復合抗旱劑配方篩選初步研究

席吉龍 張建誠 李永山 席凱鵬 姚景珍

摘 要：為了提高作物的抗旱能力和產量，進行了小麥復合抗旱劑配方篩選研究，以‘晉麥47號小麥為材料，通過種子發芽勢、發芽率、干物質、葉綠素熒光參數和產量等指標，對自研的16個配方制劑在干旱脅迫下進行了種子發芽、幼苗生長和抽穗期3個階段的篩選。結果表明，Kh-13和Kh-1 2個配方效果較好，能促進種子萌發，利于苗齊苗壯，促進幼苗生長發育，增加干物質積累，提高個體質量，保持葉片相對含水率，促進光合作用，增強抗逆能力，在抽穗期前后噴施能促進幼穗發育，提高小麥穗粒數，增加產量。Kh-13和Kh-1處理的種子發芽勢顯著分別提高了2.00倍和1.66倍；發芽率顯著分別提高了50%和50%；萌芽期抗旱性兩者均達極強抗旱性標準；莖葉干物質顯著分別增加了12.33%和11.42%；根干重顯著分別增加了19.13%和13.00%；葉片相對含水率分別提高了23.53%和37.78%；穗粒數顯著分別提高了22.36%和17.30%；產量顯著分別增加了38.48%和20.78%。

關鍵詞：復合抗旱劑；小麥；配方篩選

中圖分類號：S143.8 文獻標志碼：A 論文編號：2013-0561

0 引言

小麥是世界第二大糧食作物，其種植面積的70%分布于干旱和半干旱地區[1]。在小麥生產中，干旱脅迫已成為限制小麥產量的重要因子[2-4]。改善作物本身使之適應外界環境可以通過2種方法：一是選育和培育抗逆品種，二是應用化學調控技術增強作物本身的抗逆能力?？购祫┑膽帽闶翘岣咦魑锟购敌院驮黾幼魑锂a量的一條有效實用的技術途徑，對農作物抗旱增產有著積極的意義[5]。前人對多效唑（MET）、赤霉素（GA）、吲哚丁酸（IAA）、細胞分裂素（CTK）、表油菜素內酯（BR）、矮壯素（CCC）、外源脫落酸（ABA）、水楊酸（SA）等單劑研究較多[6-14]。目前，推廣應用較廣泛的抗旱劑是旱地龍（FA）[15-16]。也有一些其他抗旱劑的報道[17-22]。為了豐富抗旱劑類型，以用于不同作物和適用于不同施用方式，筆者近期結合山西氣候資源特點和旱地小麥生長發育規律，利用有機營養、調節劑、中量元素、微量元素等研制出16種抗旱配方制劑，并在小麥上就應用增產效果及耐旱性進行了一系列研究，開展配方篩選，以期為抗旱劑的開發應用和小麥的節水栽培探索一條新路。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

2013年3月在室內光照培養箱內進行干旱脅迫種子發芽試驗；2013年4—5月在山西省農業科學院棉花研究所牛家凹試驗農場溫室進行幼苗干旱脅迫試驗；2012年10月—2013年6月在山西省農業科學院棉花研究所牛家凹試驗農場采用田間盆進行抽穗期干旱脅迫試驗。

1.2 試驗材料

供試小麥品種均為‘晉麥47號，選取大小一致無病蟲害的種子為試驗材料。16種抗旱劑（Kh-1～Kh-16）配方由筆者自行研制。

1.3 試驗方法

1.3.1 PEG干旱脅迫下小麥萌芽期試驗 依據小麥抗旱性鑒定評價技術規范（GB/T 21127—2007），采用高滲溶液法對抗旱劑配方的抗旱性進行評價。設16種抗旱劑配方浸種和1個無離子水浸種（CK），共17個處理，每處理40粒種子，重復3次。16個抗旱劑配方（Kh-1～Kh-16）均按制劑要求進行稀釋，在20℃浸種12 h，中間攪拌3次，晾12 h，晾干后再對種子進行脅迫培養。試驗用發芽床為直徑10 cm、鋪有2層濾紙的培養皿；2013年3月8日將各處理種子分別放入培養皿中，然后分別加入濃度為-0.5 MPa 19.2% PEG-6000溶液[23]3 mL，放入20℃條件下培養，每天每個處理添加相同數量的脅迫液，于培養的第3、7天統計各處理的發芽勢、發芽率和相對發芽率；隨機取10粒發芽種子測定各處理的芽長、初生根數和初生根長。

1.3.2 抗旱劑對小麥幼苗生長發育的影響 在萌芽試驗的基礎上選取5種較好配方參試，設5種抗旱劑配方浸種和1個無離子水浸種（CK），共6個處理，重復3次。將種子播種于發芽盒（14 cm×20 cm×12 cm）中。發芽盒中營養料由育苗基質和細沙1：1混合均勻配制。其中，試驗培養基質（蛭石4級），由中國農業科學院棉花研究所生產。浸種時間方法同萌芽試驗。于2013年4月23日每盒播種40粒，置于日光溫室內培養，管理一致，出苗后定苗32株，三葉期給予干旱脅迫，等對照出現中度干旱時，即5月30日，取樣測定株高、莖葉鮮重和干重、根干重、電導率。

1.3.3 抽穗開花期噴施抗旱劑對小麥的影響 采用盆栽試驗，盆內徑38.5 cm，高50 cm，將盆埋于大田。盆內土與有機肥比為10：1，每盆土量42.5 kg，每盆施尿素、三料磷肥各4 g。2012年10月7日播種，每盆基本苗30株，處理前水肥管理相同，生長發育一致。在孕穗期給予干旱脅迫，于抽穗期（4月16日）植株表現中度干旱時實施處理，設5個不同的抗旱劑配方和清水 （CK）6個處理，按各配方設計的稀釋倍數噴霧，每個處理5盆，隨機區組，重復5次，共150盆，其中固定一次重復為取樣區。噴后第2天、5天分別測定葉片相對含水率、葉綠素熒光參數等。每盆單收單打測定產量和產量結構。

1.3.4 測定方法 相對發芽率的計算見公式（1）。

相對發芽率（RGer）=（GerT/GerCK）×100…（1）

式中：GerT—脅迫培養的發芽率；GerCK—對照的發芽率。萌芽期抗旱性鑒定依據小麥抗旱性鑒定評價技術規范GB/T 21127—200[24]。

葉片相對含水率（RWC）：取5片旗葉稱鮮重（IW），放置無離子水中飽和處理24 h后稱飽和重（SW），80℃烘干至恒重后稱干重（DW）。計算見公式（2）[23]。

RWC=[（IW-DW）/（SW-DW）]×100…（2）

電解質滲出率：取小麥葉片，用無離子水沖洗干凈，然后用潔凈濾紙吸干葉片上附著的水分，再用剪刀把小麥葉片剪成1 cm的切段，用天平準確稱取0.1～1 g（各處理相等）材料對應放入已編號的試管中，加入 20 mL（各處理相等）無離子水浸泡2 h，在20～25℃恒溫下用電導儀測定煮前電導率（C1），然后置沸水中10～15 min，冷卻10 min，平衡后在20～25℃恒溫下用電導儀測定煮后電導率（C2）。電導率用DDS-Ⅱ型電導儀測定。計算見公式（3）。

電解質滲出率（%）=（C1/C2）×100…（3）

葉綠素熒光參數用美國OS-30P葉綠素熒光儀測定。

1.3.5 統計分析 所有數據用SPSS軟件進行統計分析，平均數用LSD法進行比較。

2 結果與分析

2.1 PEG干旱脅迫下小麥萌芽期效應研究

試驗結果表明，不同抗旱劑配方浸種后對小麥發芽勢、發芽率、相對發芽率、初生根長、芽長有明顯影響（見表1）。

除Kh-11外，其他處理的發芽勢比對照提高了10～57.7個百分點，其中與對照差異顯著的有8個配方，由高到低依次為：Kh-10、Kh-14、Kh-9、Kh-13、Kh-8、Kh-15、Kh-1、Kh-5。發芽勢分別比對照提高了2.16、2.12、2.04、2.00、2.00、1.79、1.66、1.50倍。

除Kh-11、Kh-12外，其他處理的發芽率比對照提高了4.4～37.8個百分點，與對照差異顯著的有5個配方，由高到低依次為：Kh-14、Kh-8、Kh-9、Kh-13、Kh-1，發芽率分別比對照提高了63%、56%、48%、50%、50%。

依據萌芽期以相對發芽率大于90%屬極強抗旱性的分級標準，萌芽期抗旱性極強的配方有5個：由高到低依次為Kh-14、Kh-8、Kh-13、Kh-1、Kh-9，相對發芽率分別比對照提高了63%、56%、50%、50%、48%，且均與對照差異顯著。

小麥初生根長度，與對照差異顯著的有5個配方，由高到低依次為Kh-1、Kh-2、Kh-9、Kh-15、Kh-14。分別比對照提高了77%、77%、65%、65%、58%。

小麥芽長，與對照差異顯著的有6個配方，由高到低依次為：Kh-9、Kh-14、Kh-15、Kh-1、Kh-13、Kh-8。分別比對照提高了1.24、1.06、1.06、1.00、0.88、0.53倍。

綜合分析，以上5項指標均與對照差異顯著的配方有Kh-14、Kh-9、Kh-1，4項指標均與對照差異顯著的配方有Kh-13、Kh-8，3項指標均與對照差異顯著的配方有Kh-15。說明在干旱脅迫下用這6種配方浸種，提高了幼苗忍耐干旱的能力，以5項指標和4項指標達到顯著差異的配方作為進一步試驗的配方，共確定出5個配方：Kh-14、Kh-9、Kh-1、Kh-13、Kh-8，繼續參加下一步鑒定篩選試驗。

2.2 抗旱劑對小麥幼苗生長發育的影響

試驗結果表明（見表2），干旱脅迫下不同處理對小麥幼苗生長有明顯影響。5個配方浸種處理后均可提高小麥株高，使小麥株高增加0.2～3.3 cm，除Kh-1外，其他4個配方株高均比對照顯著增加；5個配方處理的小麥莖葉干重比對照顯著提高了7.76%～12.33%，根干重比對照顯著提高了12.64%～19.13%，小麥莖葉干重、根干重前3名一致，由高到低依次為：Kh-13、Kh-9、Kh-1；不同處理的電解質滲出率分別比對照降低了11.51%～21.71%，說明5種制劑浸種后能不同程度提高干旱脅迫下幼苗葉片細胞膜的穩定性，提高抗旱抗逆能力。

2.3 抽穗開花期噴施抗旱劑對小麥的影響

2.3.1 抽穗期噴施抗旱劑對葉片相對含水率的影響 植物組織含水量是表示植物組織水分狀況的一個常用指標。水分狀況對植物的生理活動有重要的影響。干旱的直接作用就是引起植物組織失水，導致各種代謝活動的紊亂。對植物組織含水量進行測定，不僅具有理論意義，而且具有重要的實踐意義[25]。

試驗結果表明（見圖1），4月16日小麥葉片中度萎焉時，噴施各抗旱劑配方藥液，噴施后2天即4月18日測定，各抗旱劑配方處理與對照比均能保持較高的葉片相對含水率（RWC），5個抗旱劑配方RWC由高到低依次為：Kh-14、Kh-1、Kh-8、Kh-13、Kh-9，比對照分別高46.39%、37.76%、30.54%、23.52%、22.40%。4月21日復水后，噴抗旱劑配方處理的小麥葉片在干旱條件下組織仍能維持相對較高的RWC，RWC變化幅度較小，僅為5.8～19.6個百分點，而噴清水的RWC變化幅度最大，達27.2個百分點，抗脫水能力弱。說明噴施抗旱制劑能有效地縮小植物葉面氣孔開張度，減少蒸騰，具有較強的抗脫水能力，RWC下降幅度小，抗旱能力增強。

2.3.2 抽穗期噴施抗旱制劑對葉綠素熒光參數的影響 葉綠素熒光動力學是植物水分和鹽堿等逆境脅迫危害的一種理想監測手段。Fv/Fm為PSII最大光化學量子產量，反映PSII反應中心原初光能轉化效率或稱最大PSⅡ的光能轉換效率。干旱脅迫下小麥旗葉Fv/Fm降低，脅迫程度越大下降幅度越大[26-27]。由圖2可知，小麥脅迫后，噴施5個抗旱劑配方，有3個配方處理的Fv/Fm值顯著或極顯著高于對照，配方Kh-13和Kh-14 Fv/Fm值最高，均為0.813，與對照比差異極顯著，配方Kh-1 Fv/Fm值為0.806，也較高，與對照比差異顯著；Kh-8和Kh-9與對照差異不顯著。說明Kh-13、Kh-14和Kh-1配方在干旱脅迫下能抑制PSII原初光能轉化效率的降低，促進光合作用。

2.3.3 抽穗期噴施抗旱劑對產量及產量結構的影響 試驗結果表明，小麥抽穗期噴施5種抗旱劑配方均能提高小麥產量（見表3）。其中，Kh-13產量提高了38.48%，與對照比差異極顯著，Kh-1、Kh-9、Kh-8 3個配方處理的產量分別提高了20.78%、18.11%、和17.28%，與對照比均差異顯著，Kh-14增產9.26%，與對照比未達顯著差異。進一步分析4個抗旱劑配方顯著增產的原因，從表3可以看出，其增產主要是由于穗粒數的提高，Kh3、Kh-1、Kh-9、Kh-8處理的穗粒數與對照比分別增加了22.36%、17.30%、17.72%和19.83%，且均達顯著差異。說明在抽穗期噴施這4種抗旱劑配方能促進幼穗發育，促進授粉受精，減少不孕小花，提高了小麥穗粒數，從而增加產量。

3 結論與討論

（1）由以上分析，初步篩選出Kh-13和Kh-1 2個配方為較好的抗旱劑配方，這2個配方在小麥萌芽期、苗期和抽穗開花期干旱脅迫試驗中，經多項指標評判均表現突出，在干旱脅迫下，能促進種子萌發，提高發芽率，促進幼苗生長發育，增加干物質積累，提高個體質量，保持葉片相對含水率，提高PSII原初光能轉化效率，促進光合作用，增強抗逆能力，在抽穗期噴施能促進幼穗發育，提高小麥穗粒數，增加產量。在干旱脅迫下，與對照相比，Kh-13和Kh-1種子發芽勢分別提高了2.00倍和1.66倍，發芽率分別提高了50%和50%，萌芽期抗旱性兩者均達極強抗旱性標準；苗期莖葉干物質分別增加12.33%和11.42%，根干重分別增加19.13%和13.00%，葉片相對含水率分別提高23.53%和37.78%，PSII最大光化學量子產量（Fv/Fm）極顯著提高，分別提高2.52%和1.64%；抽穗期使用，穗粒數顯著分別提高22.36%和17.30%；產量顯著分別增加38.48%和20.78%。

（2）Kh-14配方，在多指標評判中，除產量指標外其他指標均表現突出，其孕穗期干旱脅迫、抽穗期噴施增產9.26%，但未達到顯著水平，但其在萌芽期和苗期干旱脅迫試驗中的發芽率、發芽勢、相對發芽率、初生根長度、芽長、莖葉干重、根干重、RWC、Fv/Fm等將均顯著高于對照，電解質滲出率低于對照。因此，該配方也可能是一個較好抗旱劑配方，需進一步試驗驗證。

（3）一個優良的抗旱劑應在作物生長發育的不同階段都表現優異，最終反映到作物產量上。筆者通過種子發芽階段、幼苗發育階段和最后大田階段，應用多種生理指標和產量指標進行篩選，最后確定了表現優異的抗旱劑配方。這種研究方法比單一階段的研究，其結果會具有更好的可靠性。

（4）針對某一種作物的抗旱劑處理是提高作物抗旱性的一條簡便、有效和經濟的途徑。筆者篩選出的2個抗旱劑配方是針對單個小麥品種試驗獲得，筆者還將在不同小麥品種之間、不同作物及與其他具有抗旱效能的產品間進行比較研究，結合生產實際需求，進一步開展室內試驗、大田小區試驗和大區試驗，對抗旱劑進行配方調整和劑型改良，以期獲得效果更好且更加實用的復合抗旱劑產品。

參考文獻

[1] 張林剛，鄧西平.小麥抗旱性生理生化研究進展[J].干旱地區農業研究，2000，18（3）：87-92.

[2] 吳永成，周順利，王志敏.小麥與抗旱性有關的根系遺傳改良研究進展[J].麥類作物學報，2004，24（3）：101-104.

[3] Wang W， Vinocur B， Altman A. Plant responses to drought， salinity and extreme temperatures： towards genetics engineering for stress tolerance[J].Planta，2003，218（1）：1-14.

[4] 席吉龍，張建誠，李永山，等.晉南旱地小麥地膜覆蓋品種篩選[J].山西農業科學，2012，40（11）：1149-1151，1206.

[5] 張衛星，趙致，廖景容，等.作物抗旱劑的應用研究進展[J].中國農學通報，2004，20（6）：334-339.

[6] 張中平.生長調節劑對小麥產量構成及抗逆性的影響[J].麥類作物，1992（6）：43-46.

[7] 增田芳雄.植物激素[M].北京：科學出版社，1978：134-302.

[8] 梁振興.多效唑對小麥的形態和生理效應[J].北京農學院學報，1988，3（2）：115-121.

[9] 梁振興.多效唑在小麥生產上的應用[J].北京農業，1990（8）：10-13.

[11] 劉寶仁.PP333對多種作物延緩生長的效能[J].植物生理學報，1986（4）：43-45.

[12] 張立明.多效唑和油菜素內酯對小麥形態、生理和產量的影響[J].北京農業大學學報，1991，17：115-123.

[13] 曾旭，張懷瓊，羅培高，等.多效唑對小麥葉片衰老及產量的影響[J].華北農學報，2007，22（2）：136-140.

[14] 陶宗婭，鄒琦，彭濤，等.水楊酸在小麥幼苗滲透脅迫中的作用[J].西北植物學報，1999，19（2）：296-302.

[15] 吳景社.21世紀節水農業中的高新技術重點研究領域[J].農業工程學報，2000，16（10）：9-12.

[16] 孔德祿.春小麥施用黃腐酸旱地龍抗旱增產效果顯著[J].腐植酸2000（3）：39.

[17] 成志明，高秀萍，馬愛平，等.旱地小麥應用綠色抗旱劑的增產效應及耐旱機制研究[J].中國農學通報，2007（2）：445-448.

[18] 姚維傳.王敏.張從宇.等.抗旱劑浸種對不同小麥品種種子萌發和幼苗生長的效應[J].安徽技術師范學院學報，2002，16（4）：24-27.

[19] 賈洪濤，曹善東，杜立樹.小麥專用復方抗旱型浸種劑和包衣劑抗旱機理的初步研究[J].麥類作物學報，2010，30（3）：496-499.

[20] 吳勇，高祥照，杜森，等.葉面噴施抗旱劑對冬小麥產量及經濟效益的影響[J].中國土壤與肥料，2012（4）：79-83.

[21] 蔣長寧，張燦.新型植物抗旱劑2-（乙酰氧基）苯甲酸的抗旱應用效果研究[J].農藥科學與管理，2007，28（12）：21-24，29.

[22] 孫洪波.新型抗旱劑對小麥增產原因的分析[J].山東師范大學學報：自然科學版，2000，15（1）：73-76.

[23] 武仙山，昌小平，景蕊蓮.小麥灌漿期抗旱性鑒定指標的綜合評價[J].麥類作物學報，2008，28（4）：626-632.

[24] 景蕊蓮，胡榮海，張燦軍，等.GB/T 21127—200，小麥抗旱性鑒定評價技術規范[S].北京：中國標準出版社，2007：1-5.

[25] 趙世杰，劉華山，董新純.植物生理學實驗指導[M].北京：中國農業科技出版社，1998：7-8.

[26] 陳建明，俞曉平，程家安.葉綠素熒光動力學及其在植物抗逆生理研究中的應用[J].浙江農業學報，2006，18（1）：51-55.

[27] 張秋英，李發東，高克昌，等.水分脅迫對冬小麥光合特性及產量的影響[J].西北植物學報，2005，25（6）：1184-1190.

[28] 王學智，曹敏建，蔣文春.抗旱劑處理對玉米種子的萌發及苗期抗旱力的影響[J].玉米科學，2005，13（2）：82-84，89.