玉米化控技术的应用研究及展望

玉米化控技术的应用研究及展望摘要：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-氯-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A VG（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-甲基环丙烷（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2.1对玉米种子和幼苗的影响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]。

2.2对玉米生长的影响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，从而促使产量增加14.7%~25.5%[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。

2.3对玉米抗逆性的影响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、氯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，多胺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，经多胺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，乙醇胺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，玉米赤霉烯酮浸种(24h)提高了玉米幼苗的抗寒性。

在低温处理中，玉米赤霉烯酮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。