生長調節劑浸種對晚稻工廠化育秧成秧質量影響的評價

屈 成，李恩宇，陳光輝*

(1.湖南生物機電職業技術學院,湖南 長沙 410127;2.湖南農業大學 農學院,湖南 長沙 410128)

0 引言

隨著社會經濟的高速發展,我國水稻生產形式已發生深刻變化。全程機械化栽培技術已成為南方水稻生產的關鍵,而缽體育秧和機械插秧技術的完美結合是全面推廣水稻全程機械化生產的核心技術[1]。我國南方水稻多熟制地區機插秧苗普遍存在“苗小質弱、與大田早生快發不協調、個體與群體關系不協調、前中后期生育不協調”等缺陷,導致產量不高、品質不穩與多熟季節矛盾加劇等問題發生[2-3]。有研究表明,葉齡在3.5葉左右且苗高不超過20 cm,莖基寬大且根系發達的秧苗在機械移栽后返青快且抗逆性強[4]。植物生長調節劑具有用量小、作用速度快、效益高、殘毒少等特點,可以調節內源激素系統的平衡,能定向調控作物的生長發育。但目前主要利用“多效唑培育水稻壯秧技術”,其他化控劑的研究和應用較少。如果植物生長調節劑使用不當，則會導致秧苗的死亡，造成經濟損失,因此系統研究常用植物生長調節劑對晚稻工廠化育秧秧苗質量的影響,對提高秧苗素質及促進水稻機械化生產技術發展具有重要意義。

多效唑(MET)和烯效唑(S3307)在調控作物生產、提高抗逆性、增加作物產量等方面的應用研究較多,成臣等[5]的研究結果表明,在南方雙季晚稻區施用適宜濃度的MET能增加秧苗的根長、根數、葉齡,降低苗高,使后期水稻保持較高的莖蘗數和有效穗數,從而增加產量。在秧齡大于24 d時,用S3307浸種可顯著提高秧苗的質量,增加秧苗的壯秧指數和根系盤結力,抑制大秧齡造成的秧苗徒長；秧齡越長，S3307的增產效果越顯著[6]。有關赤霉素(GA3)、萘乙酸(NAA)、6-芐氨基嘌呤(6-BA)、生長素(2,4-D)、脫落酸(ABA)和膨大劑(CPPU)對水稻秧苗質量影響的研究較少,劉希財等[7]研究了GA3、NAA浸種對水稻秧苗的影響,結果表明150 mg/kg的GA3和70 mg/kg的NAA對水稻秧苗葉齡、白根數、總根數、秧苗鮮質量和干質量有促進作用。在高鹽的環境中,GA3可顯著增強水稻幼苗的抗性,促進幼苗生長,提高秧苗素質[8]。鄧接樓等[9]通過比較咪酰胺、石灰水、浸種靈和赤霉素的浸種效果,認為赤霉素浸泡水稻種子24 h的效果最優,可以提高發芽率和發芽指數,顯著增加根長和苗長。齊德強等[10]的研究表明,ABA能促進秧苗的生長,增加葉片過氧化物酶的活性,提高秧苗素質和植株抗性。前人針對秧苗的化控技術研究主要集中在MET和S3307處理對秧苗素質和稻谷產量的影響方面,而針對不同濃度的常用植物生長調節劑對工廠化育秧成秧質量影響評價方面的研究較少,且對不同秧苗素質指標之間的相關性也尚不明確。鑒于此，我們以南方雙季稻區主栽晚稻品種桃優香占與泰優390為試驗材料,評價了不同植物生長調節劑對工廠化育秧成秧質量的影響,并對在不同濃度植物生長調節劑處理下獲得的成秧各項質量指標進行了相關分析,旨在為化控技術在培育壯秧中的應用以及南方晚稻高質量秧苗的培育提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試水稻品種為桃優香占與泰優390,分別由湖南金健種業科技有限公司和湖南優至種業有限公司提供。育秧基質購自湖南省湘輝農業技術開發有限公司,其總孔隙度為50%～90%, pH 值5.0～6.5,容重0.3 g/cm3,堿解氮1250 mg/kg,速效鉀2625 mg/kg,速效磷423 mg/kg。MET和S3307為江蘇七洲綠色化工股份有限公司產品,ABA、NAA、2,4-D、6-BA、CPPU、GA3均購于Sigma公司。

1.2 試驗設計

試驗于2019年在長沙市瀏陽市沿溪鎮花園村湖南農業大學實習基地進行。試驗采用6種濃度的MET、S3307、ABA、NAA、2,4-D、6-BA、CPPU、GA3浸種(見表1),以C0(清水)為對照；每個處理4次重復,區組完全隨機設計。選擇飽滿度一致、無病蟲害的種子，裝在網袋內,用清水沖洗凈后,加入不同濃度的植物生長調節劑浸種24 h,每隔12 h換1次水；完成浸種后將種子瀝干,置于37 ℃恒溫光照培養箱內進行催芽,光周期為光照12 h/黑暗12 h。

表1 不同植物生長調節劑濃度處理 mg/L

1.3 試驗方法

育秧盤規格為58 cm×22 cm×2.5 cm(長×寬×高)；采用湘暉公司的水稻育秧專用基質作床土；待水稻種子完全發芽后進行播種,每盤均勻撒播70 g,各處理重復4次。在播種時一次性完成基質鋪底、播種、灑水、蓋基質等工序。

1.4 測定項目及方法

在播種后第25天,每處理選取秧苗整齊一致的3盤,每盤選取10 cm×10 cm的秧塊,選取長勢整齊一致、具有代表性的植株，測定秧苗的葉齡、綠葉數、苗高、白根數、總根數等指標。從選取的10 cm×10 cm秧塊中取長勢整齊一致的10株秧苗，用直尺測定秧苗莖基寬；取長勢整齊一致的100株秧苗，用吸水紙擦干后測定鮮質量；將用于測定鮮質量的秧苗在105 ℃下殺青30 min，然后在80 ℃下烘干至重量恒定,測定干質量。

1.5 數據處理與分析

采用Excel 2013軟件對試驗數據進行統計分析,用DPS 7.05統計軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同植物生長調節劑對機插雜交晚稻秧苗葉齡的影響

選擇適宜秧齡的水稻秧苗進行機械化移栽,能減輕機械化移栽對秧苗的損傷,較好地協調千粒重、有效穗、穗粒數之間的關系。有研究表明機插晚稻的適宜葉齡為2.5～4.0葉[11]。從表2可以看出，不同植物生長調節劑顯著影響桃優香占和泰優390秧苗的葉齡,不同濃度的MET、S3307、2,4-D和CPPU均提高了桃優香占和泰優390秧苗的葉齡,其中C3～C4濃度的MET、C3～C5濃度的S3307、C1～C5濃度的2,4-D和C3～C5濃度的CPPU均顯著提高了兩個品種秧苗的葉齡,較對照分別增加了3.15%～30.50%,1.62%～11.32%,2.08%～17.19%和6.27%～12.07%。低濃度(C1～C4)的6-BA浸種抑制了秧苗的葉齡,但高濃度(C5)的6-BA可在一定程度上增加秧苗的葉齡。GA3對秧苗葉齡的影響存在品種效應,C2～C3濃度的GA3可增加秧苗的葉齡。NAA處理顯著降低了兩個品種秧苗的葉齡?？傮w而言,以MET處理對秧苗的葉齡促進作用最明顯,其C5處理的桃優香占秧苗葉齡增加了28.87%,C3處理的泰優390秧苗葉齡增加了30.48%。

表2 不同植物生長調節劑對機插雜交晚稻秧苗葉齡的影響 葉

2.2 不同植物生長調節劑對機插雜交晚稻秧苗綠葉數的影響

綠葉數是工廠化育秧成秧質量的重要考察指標,直接影響著機械化移栽后光合作用面積[12]。由表3可知,MET處理增加了桃優香占和泰優390秧苗的綠葉數,其中C5濃度的MET顯著增加了桃優香占秧苗的綠葉數,較C0的增幅為29.96%；C3～C5濃度的MET顯著增加了泰優390秧苗的綠葉數,較C0的增幅為15.81%～22.53%。C1～C3濃度的ABA顯著增加了秧苗的綠葉數,而高濃度(C4～C5)的ABA則抑制了秧苗的綠葉數,這表明ABA對水稻秧苗的綠葉數存在濃度效應。C4～C5濃度的6-BA和C5濃度的GA3均顯著提高了桃優香占和泰優390秧苗的綠葉數,分別提高了24.25%～50.62%和9.02%～10.15%。C2～C4濃度的S3307處理能顯著增加泰優390秧苗的綠葉數,而不同濃度的S3307、NAA浸種均降低了桃優香占秧苗的綠葉數,這說明S3307和NAA對秧苗的綠葉數的影響存在品種間差異和濃度效應?？傮w而言,MET以及適宜濃度的6-BA、GA3和ABA能夠增加水稻秧苗的綠葉數,且以6-BA對水稻秧苗綠葉數的促進作用最佳。

表3 不同植物生長調節劑對機插雜交晚稻秧苗綠葉數的影響

2.3 不同植物生長調節劑對機插雜交晚稻秧苗苗高的影響

有研究表明,水稻機插秧苗要求苗高在12～18 cm,秧苗太高不利于機插操作,且會增加機械損傷和倒伏風險；秧苗太矮則影響葉片的空間分布以及植物接受光照的強度[13]。本試驗結果(表4)表明，MET、S3307、NAA、2,4-D、ABA、6-BA、CPPU均具有抑制秧苗生長的作用,但在不同品種間具有一定的差異。具體來說，C1～C5濃度的MET、S3307和6-BA均能控制水稻秧苗的生長,隨著濃度增加控高效果更明顯,其中經MET、S3307和6-BA處理的秧苗高度分別降低了16.45%～54.36%、37.03%～74.86%和1.81%～56.14%。C1～C5濃度的GA3均顯著促進了秧苗的生長,在C1～C5范圍內濃度增加時秧苗生長速度更快。ABA和CPPU處理能抑制桃優香占秧苗的生長，但對泰優390的生長具有促進作用,C1～C5處理均能顯著增加秧苗的苗高,C2濃度的ABA處理和C1濃度的CPPU處理對秧苗的生長促進作用最強。總體而言,MET和6-BA處理后秧苗高度在12～18 cm,適合作為機插秧苗。

表4 不同植物生長調節劑對機插雜交晚稻秧苗苗高的影響 cm

2.4 不同植物生長調節劑對機插雜交晚稻秧苗白根數的影響

白根數是衡量水稻根系質量優劣的重要指標。由表5可知,不同植物生長調節劑對水稻機插秧苗白根數的影響不同。不同濃度的MET和2,4-D處理均顯著降低了桃優香占和泰優390秧苗的白根數,且隨著施用濃度在C1～C5范圍內增加，秧苗白根數的降低效果更為明顯。不同濃度的S3307和NAA均降低了桃優香占秧苗的白根數,但C4～C5濃度的S3307和NAA能增加泰優390秧苗的白根數,S3307和NAA分別增加了5.31%～8.10%和5.76%～8.65%,這說明不同品種對S3307和NAA的敏感程度及對濃度的響應閾值存在差異。高濃度(C4～C5)的GA3處理均能顯著增加桃優香占和泰優390的白根數,增加了19.21%～131.65%。綜上所述,本試驗大部分植物生長調節劑對秧苗白根數具有抑制作用,高濃度的S3307、NAA和GA3處理能明顯增加秧苗的白根數,對秧苗的根系生長有明顯的促進作用。

表5 不同植物生長調節劑對機插雜交晚稻秧苗白根數的影響

2.5 不同植物生長調節劑對機插雜交晚稻秧苗總根數的影響

由表6可知,植物生長調節劑對秧苗總根數的影響與對白根數的影響趨勢基本一致。就桃優香占而言,C1和C2濃度的MET、C1濃度的S3307、C1濃度的2,4-D、C1濃度的ABA和C5濃度的GA3處理均在一定程度上增加了秧苗的總根數,但差異未達到顯著水平；其余各植物生長調節劑均不同程度地減少了秧苗的總根數。就泰優390而言,C1～C3濃度的MET處理也表現出了劑量效應；C5濃度的S3307處理和C4濃度的NAA處理在一定程度上提升了秧苗的總根數,但均未達到顯著水平;其余各植物生長調節劑均不同程度地降低了秧苗的總根數?？傮w而言,低濃度的MET處理對秧苗的總根數有一定的促進作用,而S3307、NAA、 ABA和GA3處理對秧苗的總根數影響存在劑量效應和品種效應。

表6 不同植物生長調節劑對機插雜交晚稻秧苗總根數的影響

2.6 不同植物生長調節劑對機插雜交晚稻秧苗莖基寬的影響

莖基寬是反映壯秧指數和秧苗素質的一個重要指標。由表7可知,MET和S3307處理能提高水稻秧苗的莖基寬,在C1～C5范圍內隨著施用濃度增加，其對莖基寬的促進作用越強,且在C5下達到最大值,此時S3307和MET處理的秧苗莖基寬分別比對照高41.16%～43.50%和17.87%～34.88%。高濃度(C5)的2,4-D處理能顯著增加桃優香占和泰優390秧苗的莖基寬,分別比對照高8.61%和26.17%。施用適宜濃度的ABA和CPPU能夠使水稻秧苗莖基寬顯著增加,達到2.8 mm以上。 NAA和GA3處理有降低機插雜交晚稻秧苗的莖基寬的趨勢,但沒有達到顯著水平?？傮w而言,MET、S3307、2,4-D、ABA和CPPU均能使秧苗的莖基寬增加,以C5濃度的MET對莖基寬的促進作用最為明顯。

表7 不同植物生長調節劑對機插雜交晚稻秧苗莖基寬的影響 mm

2.7 不同植物生長調節劑對機插雜交晚稻秧苗鮮質量的影響

由圖1可知,不同植物生長調節劑會影響水稻機插秧苗的鮮質量,在桃優香占和泰優390上的應用效果呈現一致趨勢,但泰優390的秧苗鮮質量低于桃優香占。MET、S3307、NAA、2,4-D、6-BA、CPPU和GA3處理均能提高水稻幼苗的鮮質量,在C1～C5范圍內隨著濃度增加秧苗鮮質量也增加,這表明500 mg/L的MET和S3307對提高秧苗的鮮質量具有明顯作用,相比于對照增幅分別為24.48%～32.43%和35.72%～55.64%。高濃度(C5)的NAA和6-BA處理能顯著提升秧苗的鮮質量,相比于對照增幅分別為34.77%～54.00%和33.53%～ 48.27%。ABA和低濃度(C1)的CPPU處理降低了秧苗的鮮質量,這可能是由于ABA和CPPU抑制了秧苗的生長發育。

圖1 不同植物生長調節劑對機插雜交晚稻秧苗鮮質量的影響

2.8 不同植物生長調節劑對機插雜交晚稻秧苗干質量的影響

由圖2可見,機插秧苗的干質量受不同濃度植物生長調節劑的調控,其中MET、S3307、NAA、2,4-D、6-BA、ABA、CPPU和GA3處理均能有效地提升秧苗的干質量,但不同植物生長調節劑的最佳濃度不一致。就桃優香占而言,與對照相比，MET、S3307、NAA、2,4-D、6-BA、ABA、CPPU和GA3處理幼苗干質量的增減幅分別為15.52%～44.83%、4.62%～16.92%、1.24%～53.7%、-17.85%～41.09%、2.36%～53.33%、-10.12%～59.52%、0.61%～11.51%、13.21%～85.53%。就泰優390而言,隨著MET、S3307、ABA和CPPU處理濃度的增加，秧苗的干質量也增加；NAA、6-BA、2,4-D和GA3對秧苗干質量的影響存在最適濃度,當超過或低于最適濃度時秧苗干質量均會降低。

圖2 不同植物生長調節劑對機插雜交晚稻秧苗干質量的影響

2.9 機插秧苗各項質量指標間的相關性

分別對桃優香占和泰優390在不同植物生長調節劑處理下的秧苗各項質量指標進行相關分析，結果(表8)表明：桃優香占和泰優390秧苗各指標之間的相關關系較為一致，其中葉齡與莖基寬間,綠葉數與白根數、總根數、莖基寬間,白根數與總根數、秧苗鮮質量間,秧苗干質量與莖基寬、秧苗鮮質量間均存在顯著或極顯著的正相關關系；葉齡與苗高、白根數間,綠葉數與苗高、秧苗鮮質量間,苗高和莖基寬、秧苗干質量間均存在顯著或極顯著的負相關關系。

表8 不同水稻品種秧苗素質各指標間的相關系數

3 討論

3.1 不同植物生長調節劑對水稻工廠化育秧秧苗質量的影響

高質量的秧苗有利于移栽后快速返青活棵,也是實現水稻高產、穩產的基礎。植物生長調節劑浸種作為水稻工廠化育秧過程中簡便可行的一種方法,可以增加秧齡彈性,提高秧苗的抗逆性,培育壯秧,從而實現缽體育秧和機械化移栽技術的完美結合。但不同植物生長調節劑的調控機理不同,必須要合理使用才能有效調控作物的生長。邵文奇等[14]、宋云生等[15]研究認為多效唑均能不同程度地提高水稻的秧苗素質,主要表現為延緩了秧苗的生長、抑制了莖稈的伸長,使秧苗根系結構、莖基寬、秧苗干質量和鮮質量等指標優化,增加了秧苗的抗植傷能力,從而可以縮短返青期，達到增加水稻產量的目的。周永進等[16]的研究表明采用100 mg/L烯效唑浸種能優化秧苗的素質，保證栽插質量,增加庫容量及庫容充實度。對比前人的研究,本試驗也得出了類似的結論,50～500 mg/L多效唑、烯效唑可以顯著提高葉齡、莖基寬、秧苗干質量和鮮質量,進一步證實了烯效唑和多效唑在水稻育秧上的應用效果[17]。本研究結果還顯示，GA3雖然能在一定程度上增加秧苗的鮮質量、干質量、苗高、白根數和總根數,但是容易造成植株徒長,且縮短了莖基寬,從而不利于形成適合機插的壯秧[9]。NAA能在一定程度上提升水稻秧苗的鮮質量、干質量,但對水稻秧苗的葉齡、綠葉數、白根數、總根數、莖基寬均有一定的抑制作用,這與齊德強等[18]的研究結果“0.002 mol/L NAA對粳稻品種幼苗的生長特性無顯著影響”類似。本研究發現：2,4-D對供試水稻品種秧苗的葉齡有顯著提升作用,在莖基寬、干質量方面也有一定的提升作用,但對水稻秧苗的白根數、總根數的抑制作用較為明顯；6-BA對水稻秧苗的綠葉數和干質量均有促進作用,以C5濃度為最佳處理,且6-BA對秧苗有一定的控高作用。李再峰等[19]的研究結果也表明,生長素和細胞分裂素等植物激素混劑可以提高秧苗的素質,促進秧苗的早期分蘗和根部發育,但配比濃度過高會抑制作物的生長。綜合不同植物生長調節劑處理下兩個品種秧苗的各指標表現來看,多效唑和烯效唑對泰優390的調控效果較好。前人的研究結果表明,植物生長調節劑對水稻幼苗的影響存在品種效應和濃度效應,這可能與激素的雙重性有關[20]。因此在生產上使用植物生長調節劑前有必要進行對比試驗分析。

3.2 植物生長調節劑處理下秧苗質量指標間的相關關系

葉齡、綠葉數、苗高、莖基寬是用來評價水稻秧苗地上部分質量的指標,白根數和總根數可以衡量根系生長發育的正常與否。培育地上部分和地下部分平衡生長且適合機械化移栽的秧苗可以提高機插的質量，發揮水稻品質和產量的潛力。在本研究中,桃優香占和泰優390成秧質量指標間的相關性較為一致,都表現為莖基寬與綠葉數、葉齡、秧苗干質量間有著極顯著的正相關關系；秧苗干質量與鮮質量也呈極顯著正相關,而與苗高呈顯著負相關,這說明經植物生長調節劑調控的秧苗符合機插的要求。此外，白根數與總根數、綠葉數、秧苗鮮質量呈顯著正相關,說明白根數增加有利于發根能力的增強,促進葉片的生長,從而增加鮮質量。在本研究中，秧苗的葉齡與苗高、白根數呈顯著負相關,這與狄霖等[21]的研究結論不一致，究其原因，可能是GA3處理后的秧苗徒長,葉片迅速變長,但并不增加葉片的數量,使葉片葉齡降低。

4 結論

綜上所述,不同植物生長調節劑對水稻成秧質量的調控規律不同；在供試的植物生長調節劑中，以適宜濃度的MET、S3307的調控效果最佳,6-BA次之,這3種植物生長調節劑能夠有效地抑制秧苗的徒長,增加秧苗的葉齡、綠葉數、莖基寬、鮮質量、干質量；其中,S3307 500 mg/L浸種處理、多效唑200～500 mg/L浸種處理以及5 mg/L 6-BA處理的調控效果較好,能提高機插秧苗的素質,對泰優390的調控效果優于桃優香占,可在機插雜交晚稻的工廠化育秧過程中應用。