摘要
生物刺激素施用是增产增效的重要手段。玉米作为我国乃至世界上最重要的谷类作物之一，有关生物刺激素对玉米生长的影响极少研究。本文以海藻糖、壳聚糖、腐植酸和γ-氨基丁酸为对象，通过田间试验、培养试验和种子萌发试验，结合荧光定量PCR、代谢组学分析和磷脂脂肪酸分析等技术，深入探究了生物刺激素对玉米生长、养分吸收、生理代谢，以及对土壤酶和微生物学特性的影响，从而阐明生物刺激素对玉米生长的影响及作用机制。论文取得的主要进展如下： （1）生物刺激素对玉米生长及养分吸收的影响。喷施海藻糖显著提高了玉米产量，增产率为8.9%。同时，海藻糖改善了玉米籽粒品质，促进了玉米生长和养分吸收，籽粒粗蛋白和粗脂肪含量分别提高12.2%和24.1%，玉米干物质量以及地上部氮和钾含量显著增加；土施腐植酸显著提高了玉米干物质量和产量，增产率为10.2%。 （2）生物刺激素影响玉米生长的生理机制。喷施海藻糖显著增强了玉米碳氮代谢活动。其中，碳代谢酶（1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶、蔗糖磷酸合成酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶等）和氮代谢酶（硝酸还原酶、谷氨酸合成酶和谷氨酰胺合成酶）活性显著提高，这些变化主要与酶合成相关功能基因的表达丰度上调有关。同时，海藻糖显著提高了玉米叶绿素、蔗糖和可溶性糖含量，增加率分别为6.85%、240%和89%。所有生物刺激素均显著抑制了子代种子萌发，但腐植酸提高了子代幼苗抗旱性。腐植酸和对照的代谢组学分析揭示种子发芽率下降是由于腐植酸施用扰乱了三羧酸循环，降低了种子萌发初期的能量和养分供应；子代幼苗抗旱性提升是由于种子中不饱和脂肪酸和生物碱等的大量积累，提高了抗氧化能力。 （3）生物刺激素影响玉米生长的微生物学机制。土施腐植酸显著提高了土壤酶活性，其中土壤脱氢酶和碱性磷酸酶活性分别提高31.9%和25.9%。同时，提高了土壤微生物总生物量，以及细菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌生物量，增加率分别为29.3%、43.9%、48.8%和40.5%。 综上所述，喷施海藻糖通过增强玉米碳氮代谢酶活性、碳代谢产物积累和养分吸收，从而提高产量，并改善籽粒品质。土施腐植酸通过提高土壤脱氢酶和碱性磷酸酶活性，提高微生物总生物量以及细菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌生物量，从而提高玉米产量。
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