Plant growth regulator (ethephon) alters maize (Zea mays L.) growth, water use and grain yield under water stress. Journal of Agronomy, 2008, 7(1):41-48.
doi: 10.3923/ja.2008.41.48
[8] Weiss D, Ori N. Mechanisms of cross talk between gibberellin and other hormones. Plant Physiology, 2007, 144(3):1240-1246.
pmid: 17616507
[9] 王明杰, 张佳琪, 武敏桦, 等. 30%胺鲜酯·乙烯利水剂(玉黄金)对密植春玉米茎折强度及生理特性的影响. 江苏农业科学, 2022, 50(20):101-107.
[10] 耿文杰, 李宾, 任佰朝, 等. 种植密度和喷施乙烯利对夏玉米木质素代谢和抗倒伏性能的调控. 中国农业科学, 2022, 55 (2):307-319.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2022.02.006
[11] 侯楠, 吴凤婕, 齐翔鲲, 等. 不同施氮水平对黑土区糯玉米灌浆期碳代谢的影响. 作物杂志, 2025(3):178-184.
[12] 马文文. 植物生长调节剂对玉米生长及产量的影响. 当代农机, 2024(11):71-72.
[13] 聂乐兴, 姜兴印, 吴淑华, 等. 四种植物生长调节剂对高产玉米生理效应及产量影响. 山东农业大学学报(自然科学版), 2010, 41(2):216-220.
[14] 王昕. 乙烯利—胺鲜酯(玉黄金)对春玉米不同器官的调节效应. 武汉:华中农业大学, 2019.
[15] 宋广暖. 胺鲜酯·乙烯利调控夏玉米穗分化和籽粒灌浆速率的适宜喷施时期研究. 泰安:山东农业大学, 2023.
[16] 王媛, 王劲松, 董二伟, 等. 施氮量对高粱籽粒灌浆及淀粉累积的影响. 作物学报, 2023, 49(7):1968-1978.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2023.24152
[17] 徐彤, 吕艳杰, 邵玺文, 等. 不同时期化控对密植玉米冠层结构及籽粒灌浆特性的影响. 作物学报, 2023, 49(2):472-484.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2023.23028
[18] Balk J, Pilon M. Ancient and essential: the assembly of iron- sulfur clusters in plants. Trends in Plant Science, 2010, 16(4):218-226.
doi: 10.1016/j.tplants.2010.12.006
[19] Møller I M, Sweetlove L J. ROS signalling-specificity is required. Trends in Plant Science, 2010, 15(7):370-374.
doi: 10.1016/j.tplants.2010.04.008 pmid: 20605736
[20] Halliwell B, Gutteridge J M C. Free radicals in biology and medicine. Oxford: Oxford University Press, 2015.
[21] 陈黎明. 植物生长调节剂二氢卟吩铁. 农药科学与管理, 2018, 39(3):67-68.
[22] 茅雨. 植物生长调节物质调控玉米籽粒充实期源活力的效应研究. 南京:南京农业大学, 2022.
[23] 肖健. 二氢卟吩铁对大蒜的增产效果及其在环境中的降解行为研究. 南昌:江西农业大学, 2023.
[24] 楚燕蒙, 毛颖超, 蔡剑, 等. 二氢卟吩铁对小麦渍水胁迫耐性的影响. 中国农业科学, 2023, 56(10):1848-1858.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.10.003
[25] 胡蕾, 孙一标, 朱静雯, 等. 二氢卟吩铁对不同播期小麦产量及生长特性的影响. 江苏农业学报, 2024, 40(10):1834-1843.
[26] 陈军, 杜关庆, 邬少超, 等. 0.02%二氢卟吩铁可溶粉剂调节油菜生长的试验示范. 湖北植保, 2024(6):69-71.
[27] 翁飞, 汪溢, 许乃霞, 等. 不同时期喷施二氢卟吩铁对粳稻抗倒伏能力的影响. 浙江农业科学, 2025, 66(2):313-317.
doi: 10.16178/j.issn.0528-9017.20240794
[28] 王佳乐. 玉米大豆不同品种光合性能与产量对间作模式的响应. 呼和浩特:内蒙古农业大学, 2022.
[29] Peltonen‐Sainio P, Forsman K, Poutala T. Crop management effects on pre‐ and post‐anthesis changes in leaf area index and leaf area duration and their contribution to grain yield and yield components in spring cereals. Journal of Agronomy and Crop Science, 1997, 179(1):47-61.
doi: 10.1111/jac.1997.179.issue-1
[30] 侯海鹏. 基于产量性能的夏玉米群体定量化及其高产技术体系研究. 北京: 中国农业科学院, 2013.
[31] Briat J F, Dubos C, Gaymard F. Iron nutrition, biomass production, and plant product quality. Trends in Plant Science, 2015, 20(1):33-40.
doi: 10.1016/j.tplants.2014.07.005
[32] Slewinski T L, Meeley R, Braun D M. Sucrose transporter1 functions in phloem loading in maize leaves. Journal of Experimental Botany, 2009, 60(3):881-892.
doi: 10.1093/jxb/ern335 pmid: 19181865
[33] Zhang Y S, Wang Y B, Ye D L, et al. Ethephon-regulated maize internode elongation associated with modulating auxin and gibberellin signal to alter cell wall biosynthesis and modification. Plant Science, 2020, 290:110196.
doi: 10.1016/j.plantsci.2019.110196
[34] 王丽萍, 李盼, 赵连豪, 等. 西北绿洲灌区玉米叶片衰老特征对不同地膜覆盖利用方式的响应. 作物学报, 2025, 51(1):233-246.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2025.43022
[35] Chen H J, Wu S D, Huang G J, et al. Expression of a cloned sweet potato catalase SPCAT1 alleviates ethephon-mediated leaf senescence and H2O2 elevation. Journal of Plant Physiology, 2012, 169(1):86-97.
doi: 10.1016/j.jplph.2011.08.002
[36] Gautam H, Sehar Z, Khan N A. The Plant Hormone Ethylene. New York: Academic Press, 2023.
[37] 张文杰. 玉米施用控长剂乙烯利对其生长性状和产量的影响研究. 安徽农学通报, 2016, 22(8):37,55.
[38] 彭勃. 玉米籽粒产量及其相关性状遗传基础的研究. 北京: 中国农业科学院, 2010.
[39] Simmons S R, Oelke E A, Wiersma J V, et al. Spring wheat and barley responses to ethephon. Agronomy Journal, 1988, 80(5):829-834.
doi: 10.2134/agronj1988.00021962008000050029x
[40] Zhang Y S, Wang Y B, Liu C R, et al. Ethephon Reduces maize nitrogen uptake but improves nitrogen utilization in Zea mays L. Frontiers in Plant Science, 2022, 12:762736.
doi: 10.3389/fpls.2021.762736
[41] 陈日远, 马倩, 杨艳, 等. 花后氮肥调控对春玉米叶片光合性能及产量的影响. 玉米科学, 2023, 31(4):131-139.
[42] 李跃伟, 侯金丹, 孙慕芳, 等. 四种生长调节剂对玉米茎秆性状及抗倒伏性的影响. 江苏农业学报, 2023, 39(2):377-382.
[43] Růžička K, Ljung K, Vanneste S, et al. Ethylene regulates root growth through effects on auxin biosynthesis and transport- dependent auxin distribution. The Plant Cell, 2007, 19(7):2197-2212.
doi: 10.1105/tpc.107.052126
[1] 刘松涛, 蒋超, 史涵博, 闫立楠, 赵海超, 卢海博, 栗慧, 黄智鸿. 玉米ZmPOD基因克隆、生物信息学分析及功能验证[J]. 作物杂志, 2025, (6): 37–44
[2] 陈国立, 徐超峰, 魏常敏, 王茹茵, 张艳芳, 李豪远, 张军. 河南青贮玉米新品种基因型与环境互作效应分析[J]. 作物杂志, 2025, (6): 91–99
[3] 周婷芳, 李冉, 刘倩倩, 张泽, 王振华, 马宝新, 路明, 张林, 韩业辉, 杨波, 李明顺, 张德贵, 翁建峰, 雍洪军, 徐晶宇, 韩洁楠, 李新海. 东北区118份玉米杂交种萌发期耐盐性分析[J]. 作物杂志, 2025, (5): 1–10
[4] 杨珂, 赖上坤, 金倩, 王卫军, 丁翊东, 刘晓飞. 玉米亚油酸合成相关基因的挖掘及转录调控机制研究[J]. 作物杂志, 2025, (5): 102–112
[5] 王昌亮, 闫丽慧, 常建智, 张国合, 王静, 王芬霞, 黄利华. 玉米新品种浚单168的选育与创新思路[J]. 作物杂志, 2025, (5): 142–146
[6] 朱建国, 崔正果, 张波, 王学端, 张月明, 吕小飞, 王洪预, 李秋祝, 崔金虎. 玉米―花生―谷子轮作对吉林省风沙盐碱地区土壤微生态、产量和效益的影响[J]. 作物杂志, 2025, (5): 19–28
[7] 刘弟, 宋来贵, 田临卿, 李志刚, 马俊美, 李作森, 年夫照, 焦健, 邓小鹏. 烟后套作玉米对作物生产和土壤养分的影响[J]. 作物杂志, 2025, (5): 239–246
[8] 李喆豪, 姬米源, 吕梦, 明博, 李少昆, 张海艳, 谢瑞芝. 长期定位条件下不同氮肥运筹对春玉米根冠发育的影响[J]. 作物杂志, 2025, (4): 135–141
[9] 王兴亚, 陈宇涵, 张孟雯, 孙琳琳, 陈利容, 郭玉秋, 龚魁杰. 不同时期施用脱落酸对玉米籽粒灌浆和脱水的影响[J]. 作物杂志, 2025, (4): 173–180
[10] 贺新春, 杜何为, 黄敏. 玉米ZmCaM1基因的克隆和表达分析[J]. 作物杂志, 2025, (4): 19–28
[11] 陶祖豪, 王慰亲, 郑华斌, 向军, 唐启源. 水肥及化控对晚稻有序机抛秧秧苗素质的影响[J]. 作物杂志, 2025, (4): 224–230
[12] 吴凤婕, 侯楠, 齐翔鲲, 杨克军, 付健, 王玉凤. 不同施氮量对半干旱区糯玉米主要营养品质及产量的影响[J]. 作物杂志, 2025, (4): 267–275
[13] 史亚兴, 刘俊玲, 朱贵川, 赫忠友, 刘辉, 樊艳丽, 徐丽, 卢柏山, 赵久然, 骆美洁. du1新等位变异的克隆及其分子标记的开发[J]. 作物杂志, 2025, (4): 41–48
[14] 侯岳, 王红亮, 李杰, 李春杰, 陈范骏. 禾本科与豆科饲草作物间套作对饲草品质及氮素吸收影响的研究进展[J]. 作物杂志, 2025, (3): 1–10
[15] 贺云霞, 马建辉, 张黛静, 刘东华, 晁晓燕, 陈慧平, 李春喜. 不同氮肥增效剂对减少豫北麦田气态氮损失及其增产效果研究[J]. 作物杂志, 2025, (3): 108–115
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