玉米化控技术的应用研究及展望.docx

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摘要:本文对化控技术在玉米上的应用研究进行了综述。简单介绍了化学控制的生理机制,重点阐述了植物生长调节剂对玉米种子萌发、生长及相关抗性的影响,并对今后应进一步深入研究的问题提出了建议。
关键词:玉米;化控技术;植物生长调节剂
 
作物化控技术是指应用植物生长调节剂,通过影响植物内源激素系统而调节作物的生长发育过程,使其朝着人们预期的方向和程度发生变化的技术体系。这一技术体系源于20世纪30年代开始的“植物生长调节物质的农业应用”,至今经历了70余年的发展过程,已在基础理论研究、植物生长调节剂的开发、作物化学控制技术体系及技术原理的形成和完善方面取得了很大的进展。与传统农业技术措施相比,植物生长调节剂具有使用浓度低、剂量小、费用低、见效快、在植物体和土壤中可迅速分解、对人类及环境很少有副作用等优越性[1]。植物生长调节剂可通过调节植物内源激素水平而影响作物的许多生理生化过程,目前已成为我国作物生产当中高产、稳产和高效农业新技术的一个重要组成部分,并且在作物的优质、高效生产中也发挥了重要的作用。
玉米是我国的主要粮食作物,单产和总产已超过小麦而跃居粮食作物第二位。玉米又是优质饲料作物,有“饲料之王”之称,其生产总量约有75%用于饲料,因此发展玉米生产对我国的国民经济建设具有重要的现实意义。但由于耕地面积有限,玉米种植面积受到一定限制,如何提高单产成为今后玉米生产的关键。尽管提高种植密度可获得较高的生物产量,但种植密度的增加往往容易出现倒伏、空秆和贪青晚熟等一系列关键性的技术难题。此外,在玉米生长发育期间还经常受到干旱、高温和低温等逆境胁迫的危害,造成玉米生长发育不良,产量不高不稳,质量偏低,这不仅影响农民收益,也给粮食储运带来一定困难。面对这一现状,可以采用化学控制的方式来进行解决。化控技术可以帮助玉米克服遗传上的缺点,使之有效地适应环境条件的变化,减少环境胁迫的危害,对于玉米高产、稳产、优质和抗逆具有重要意义。目前,我国有关化控技术在玉米生产上的应用与研究已有许多报道,本文在前人研究工作的基础上进行归纳和综合分析,以便于在以后的农业生产中,可以更好地运用化学控制这一有效手段解决实际问题。
1作物化学控制的生理机制
植物生长调节剂之所以能改变作物的生长发育过程,主要在于它们可以影响植物内源激素的合成、运输、代谢、与受体的结合以及此后的信号转导过程。因此,作物化学控制的发展与植物激素生理的研究有密切的关系。在植物生长调节剂应用于农业生产后的很长一段时间内,此技术发展的主要特点是筛选具有农业应用价值的植物生长调节剂新品种,并在生产实践中推广。20世纪50年代后,才陆续进行系统的理论研究。
至今,在作物化学控制的生理机制方面,已经明确了不同植物生长调节剂作用于植物生长发育的几个重要过程:①三唑类的多效唑(MET)、嗡类化合物的缩节安(DPC)等植物生长延缓剂,通过抑制赤霉素(GAs)的生物合成来控制植株地上部的伸长生长;②三碘苯甲酸(TIBA)、整形素(2-***-9-羟基芴9-羧酸甲酯)等植物生长抑制剂,通过阻断生长素(IAA)的极性运输来破坏植株的顶端优势,促进测枝发育;③乙烯(Eth)发生抑制剂AVG(氨基乙烯基甘氨酸)及AOA(氨基氧乙酸)的作用是抑制乙烯生物合成途径中ACC合成酶的活性,引起乙烯合成的下降;④Ag+,降冰片二烯(2,5-norbornadient)、1-***环丙烷(1-MCP)等乙烯作用抑制剂,通过非竞争或竞争的方式与乙烯受体结合,阻断乙烯促进衰老的作用;⑤细胞分裂素类调节剂可以刺激乙烯的发生;⑥果树树种之间或同一树种不同品种之间对生长素类调节剂的敏感性与其在体内的代谢有关。但是,相对于调节剂引起的植物体内纷繁复杂的生理生化反应,许多重要的环节,如各种植物激素的信号转导过程、细胞分裂素和脱落酸的生物合成过程、植物激素之间的互作等如何受到植物生长调节剂的调控等仍然不是十分清楚,还有待于进一步的研究。
2化学控制在玉米上的应用

采用化学控制的方法,可以促进玉米种子萌发壮苗的形成。主要包括生长促进剂中的ABT生根粉、油菜素内酯、表高油菜素内酯和赤霉素类以及生长延缓剂中的烯效唑、多效唑等,通过促进种子萌发和出苗、促进根系和叶片发育等提高幼苗质量,培育壮苗。研究表明,化控调节剂浸种可不同程度提高玉米品种的发芽率、发芽势和幼苗的干物重,但是不同化控调节剂的作用效果不同,其中GA 有利于玉米幼苗高度的增加,而硫酸锌和CCC有利于玉米幼苗茎粗的增长[2]。邹文华等用S3307浸种的结果表明,玉米品种铁单10号的幼苗的根长、根干重、根冠比都提高,与对照相比IAA/ZRS的比值上升,这有利于侧根的发生[3]。陈红卫用“新丰王”喷施夏玉米表明,“新丰王”对增根有明显的效果[4]。刘延吉等用生长调节剂RECF对玉米进行试验表明,RECF对玉米苗的根系生长、根数、根长都有促进作用[5]。据张建华等报道,多效唑和青霉素浸种处理对爆裂型玉米的出苗率都有促进作用,多效唑处理后玉米株高显著降低,地下部分干重明显增加;青霉素处理对玉米幼苗上部无明显的影响,但对根系生长有一定的促进作用[6]。

植物生长调节剂对植物的生长、分化、开花座果、成熟等都有调节控制的作用。李艳杰进行的试验结果表明,使用W-HE生物表面活化剂及CHE3植物生长调节剂、喷施宝、丰产宝、丰收素、生根粉均能促进玉米生育前期的生长发育,地上部生长旺盛,根系发达,干物质积累量增加,叶片宽大,功能叶片面积增加,提高了光能利用率。由于茎秆变粗,增强了抗倒伏能力,这些对生育后期形成良好的经济性状有明显的生物活化和调节作用。在后期可使玉米单穗粒重及百粒重增加,穗长增加,双穗率提高,使产量构成因素均衡协调发展,有明显的增产效果,尤以
W-H E生物表面活化剂和CHE3植物生长调节剂两处理效果最佳[7]。张桂阁等用5种不同的植物生长调节剂处理玉米聊玉18号,结果表明不同物生长调节剂均有促进玉米根系生长、增加根条数、提高根干重的趋势,并且主要是通过提高千粒重进而提高单产[8]。于佩锋等研究表明,玉米壮丰灵、植保素、云大-120、FA旱地龙均可使玉米株高、穗位降低、茎粗增加、气生根数增多,百粒重增加,并且具有抗倒伏、防空秆的作用[9]。曹东辉在玉米雌穗小花分化末期喷施化控剂,结果也表明了化控剂能使玉米植株矮健、穗位降低、茎粗增加、重心下降、叶片浓绿、肥厚,%~%[10]。
据统计,玉米倒伏一般减产20%~30%,严重者达50%以上,有时甚至绝收。植物生长调节剂在玉米矮化植株、提高抗倒伏能力方面,已经取得了重大进展。生长延缓剂和生长抑制剂类,包括健壮素、乙烯利、多效唑、烯效唑、壮丰灵、维他灵和矮壮素等,通过延缓或抑制植株的生长来降低植株高度,进而提高玉米植株的抗倒伏能力。但是,玉米植株的矮化往往伴随单株生产力的下降,只有通过增加种植密度,才能获得高产[11]。不过采用复配(降低株高的调节剂与增加作物光合作用的调节剂复配)的调节剂可以解决这种矛盾,王伟中等曾经报道了这方面的研究,他们的研究表明在玉米生长中后期即大喇叭口期应用适当的植物生长调节剂可以降低玉米株高,提高玉米抗倒伏能力[12]。顾大路等在后来的研究中也证实了这点[13]。张吉旺等的研究也表明,选择适宜的植物生长调节剂可以有效地对玉米的农艺性状进行调节,降低株高、穗位高,增加茎粗,减少空秆率,增强其抗倒伏能力,并且可以显著提高玉米的鲜、干物质产量、籽粒产量,特别是在饲用玉米生产上可发挥巨大作用[14]。
另外,在玉米杂交制种中,利用生长促进剂中的赤霉素(GA),可以通过影响雌穗或雄穗的发育,来调节父母本的花期,实现父母本花期的协调和一致;利用生长抑制剂乙烯,可以抑制雄蕊的发育或引起雄配子败育,以便取代人工去雄过程。

在化控技术对玉米抗逆性及相关酶活性的研究中,主要集中于在玉米抗旱、抗寒冷和抗盐渍以及其它的逆境条件下,用生长调节剂处理后对玉米的影响。植物生长调节剂主要是通过增强根系发育、延缓或抑制植株的生长、提高叶片的渗透调节能力等来减轻逆境胁迫对玉米植株所造成的危害。
关于抗旱性,顾大路等的研究也表明了玉米健壮素、烯世宝、乙烯利、***化胆碱均可提高玉米的抗旱能力[13]。冯文新等研究表明,PP333可使在干旱条件下玉米SOD和CAT这两种酶活性下降缓慢,从而增加玉米体内氧自由基清除剂(SOD,CAT等)的能力,保护膜结构的完整性,减少水分胁迫的伤害,提高抗旱性[15]。宋凤斌等研究表明,多***处理明显降低了水分胁迫下玉米叶片细胞质MDA含量和叶组织相对电导率。当玉米在水分胁迫下,经多***处理的玉米其叶片细胞膜透性的下降与MDA含量的下降率之间存在着极显著的相关[16]。丁希武等研究表明,玉米、大豆田中喷施FA旱地龙可以提高水分利用率,增强植株的抗旱能力[17]。吴义新等研究表明,乙醇***可增加干旱叶片的气孔阻力,降低蒸腾速率,维持叶片较高的相对含水量和水势,降低叶片细胞膜的过氧化水平和质膜透性,提高叶片净光合速率,从而促进植株雌穗的发育和物质生产,增加有效穗粒数、千粒重和经济系数,使玉米籽粒产量和品种抗旱系数显著提高[18]。
关于抗寒性方面,李秀菊等研究表明,玉米赤霉烯***浸种(24h)提高了玉米幼苗的抗寒性。在低温处理中,玉米赤霉烯***浸种使玉米幼苗叶片的相对电导值较低,超氧化物歧化霉活性较高,游离脯氨酸含量升高,可溶蛋白含量较稳定[19]。张静华等研究指出,卅烷醇可以提高植物组织的抗冷性,其原因可能是卅烷醇对细胞膜系统有改善作用,以及卅烷醇对植物体内代谢有调节作用[20]。
对于抗盐性,赵可夫等研究表明,在无盐条件下外源ABA对幼苗耐盐能力,促进幼苗干物质积累和营养生长效应等方面作用小,但在盐胁迫下外源ABA可提高玉米幼苗耐盐性[21]。陈玉香等的研究表明,在Na2CO3的胁迫下,外源水杨酸能够提高玉米种子内的淀粉酶、过氧化物酶及超氧化物歧化酶的活力,从而提高玉米发芽的数量、速度和质量
[22]。
3前景与展望
随着社会的发展和进步,人类对粮食产量与品质的需求越来越高,粮食资源短缺将严重制约着人类的发展。通过化控技术和遗传工程等手段,提高农作物籽粒产量及其品质,将对解决世界性粮食资源短缺和提高农作物生产的经济效益具有十分重要的意义。但是,虽然作物化控应用技术具有巨大生产及革新潜力,这也并不意味着它在农业生产中是万能的。通过以上研究我们发现,不同玉米品种对使用的化学调控物质的反应是不同的,这可能与这些品种的生长发育特性有关,更重要的可能与其体内内源激素的含量水平差异有关。外源化学调控物质与植物内源激素间的作用关系,是化控技术有效利用研究的基础理论问题;而如何针对具体的作物品种,采取有效的调控措施,则是生产实践中应该研究的应用问题。因此,只有在综合栽培措施的基础上,保证作物正常的生长条件,针对作物生产中存在的主要问题,在关键时期,选择合适的剂型、适宜的浓度和剂量合理应用,作物化控技术才能充分显示其效应,达到预期的效果。我们相信随着化学控制调控机理、生长调节剂互配、剂量与药害以及在不同环境条件下的施用效果等方面的研究逐步清晰,化控技术必将在未来的农业生产中发挥越来越重要的作用。
 
 
 
 
玉米化控技术应用效果总结
发布时间:2023-2-19 17:16:04 浏览次数:3244
大民种业技术专家  王振福
近几年,由于密植高产玉米品种的推广,玉米发生倒伏现象较为普遍。倒伏不仅严重影响玉米产量,还会影响玉米商品粮品质,给收获带来麻烦。玉米的倒伏除受恶劣气候条件的外在因素影响外,玉米本身的抗倒性和株高也是影响倒伏的重要原因。而玉米株高除本身遗传特性外,又受自然条件和栽培技术的影响。利用植物生长调节剂对植物生长人为调节是玉米抗倒栽培的必然趋势。
为此,近年来很多玉米种子经销商引进推广玉米化控物质,其效果和效益说法不一,化控产品厂家也各有说辞。为了验证各类产品的效果和效益,摸索玉米化控应用的时间、浓度以及不同种植密度下的效果,我们几年来做了大量试验。现就有关不同玉米化控物质的应用效果及方法提及一些我们的看法和意见,供大家参考。
1、玉米化控物质的种类玉米化控调节剂市场种类繁多,常见的单剂有乙烯利、玉米健壮素(缩节***、助壮素、甲哌嗡)矮壮素等。尽管市场上不同名称调节剂较多,但万变不离其踪,其成分多是上述单剂或其混剂。
、乙烯利是一种多功能调节剂,低、中、高、极高浓度的作用都会有所不同。在玉米上有显著的控旺效果,是应用最多的调节剂,约占市场上玉米控旺产品的70%以上。具有速效性好,成本低,无污染,无残留,缺点是使用浓度范围窄,应用最佳时间晚,作用效果受天气影响波动大。
、玉米健壮素(缩节***、助壮素、甲哌嗡)也是玉米控旺防倒的常见产品之一,长期以来总是推广面积上不去。究其原因是使用时间、浓度范围都很窄。时间早了,对果穗发育影响大,使用晚了不易操作。控旺效果不突出,又不能与其它农药(有机磷)混用。
、玉米化控单一使用矮壮素,加入剂量大,控旺效果也不突出,副作用明显。
2、产品选择在我们试验的近10种产品中,其成分都是复配的,有的表现效果很好。
、表现效果最好的是河北京宁化工生产的“金得乐”牌玉米伴侣(农肥准字478)。多点不同浓度不同叶龄喷施效果都很明显。
、其次是河南波尔森农业发展的波尔森牌日本三灵(农业部2007-2726号)、尉氏农药总厂的万丰源牌30%***鲜酯乙烯利(LS20071546)。在通辽、开原表现较好。
、再次是保定市满城县丰泽生物、保定市满城县长丰生物联合开发的达尔丰(农肥准字204)及山西广大化工的广大牌黄金甲(农肥准字784)。以上几种产品均按使用说明使用。
3、玉米化控的效果经过几年的试验示范和在吉林德惠、九台、辽宁新民、台安、黑山、开原、康平、内蒙赤峰、通辽等地调查,应用以上产品其效果均表现明显。很受农民欢迎。总体表现如下。
、促使玉米植株矮壮,穗位降低,减少倒伏。一般可使株高降低20-30厘米,穗位降低10-20厘米,茎粗增加厘米,气生根增加30%以上。明显提高抗倒能力;
、减少玉米营养生长量,增加其生殖生长量,从而增加经济产量;
、增加玉米百粒重1-2克,提高品质,从而增加产量10%以上。
4、应用技术
、化控技术要求比较严格,一般按说明浓度使用,有徒长可能的地块喷施高浓度值;生长一般的地块喷施低浓度值;干旱、生长弱小的地块不宜喷施。不要随意加大或减少用量。复配剂可与杀虫剂、杀菌剂混合使用。在无风无雨的上午10点前或下午4点后喷施。力求喷施均匀,不要重复喷施,也不要漏喷。
、使用化控可使玉米种植密度增加10%,但不要增加过多。试验证明,虽然应用化控可适当增加密度,但密度增加超过10%会使植株生长加高,化控效果降低。
、以上产品喷施时间在玉米3-10叶均可,但以玉米6-9叶期最佳。
、玉米化控在密植品种上应用效果更明显。
5、注意事项一般尽量不要使用单剂,单剂应用有副作用。如果需要使用,应注意以下几点。
、建议使用乙烯利单剂的要加DA-6,速效与长效相结合,使用时间可提前,受天气影响小。
、中国农业大学研究资料显示,玉米健壮素大面积推广应用的解决途径是,加入适量的复硝酚钠原粉,调节时间可以提前,剂量略减,浓度范围可调节,副作用消失,控旺增产效果优异。
、根据中国农业大学研究,矮壮素、甲哌嗡与DA-6配合使用,具有控旺增产突出,应用时间提前,无毒副作用,节约有效成分等作用。