新型水稻抗倒肥料“猛發兜”對雙季晚稻莖稈性狀及產量的影響

武志峰,李祖軍,曾研華,曾勇軍,潘曉華,石慶華,劉 云,吳自明*

(1.江西農業大學/作物生理生態與遺傳育種教育部重點實驗室/雙季稻現代化生產協同創新中心,江西 南昌 330045;2.普瑞豐生物科技有限公司,湖北 武漢 430000)

水稻是我國種植面積最大的糧食作物,其高產對我國糧食安全具有舉足輕重的作用[1]。水稻高產栽培勢必要提高生物產量,但這會引起水稻植株增高,倒伏風險增加,高產與倒伏之間的矛盾加劇[2-4]。水稻倒伏不僅會引起植株群體結構遭到破壞,葉片正常分布秩序被打亂,葉片光合效率銳減[5-6],還會出現落粒、穗芽現象,使稻谷損失率增加,收割難度加大,收割成本提高,收割時間延長[7-8]。近年來,水稻抗倒伏已成為水稻高產研究的熱點[9-12]；關于利用不同技術途徑提高水稻的抗倒伏能力相關學者已做了大量研究,例如施用矮壯素[13]、助壯素[14]、烯效唑[15]、多效唑[16]等植物生長調節劑類產品調控植物內源激素的合成,增加水稻的抗倒伏能力[17],但目前該方面的研究未能使提高水稻抗倒伏能力與增加產量得到完善統一,也就是說,雖然水稻的抗倒伏能力得到了增強,但對水稻產量提高功效不大,且這類產品殘留量大，一些生物對它們比較敏感,不適于大面積推廣應用[17-18]。我們以水稻品種泰優871作為研究對象,施用武漢普瑞豐生物科技有限公司研究生產的新型抗倒肥料——猛發兜(主要由中微量元素構成，無殘留),研究了其對水稻產量和抗倒伏的影響,以期為水稻抗倒伏栽培積累經驗和提供新的技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及試劑

選用江西農業大學農學院與廣東省農業科學院水稻研究所共同選育的雜交晚稻品種泰優871作為試驗材料,其全生育期121 d(伸長節間數5個)。

試驗試劑為猛發兜,由武漢普瑞豐生物科技有限公司提供。

1.2 試驗地點

試驗于2017年在鄱陽朱湖農場試驗田進行,供試土壤為旱地紫色土,土壤肥力均衡,供試土壤的基本理化性狀為:有機質含量9.7 g/kg,速效氮55.1 mg/kg,速效磷14.1 mg/kg,速效鉀322 mg/kg, pH 7.1。

1.3 試驗設計

設對照(不施藥)、施用猛發兜共兩個處理,每處理3個重復，小區面積為20 m2。不同處理的育秧方式相同,秧齡為4葉1心時移栽,每穴栽插兩株,行株距為26.67 cm×26.67 cm。于6月25日播種,7月20日移栽,移栽后7 d施用分蘗返青肥(拌入1.5 kg/hm2猛發兜)；其余肥料(復合肥)的施用量均相同,其中基肥∶分蘗肥∶穗肥=5∶2∶3,基肥于移栽前耕耙田時施用,分蘗肥于移栽后7 d施用,穗肥于倒4葉時施用。田間水分管理及病蟲草害防治等均按照常規高產栽培要求實施。

1.4 考察指標及方法

在水稻成熟后,各小區隨機取樣5蔸,每蔸選取主莖,分別測定穗下第1～5節間基部至穗頂長度、穗長、穗重及株高(植株基部到穗尖的距離),用游標卡尺測定各節間的莖壁厚度；測定各節間莖稈的抗折力、該節間長度及鮮重,按馬均等[19]的方法計算各節間的彎曲力矩：彎曲力矩=節間基部至穗頂長度(cm)×該節間基部至穗頂鮮重(g);同時,每小區調查50穴，計算有效穗數；再在其中取5個有效穗,計算一次枝梗數、二次枝梗數、每穗粒數、結實率和千粒重。

1.5 數據統計分析

用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0對試驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 猛發兜對晚稻泰優871產量及產量構成因素的影響

由表1可知：與未施用猛發兜的對照相比，施用猛發兜后有效穗數平均提高了8.50%,每穗粒數提高了2.35%,與對照間的差異達顯著水平；千粒重增加了1.15%,差異達到極顯著水平；結實率平均提高了1.51個百分點,理論產量平均提高了14.56%,差異達極顯著水平；實際產量提高了11.29%,差異達到極顯著水平。由相關分析結果(如表2)可以看出:各產量構成因子對產量形成的影響表現為結實率>千粒重>有效穗數>每穗粒數。

表1 施用猛發兜對泰優871產量及產量構成因素的影響

注:“*”表示在0.05水平上差異顯著(P<0.05);“**”表示在0.01水平上差異極顯著(P<0.01)。下同。

表2 泰優871產量因子間的相關系數

注:x1為有效穗數;x2為每穗粒數;x3為結實率;x4為千粒重;y為產量。

2.2 猛發兜對晚稻泰優871穗部性狀的影響

如表3所示,穗長、穗重、一次枝梗數、二次枝梗數這4個與產量相關的性狀在施用猛發兜后與對照的差異均達到了顯著水平，其中穗長較對照增加了8.80%～13.78%,穗重提高了7.96%～9.53%,一次枝梗數提高了36.96%～49.66%,二次枝梗數提高了105.08%～129.84%,說明施用猛發兜可有效提高穗長,增加一次枝梗和二次枝梗的數量,增加總粒數,從而提高產量。

表3 施用猛發兜對泰優871穗部性狀的影響

2.3 猛發兜對晚稻泰優871葉片性狀的影響

由表4進一步分析可知：施用猛發兜后,葉片的SPAD值明顯高于對照,差異達到極顯著水平；劍葉長度較對照極顯著降低，而其寬度顯著增加,表明施用猛發兜可有效調控劍葉性狀,改善群體結構,增加通風及透光性。

表4 施用猛發兜對泰優871劍葉性狀的影響

2.4 猛發兜對泰優871莖稈物理性狀及抗倒伏性能的影響

由表5可知：施用猛發兜后,泰優871的莖稈高度明顯低于未施用猛發兜的對照,差異達到極顯著水平；基部第一節間到第四伸長節間長度均顯著下降,其中基部第一、第二、第三伸長節間長度下降最為明顯,分別較對照降低了32.92%、38.08%、28.67%；穗下節間則顯著提高,較對照提高了9.7%。施用猛發兜后第一至第五伸長節間莖壁厚度均顯著高于對照,莖壁厚度分別增加了31.07%、38.75%、13.85%、15.09%和16.67%,差異均達到顯著或極顯著水平。施用猛發兜后基部第一、第二和第三伸長節間的彎曲力矩較對照均顯著降低；第四伸長節間的彎曲力矩與對照差異不顯著；穗下節間的彎曲力矩則顯著高于對照。

表5 施用猛發兜對泰優871莖稈性狀的影響

注:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分別代表基部第1、2、3、4、5節間。

3 討論與結論

前人研究指出,水稻的抗倒伏能力與植株高度、基部節間長度、節間莖壁厚度顯著相關。基部前3個節間承載稻穗和其他節間的重量,其形態性狀與稻株抗倒伏能力直接相關[20]。張忠旭等提出[21],基部N1與N2節間越短,水稻植株的抗倒伏能力越強。同時有研究[22]表明,增加莖壁厚度可以明顯提高莖壁面積,有效增加水稻植株莖稈的抗折力。因此,合理的節間配置,縮短基部節間和提高莖稈的物理抗性是有效提高水稻抗倒伏能力的方法。本試驗研究發現,在返青期施用猛發兜顯著降低了水稻的株高,使莖稈的負荷相應減少,抗倒伏能力增強。原因是基部第一、第二、第三、第四伸長節間的長度減小, 各節間壁厚增加，且莖壁厚度的增加幅度小于節間長度的增加幅度,故而彎曲力矩也降低了。本研究還發現，施用猛發兜后,水稻群體的有效穗數顯著增加,劍葉長度減小,寬度增加,SPAD值顯著高于對照,說明施用猛發兜雖然增加了有效穗數,但并未影響水稻植株的通風與透光,反而有效改善了功能葉的狀況。以往的研究大多是在水稻拔節期施用植物生長調節劑來縮短基部節間長度,降低株高,達到抗倒伏的目的。但該方面的研究雖然提高了水稻的抗倒性,保證了水稻的穩產性,但并未有效提高水稻的產量[23]。本研究在水稻返青期施用新型功能型肥料猛發兜，不僅提高了水稻的抗倒伏能力，而且有效提高了群體的有效穗數,增加了穗粒數,提高了千粒重,進而提高了產量。因此，猛發兜可作為水稻優質高產栽培中的適宜調控劑加以推廣應用。