小麥抗干熱風制劑配方鑒選與作用機制研究

席吉龍，張建誠，楊 娜，姚景珍，王 珂，席凱鵬，李永山

（山西省農業科學院棉花研究所，山西運城044000）

小麥是我國重要的口糧品種，在保障國家口糧絕對安全中的地位極其重要。黃淮海地區是我國冬小麥的主產區，小麥種植面積占全國小麥總面積的68%，產量占全國小麥總產的76%[1]，也是干熱風危害最嚴重的地區。河南省年平均發生干熱風日數為0.5～3.9 d，發生概率為10年4遇至10年9遇[2]。1980年以來，河南省商丘市干熱風的發生頻率呈逐漸減少趨勢[3]，山西在1971—2013年之間冬小麥干熱風總體呈波動略減小趨勢[4]。遇干熱風輕害，小麥會減產5%～10%，重害時減產可達20%以上[5]。抗干熱風制劑的應用是提高小麥抗性和增加產量的一條有效且實用的技術途徑。前人對許多單劑如磷酸二氫鉀[6]、氯化鈣[7]、三十烷醇溶液[8]、黃腐酸[9]進行了研究，其雖能不同程度地緩解干熱風的危害，但作用效果有限且不穩定。目前，文獻報道，應用的抗干熱風產品制劑噴施寶有機水溶葉面肥[10]、FA旱地龍[11-12]、天達2116[13-14]等對小麥抵抗干熱風災害有一定作用。

為了豐富抗干熱風制劑類型及增強抗防效果，筆者針對小麥干熱風危害發生條件和特點，利用有機營養、活性劑、調節劑、中量元素、微量元素等研制出16種抗干熱風配方制劑，并對其進行配方篩選，在小麥上就應用增產效果及抗逆機制進行了一系列研究，以期為抗干熱風制劑的開發應用探索一條新路。

1 材料和方法

1.1 試驗時間與地點

2012—2013年度在山西省農業科學院棉花研究所牛家凹試驗農場開展配方初選試驗；2013—2014年度在山西省農業科學院棉花研究所牛家凹試驗農場、臨汾市襄汾縣鄧莊鎮賈莊村、河南省農業科學院試驗地開展多點鑒選；2014—2016年在山西省農業科學院棉花研究所牛家凹試驗農場開展同類制劑產品比較試驗和盆栽模擬干熱風環境的作用機制研究。

1.2 試驗材料

參試小麥品種為舜麥1718。山西省農業科學院棉花研究所小麥抗逆栽培研究課題自行研制的16種抗干熱風制劑配方（KN-1～KN-16）；FA旱地龍由新疆匯通旱地龍腐植酸有限公司生產；98%磷酸二氫鉀由邵陽市正盛農化科技有限公司生產；天達2116由山東天達生物股份有限公司生產。

1.3 試驗設計

1.3.1 田間鑒選試驗 配方初選時設16個配方和清水對照共17個處理，初選出的配方進入下一年多點多地鑒選試驗；鑒選出的配方再與同類產品（FA旱地龍、天達2116、98%磷酸二氫鉀）進行比較試驗，而后確定抗干熱風效果較好的配方。各年度試驗小區面積20 m2，重復3次，均在小麥開花—灌漿期噴施2次。每個配方稀釋500倍，同類產品按說明書最佳用量使用，對照噴等量清水。收獲后，測定千粒質量和產量，以千粒質量、產量為主判定配方的抗干熱風能力。

1.3.2 干熱風模擬盆栽試驗 設鑒選確定的2個配方和清水對照3個處理，每個處理5盆，隨機區組排列，重復5次，共75盆，其中固定一次重復為取樣區。盆內徑40 cm，高50 cm，將盆埋于大田。10月8日播種，每盆留基本苗30株。于拔節期（4月4日）每盆統一留莖60個，去除多余莖蘗。在開花—灌漿期噴施2次，2次間間隔7 d，而后在盆栽區域搭建干熱風模擬溫棚[15]，中度干熱風脅迫處理3 d，指標設置白天 9：00—16：00 溫度 32 ℃，相對濕度≤30%，風速≥2 m/s，夜間溫度15℃～18℃，相對濕度40%～45%。成熟后按盆收獲，每盆裝一袋，單收單打，測定產量及產量構成。

1.4 測定指標及方法

盆栽模擬試驗于干熱風處理結束后的第3天測定。相對電導率采用電導率儀法測定[16]，葉片相對含水量按照武仙山等[17]方法測定，葉綠素熒光參數（Fv/Fm）用美國OS-30P葉綠素熒光儀測定[17]，光合測定用英國ADC系列LCpro便攜式光合測定儀測定[18]，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用NBT比色法[19]測定，丙二醛（MDA）含量采用TBA比色法[19]測定。

1.5 數據分析

用Microsoft Excel 2007軟件對數據進行處理，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 配方初選結果

表1 小麥抗干熱風配方篩選結果（2012年）

試驗結果表明（表1），有6個配方千粒質量比對照增加，比對照增產的有13個配方，有11個配方提高了光合速率，結合2012年氣候條件綜合分析得出初步結果：6個配方千粒質量、產量均高于對照，說明這6個配方有一定的抗干熱風能力，分別是 KN-2，KN-3，KN-6，KN-8，KN-15，KN-16，千粒質量比CK提高0.68～6.54 g，產量比CK提高6.16%～14.39%，其中，增產幅度最大的是KN-8，增產率為14.39%。以千粒質量、產量為主判定配方抗干熱風的能力，初步篩選出KN-6，KN-8，KN-3，KN-16，KN-15，KN-2等 6個配方。

2.2 不同地點配方鑒選與驗證

運城點試驗結果表明（表2），參加抗干熱風制劑配方驗證篩選試驗的6個配方的穗粒數、千粒質量及產量均比CK高，其中，KN-8千粒質量比CK高2.5 g，且二者間達極顯著差異，其他5個配方千粒質量比CK高1.3～1.9 g，均達到顯著差異；有4個配方 KN-8，KN-2，KN-6，KN-3 均比對照顯著增產，增產率分別為20.2%，17.4%，16.8%和12.3%，說明這4個配方有一定的抗干熱風能力。按照千粒質量和產量指標綜合分析，抗干熱風能力最好的是KN-8，其次依次是 KN-2，KN-6，KN-3。

表2 運城點抗干熱風制劑配方驗證篩選結果（2013年）

從表3可以看出，在臨汾試驗基地灌漿期噴施制劑后，對公頃穗數和穗粒數影響不顯著；除KN-16外其余5種制劑的千粒質量都極顯著提高，千粒質量由高到低排序為 KN-15，KN-8，KN-2，KN-3，KN-6，提高幅度為 2.4～4.5 g；噴施 6 種制劑產量都有增加，產量由高到低依次為KN-8，KN-2，KN-3，KN-15，KN-6，KN-16，其中，KN-8，KN-2 增產率均達20%以上，分別為27.6%和21.1%。

表3 臨汾點抗干熱風制劑配方驗證篩選結果（2013年）

鄭州點6個初選配方鑒定結果表明（表4），千粒質量高于CK的配方有5個，由大到小依次為KN-16，KN-2，KN-8，KN-3，KN-15；千粒質量比對照超過5 g以上的配方有3個，依次為KN-16，KN-2，KN-8，比清水對照千粒質量分別提高6.96，6.67，6.04 g，其中，KN-8，KN-2 這 2 個配方還顯著增加了穗粒數，穗粒數分別提高6.3，5.85粒；由于噴施抗干熱風制劑是小麥初花期以后，公頃穗數已經確定，其效果主要影響千粒質量和穗粒數，所以，以穗粒數×千粒質量為指標可以代表產量趨勢，以此指標判定，除KN-6比CK低0.50%外，其他配方均高于對照10%以上，前3名是KN-2，KN-8，KN-16，分別比對照高34.4%，34.2%和19.4%。

表4 鄭州點抗干熱風制劑配方鑒定結果（2013年）

綜合3個試驗點的試驗結果可知，KN-8在配 方初選中增產率最大，排名第1，在3個試驗點配方驗證篩選試驗和大區示范驗證中，在運城、臨汾驗證試驗和大區示范中增產率也均為第1，在鄭州點千粒質量排名第3、穗粒數排名第1、穗粒數×千粒質量排第2。因此，確定KN-8為參試配方中抗干熱風效果最好的配方。KN-2在配方初選試驗中排名第3，在3個試驗點配方驗證和大區示范驗證4組試驗中，3個試驗點增產率均排名第2，鄭州點增產趨勢（穗粒數×千粒質量）排名第1。因此，確定KN-2為參試配方中抗干熱風效果較好的配方，對該配方優化改良進入下一階段的試驗。

2.3 抗干熱風制劑驗證及與同類產品效果比較

由表5可知，噴施抗干熱風制劑顯著提高了千粒質量與穗粒數，各制劑均比CK增產，產量由高到低依次為KN-8＞天達2116＞KN-2＞KH2PO4＞旱地龍，增產率為7.5%～11.8%，其中，KN-8、天達2116抗干熱風效果優于KN-2＞KH2PO4＞旱地龍。

表5 不同處理對小麥產量和產量結構的影響（2015年）

2.4 干熱風模擬條件下噴施制劑的機制與效果

對篩選出的KN-8，KN-2制劑進行干熱風模擬條件下的盆栽試驗，結果如表6所示，噴施抗干熱風制劑KN-8，KN-2后穗粒數較CK分別提高1.6，1.4粒；千粒質量分別顯著增加 2.5，2.2 g，提高6.2%和5.5%；產量顯著提高了11.4%和10.1%。從表7可以看出，噴施抗干熱風制劑KN-8，KN-2后，電導率分別比CK顯著降低20.5%和18.5%；葉片相對含水量分別較CK顯著提高7.0%和7.9%；熒光參數（Fm/Fv）分別較CK顯著提高4.59%和4.72%；光合速率分別顯著提高20.03%和15.56%；超氧化物歧化酶分別較CK顯著提高21.4%和15.35%；丙二醛含量分別較CK顯著降低21.0%和19.6%。說明在小麥受到干熱風脅迫前噴施制劑KN-8、KN-2，能保護細胞膜，提高超氧化物歧化酶含量，調節氣孔關閉度，減少蒸騰，保持葉片較高的含水量，促進光合作用，從而有效提高了小麥耐受干熱風的能力，提高籽粒質量，保持較高的產量。

表6 篩選制劑對產量及產量結構的影響（2016年）

表7 噴施制劑生理生化指標測定值（2016年）

3 結論與討論

3.1 研究鑒選出抗干熱風效果較好的制劑配方

KN-8和KN-2都是較好的抗干熱風制劑配方。KN-8在配方初選中增產率排名第1，在3個試驗點配方驗證篩選試驗中，運城、臨汾驗證試驗均為第1，在鄭州點千粒質量排名第3、穗粒數排名第1，在抗干熱風制劑與同類產品效果比較試驗中，KN-8增產率排名第1。KN-2在配方初選試驗中排名第3，在3個試驗點配方驗證篩選試驗中均排名第2。KN-2在抗干熱風制劑與同類產品效果比較試驗中排名第3，雖不及天達2116，但與其差異不顯著，而比旱地龍、磷酸二氫鉀顯著提高。在盆栽干熱風模擬試驗中，KN-8和KN-2千粒質量分別比CK提高2.5，2.2 g，產量比CK顯著提高了11.4%和10.1%。生理生化測定分析驗證了配方性能，揭示其作用機制是能調節小麥生理機能，減少細胞膜電解質外滲，抑制蒸騰，減少體內水分損耗，提高細胞活力和光化學效率，增強抗干熱風能力，提高小麥千粒質量和產量。

3.2 干熱風脅迫鑒定指標與田間試驗方法

干熱風脅迫導致千粒質量不同程度降低[20-23]，在灌漿后期重度干熱風危害導致千粒質量降低5.4 g，降幅達14.5%；在灌漿中期重度干熱風危害導致千粒質量降低9.7%，輕度干熱風危害導致千粒質量降低4.8%[24]。趙俊芳等[25]、王明濤等[26]研究表明，重干熱風天氣出現次數與千粒質量呈顯著的負相關。因此，千粒質量可以作為干熱風研究的重要指標。干熱風脅迫下,葉片失水、酶活性、光合速率、丙二醛含量、細胞膜通透性會發生顯著變化，因而，其常作為鑒定作物抗干熱風能力的重要指標[27-28]。干熱風是突發性災害，開展干熱風災害研究分析，模擬試驗與田間試驗結合是一種十分有效的手段。由于研究目的不同，試驗模擬方法也不同，脅迫環境和作用時間不同，對千粒質量、產量及生理生化指標的影響也不盡相同。

3.3 抗干熱風制劑是應對小麥干熱風危害的一條簡便、有效和經濟的途徑

筆者篩選出的2個抗干熱風制劑配方是在小區試驗和干熱風模擬環境條件下獲得的，以后還將開展大田小區試驗、大田示范試驗、不同生態區域試驗、與其他抗干熱風制劑產品進行比較等研究，依據該制劑在試驗示范推廣中的效能和出現的問題，對抗干熱風制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抗干熱風制劑新產品。