不同葉面肥對晚稻葉片衰老和產量的影響

何 虎,楊 宙,邱在輝,肖宇龍,帥 鵬,付高平

(1.江西省農業科學院 水稻研究所/水稻國家工程實驗室(南昌)/國家水稻改良中心 南昌分中心,江西 南昌 330200;2.江西省種子管理局,江西 南昌 330046)

作物的整個生育過程需要從土壤中吸收大量的營養物質,但是部分中微量元素無法完全得到滿足,會影響作物的正常生長。葉片是作物最重要的營養器官,在對葉片養分吸收利用效果的研究基礎上,人們開發出了葉面施肥技術[1]。葉面肥通過葉面噴施使用,直接被葉片吸收,其利用效率高,效果明顯且見效快[2-3]。葉面肥可以彌補作物后期養分的缺失,成為土壤施肥的有效輔助措施,可為高產和穩產提供保障。除保證產量外,葉面肥還對提高作物的抗逆性、延緩葉片衰老和促進成熟有明顯的效果。葉面肥的針對性強,施用量小,施用過程操作簡單,有利于節約成本,已經被廣泛應用于蔬菜、果樹和大田作物的生產。

目前市場上的葉面肥產品數量增長迅速,類型繁多,發揮其噴施效果的關鍵在于掌握養分吸收過程和營養作用機理[3]。與土壤肥料相比,葉面肥的主要特點體現在養分吸收過程上。葉面肥養分一般通過葉面的氣孔、葉面角質層的親水小孔或細胞質外連絲3種途徑被吸收利用,其中氣孔是養分進入葉片最主要的途徑[4]。葉片對養分的吸收轉運能力與多種因素有關,如葉片類型和齡期、作物生長階段和營養狀況、外界環境條件以及葉面肥的養分特性等[5-7]。不同葉面肥噴施后對作物產生的效應不盡相同,作物在不同生長發育階段對養分的需求特性存在差異,所以葉面肥的效果還會受到噴施時期的影響[8-10]。

水稻是三大糧食作物之一,也是我國一半以上人口的主食,在種植業中占有重要的地位。傳統的水稻生產以施用基肥為主,不利于生育期相對較長的品種的產量形成。適時噴施葉面肥可以在一定程度上解決這個問題。有關研究表明,葉面肥能夠提高部分水稻品種的成穗率、結實率或千粒重,最終得到增產的效果[11]。據湯海濤等[12]報道，在噴施3種葉面肥后,水稻的產量顯著增加,并且稻谷中的重金屬含量大幅降低。另外,孔令國等[13]發現將葉面肥與適量的氮肥配合使用,不僅能增加水稻產量,還能提高稻米品質。

當前水稻上應用的葉面肥的有效成分主要為磷酸二氫鉀和尿素,營養元素比較單一,效果的穩定性也有待改善。近些年水稻栽培品種呈現多樣化的趨勢,品種之間對養分的需求存在差異。晚稻品種的生物量大,對養分的吸收能力強,但是在生育后期葉片容易早衰，導致根系活力降低,使產量潛力不能充分發揮[14]。本研究以晚稻品種為試驗對象,在不同的生育期噴施各種葉面肥,分析了不同葉面肥處理對葉片衰老進程和產量性狀的影響,旨在為晚稻高產栽培中的葉面肥施用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試水稻品種是五優308,由廣東省農業科學院水稻研究所選育,種子從位于江西省南昌市南昌縣的種子市場購買。該品種全生育期112 d,適合在長江中下游稻區作雙季晚稻種植。使用的葉面肥有3種,分別是康樸葉面肥、康樸凱普克和谷樂豐,均從江西省南昌市南昌縣的農資化工大市場購買,它們的具體信息見表1。

表1 供試葉面肥的具體信息

1.2 試驗設計

試驗地點位于江西省南昌市溫圳鎮,田塊屬于三等耕地,土壤類型為中潴灰潮沙泥田,灌溉設施齊全。試驗包含噴施時期和葉面肥類型兩個因素,噴施時期為齊穗前7 d (A)、齊穗期(B)和齊穗后7 d (C);葉面肥類型為康樸葉面肥(a)、康樸凱普克(b)和谷樂豐(c),共9個葉面肥噴施處理(Aa、Ab、Ac、Ba、Bb、Bc、Ca、Cb、Cc)。試驗采用隨機區組設計,每個處理3次重復,每個重復包括9個葉面肥噴施處理和1個對照(CK)共10個小區,小區面積10 m2。

水稻在6月底播種,7月底移栽,采用機插種植。水稻的行距為30 cm,株距為10 cm；水肥管理和病蟲害防治按照當地的高產栽培模式進行。每667 m2面積的葉面肥用30 L水溶解或稀釋,試驗小區的用量根據實際面積計算,用噴壺人工噴施,對照小區噴施清水。

1.3 晚稻葉片衰老相關指標的測定

在噴施葉面肥7 d后,在處理小區和對照小區中各取10片正常的劍葉,測定丙二醛(MDA)含量以及過氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)這3種保護酶的活性。CAT活性用南京建成生物工程研究所的試劑盒測定,丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)活性用上海索橋生物科技有限公司的試劑盒測定,操作過程按照試劑盒的說明書進行,對反應產物用美國MD SpectraMax 190型全波長酶標儀讀取相應波長處的吸光度值,最后按照說明書提供的公式計算最終結果。

在噴施葉面肥后，每隔7 d,在處理小區和對照小區中各選擇10個生長正常的植株,用SPAD-502型葉綠素測定儀測定主穗劍葉中部的葉綠素含量。在齊穗后21 d，在所有小區中各選5個代表性植株,測量各個分蘗劍葉、倒二葉和倒三葉的長度和寬度,計算長寬比。

1.4 晚稻產量性狀的考察

在水稻成熟后，從各小區中取3個樣品,每個樣品包含5個代表性植株,晾干后考察有效穗數、每穗粒數、結實率和千粒重。然后收割邊行以外的植株,脫粒并晾干后稱重,計算小區的產量。

1.5 數據分析

用SPSS 16.0軟件對試驗數據進行統計分析,用LSD法的t測驗比較各處理與對照之間的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 噴施時期和葉面肥類型對水稻劍葉生理指標的影響

取噴施葉面肥7 d后的晚稻劍葉測定生理指標,結果表明除了處理Ba外,其它所有處理的MDA含量都顯著低于對照。MDA含量在生育后期普遍升高,但是噴施葉面肥減小了MDA含量的上升幅度。噴施時期A的CAT活性顯著低于對照的,噴施時期B的CAT活性顯著高于對照的,而噴施時期C與對照之間沒有顯著性差異。從總體上來看,噴施葉面肥能使水稻在生育后期保持更為穩定的CAT活性。噴施時期A的SOD活性顯著低于對照的,噴施時期B和C的SOD活性顯著高于對照的,說明在齊穗期噴施葉面肥大幅度提高了水稻的SOD活性。Aa、Bb、Ca和Cb這4個處理的POD活性顯著高于對照的,其他處理與對照差異不顯著(圖1)。

“*”表示與CK相比有顯著性差異。下同。

2.2 噴施時期和葉面肥類型對水稻葉片葉綠素含量的影響

噴施時期A在7 d后(齊穗期)測量時,水稻劍葉的葉綠素含量并沒有出現顯著差異。14 d和21 d后葉綠素含量依次下降,但是噴施葉面肥處理的下降幅度較小,其中噴施康樸葉面肥和谷樂豐的處理顯著高于對照。噴施時期B和C的處理各個時期葉綠素含量都顯著高于對照的,表明3種葉面肥都具有維持葉綠素含量的效果(表2)。

表2 各個小區的水稻葉片葉綠素含量(SPAD值)

2.3 噴施時期和葉面肥類型對水稻葉片長寬比的影響

所有噴施葉面肥處理的水稻劍葉和倒二葉的長寬比都小于對照的,分別有7個和6個達到顯著差異水平。葉面肥對水稻倒三葉長寬比的影響較小,僅有3個處理與對照間的差異達到了顯著水平(圖2)。噴施處理的水稻葉長沒有發生明顯變化,長寬比降低的原因在于橫向衰減弱,維持了較大的寬度,表明葉片在生育后期的衰老較為緩慢。

圖2 各個小區的葉片長寬比

2.4 噴施時期和葉面肥類型對水稻產量性狀的影響

從表3可以看出：在齊穗前7 d(A)及齊穗期(B)噴施葉面肥使晚稻品種五優308的有效穗數和千粒重略有降低,但是每穗粒數和結實率大幅增加;在齊穗后7 d(C)噴施的效果主要為每穗粒數的大幅增加；Ab、Ac、Bc、Ca、Cb和Cc這6個處理的水稻實際產量顯著高于對照的,其中葉面肥谷樂豐(c)在不同的時期噴施,以及3種葉面肥在齊穗后7 d(C)噴施都具有增產的效果。

表3 各個小區的水稻產量及其性狀

根據葉面肥的單價和施用量計算成本,然后結合產量分析上述6個增產處理的投入產出比,發現在齊穗期或齊穗后7 d噴施谷樂豐所獲得的投入產出比較高,分別為10.56和9.60,具有較好的經濟效益。在齊穗后7 d噴施康樸凱普克增加的產值最多,但是葉面肥成本太高,影響了投入產出比(表4)。

3 討論與結論

衰老是水稻生育后期的必然結果,其中葉片的表現最為明顯,其外觀形態和生理指標都會發生變化。外觀形態的變化是葉片枯黃,即葉綠素含量降低,以及邊緣組織因細胞程序性死亡而發生衰減。生理指標的變化是細胞損傷相關物質如MDA的含量升高,以及各種保護酶活性降低。上述變化如果發生過早,會導致水稻葉片的功能提前喪失,對產量造成影響。對此,采用各種栽培管理措施延緩水稻葉片的衰老進程,可以起到維持高產穩產的效果。

表4 不同葉面肥處理對晚稻的增產效果和經濟效益

葉綠素含量的表現直觀,測定簡便,是反映水稻逆境脅迫和衰老程度的重要指標。在本研究中,3種葉面肥都提高了晚稻劍葉的葉綠素含量,尤其在齊穗期及以后噴施時效果更為明顯。噴施葉面肥后,水稻葉片的長寬比相比對照變小,其中劍葉和倒二葉表現得較為明顯。長寬比變小的原因在于維持了較大的寬度,表明葉面肥可以減弱葉片細胞程序性死亡的程度。因此,這3種葉面肥有助于維持水稻生育后期的葉綠素含量,抑制細胞程序性死亡,在外觀形態上延緩葉片的衰老。對比分析發現,不同葉面肥的防衰老效果存在差異,同種葉面肥在不同時期噴施所產生的效果也不同。

在生理指標方面,9個葉面肥噴施處理中有8個的MDA含量顯著低于對照,減弱了水稻植株所受的損傷。CAT和SOD活性在不同葉面肥處理之間的差異不大,但是受噴施時期的影響較為明顯,齊穗期噴施葉面肥都能大幅提高這兩種保護酶的活性。POD活性的變化規律與CAT和SOD不同,同時受到葉面肥類型和噴施時期的影響。保護酶的功能在于清除植物體內的有毒物質,其活性變化是改變葉片衰老進程的內在因素。根據上述結果,推測3種葉面肥均能不同程度地提高保護酶的整體活性,并使各保護酶在不同的生育時期發揮作用,維持葉片的生理功能。

水稻產量性狀在葉面肥類型之間差異不大,主要與噴施時期有關。同一葉面肥在不同時期噴施獲得的實際產量不同,不同葉面肥的最佳噴施時期也存在差異,從而證明了噴施時期的重要性。這些結果可以為葉面肥在水稻上的合理有效利用提供指導。本研究篩選出了6個顯著增產的處理,其中齊穗期或齊穗后7 d噴施谷樂豐模式的投入產出比最高,有示范推廣的前景。