不同時期噴施二氫卟吩鐵和調環(huán)酸鈣對水稻倒伏及產量的影響

宋佳敏, 尤 杰, 文廷剛, 蔣偉勤, 杜小鳳, 顧大路, 季英華, 徐永剛

(1.江蘇徐淮地區(qū)淮陰農業(yè)科學研究所,江蘇淮安 223001; 2.江蘇省農業(yè)科學院,江蘇南京 210014; 3.淮陰師范學院,江蘇淮安 223300)

倒伏一直以來是水稻生產上的一個難題。據研究,在水稻乳熟期由于倒伏原因所造成的損失率一般在15%～25%,產量損失50～125 kg/667 m2左右,蠟熟期至完熟期的損失率一般在5%～15%,產量損失25～75 kg/667 m2。若倒伏后管理不當,不僅影響產量,水稻品質也會受到嚴重影響,損失率可達40%～50%,產量損失可達150～250 kg/667 m2,甚至絕收[1]。倒伏不僅造成水稻減產,同時也給收割貯存和稻米品質造成很大影響[2]。近年來,隨著災害天氣頻發(fā),水稻倒伏發(fā)生頻率不斷增加,倒伏已成為制約水稻高產優(yōu)質發(fā)展的重要障礙。在造成水稻倒伏的因素中,基部莖稈抗倒力強弱是影響倒伏重要因素,水稻抗倒力強弱與基部節(jié)間的長度、粗度及節(jié)間力學特性有密切關系[3-4]。關于抗倒伏的措施,培育抗倒品種是常用手段,但其花費時間及成本大。在栽培耕作方面,混作防倒、改變播種時期及種植密度是常用抗倒手段,但其操作復雜,效果甚微[5]。生長調節(jié)劑的施用可有效防治水稻倒伏減產,操作方便快捷,是水稻抗倒的有效手段。關于化控調節(jié)劑的抗倒作用前人已有研究,但有些調節(jié)劑在生育前期應用有防倒效果,但一直存在造成作物減產的問題。有研究發(fā)現,在拔節(jié)期噴施多效唑雖提高了抗倒性,但造成了小麥減產12.25%,而在破口期應用不僅抗倒效果差還會造成減產[6],而且多效唑在土壤中殘留期較長,易對下茬作物生長有負面影響。烯效唑在水稻上應用有一定時期局限性,使用過早防倒效果差,過遲影響產量[7]。調環(huán)酸鈣可阻斷赤霉素的合成,抑制作物營養(yǎng)器官生長,對莖節(jié)伸長有較好的抑制作用,可以降低作物株高,防止倒伏。而相對于三唑類延緩劑,調環(huán)酸鈣殘留毒性小、無污染[8]。二氫卟吩鐵主要調控葉綠素合成,增強作物光合能力,可以有效促進作物生長及提高作物抗逆性。目前,關于調環(huán)酸鈣和二氫卟吩鐵的研究多集中在對作物生長發(fā)育的影響,而對水稻抗倒方面鮮有報道。本研究通過探究不同時期噴施二氫卟吩鐵和調環(huán)酸鈣對水稻莖稈質量、抗倒性、生理生化特性和產量的影響,以期為二氫卟吩鐵及調環(huán)酸鈣產業(yè)化提供技術支撐及拓展產品研發(fā)提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

本試驗于2021年在江蘇徐淮地區(qū)淮陰農業(yè)科學研究所試驗基地進行,前茬為小麥,土質為沙壤土,肥力中等。供試品種為泗稻16(由江蘇省大華種業(yè)集團有限公司生產,市場采購),于5月22日播種育秧,6月12日人工移栽,株距15 cm,行距 20 cm,設小區(qū)面積20 m2。試驗采取裂區(qū)設計,以不同時期為主區(qū),不同調節(jié)劑處理為副區(qū),隨機區(qū)組分布。設置7個噴施處理,處理A1：0.02%二氫卟吩鐵22.5 mg/L;處理A2：0.02%二氫卟吩鐵45.0 mg/L;處理A3：0.02%二氫卟吩鐵67.5 mg/L;處理B1：調環(huán)酸鈣15 mg/L;處理B2：調環(huán)酸鈣 30 mg/L;處理B3：調環(huán)酸鈣45 mg/L;處理CK：空白對照,噴等量清水,詳見表1。每個處理設3個重復,分別在水稻拔節(jié)期和始穗期進行葉面噴施,采用藥量為100 mL/m2。秧苗移栽前,基施純N 69 kg/hm2,過磷酸鈣360 kg/hm2,氯化鉀 110 kg/hm2,移栽后追施純N 50 kg/hm2作為分蘗肥,其余管理措施同大田常規(guī)栽培。

表1 試驗處理

1.2 測定項目與方法

噴施處理后取4株水稻頂展葉立即放入液氮,樣品保存于-40 ℃冰箱用于測定抗氧化相關酶活性,噴施當天及處理后每3 d測量水稻株高和主莖最上部葉片葉綠素含量,株高共連續(xù)測定3次,葉綠素含量共連續(xù)測定5次。在水稻乳熟期,小區(qū)取水稻主莖測定水稻莖稈抗折力。收獲時,田間測定水稻株高,每個小區(qū)取20個單株(主莖)進行室內考種,考察水稻各節(jié)間長度、節(jié)間粗度及產量指標(穗總粒數、穗實粒數、千粒質量),每小區(qū)實收1 m2水稻測稻谷產量。

抗氧化相關酶測定：采用超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)測試盒(南京建成生物技術公司)并參照使用說明測定CAT、SOD、POD活性。

劍葉葉綠素含量測定：使用葉綠素儀(SPAD-502,Monito公司),每個小區(qū)選擇10株水稻,選擇劍葉測量3個不同位置的SPAD值,取平均值。

水稻田間莖稈抗折力測定：在乳熟期測定水稻田間莖稈抗折力,每個小區(qū)選擇10株水稻,在水稻距地面20 cm處,施以垂直于其莖稈向前推力,推壓至與地面夾角45°處,用植物倒伏測試儀(YD-1,浙江托普儀公司)記錄壓力值。

1.3 統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 2021 軟件對試驗數據進行計算和處理,用SPSS 20.0進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 不同時期噴施植物生長調節(jié)劑對水稻莖稈形態(tài)及株高動態(tài)變化的影響

2.1.1 不同時期噴施植物生長調節(jié)劑對水稻莖稈形態(tài)的影響 由表2可知,與對照相比,在水稻拔節(jié)期,噴施不同濃度二氫卟吩鐵顯著降低了水稻倒5節(jié)節(jié)長及株高(3.7%、3.5%和3.9%),其中,A2和A3處理顯著增加了水稻莖稈抗折力(15.4%和17.6%);B3處理顯著增加了水稻倒5節(jié)粗度及抗折力(P<0.05)。在水稻始穗期,A1和A3顯著降低了水稻株高(5.4%和2.3%);A1、A3、B1、B2處理增加了倒5節(jié)粗度,顯著增強了水稻莖稈抗折力;其中,A3顯著降低了水稻莖下節(jié)間節(jié)長,B1處理顯著增加了水稻各節(jié)間粗度(P<0.05)。說明拔節(jié)期噴施不同濃度二氫卟吩鐵可以通過降低水稻基部節(jié)長及株高提高其抗倒性,始穗期噴施植物生長調節(jié)劑可以通過增加基部節(jié)間粗度提高水稻抗倒性。

表2 不同時期噴施植物生長調節(jié)劑對水稻莖稈形態(tài)的影響

2.1.2 不同時期噴施植物生長調節(jié)劑對水稻株高動態(tài)變化的影響 由表3可知,與CK相比,在拔節(jié)期,A3處理極顯著抑制了噴施后3 d水稻株高增長速率(P<0.05);噴施不同濃度二氫卟吩鐵極顯著抑制了噴施后6 d水稻株高增長速率(P<0.01);B1、B2、B3對水稻的株高增長率都抑制作用,但是差異未達到顯著水平。在始穗期,A1和A3處理極顯著抑制了噴施后3 d和噴施后6 d水稻株高增長速率(P<0.01);B1、B2、B3均抑制了噴施后6 d水稻株高增長速率,但僅有B2處理達極顯著水平(P<0.01)。說明在拔節(jié)期和始穗期噴施二氫卟吩鐵對水稻株高增長率有抑制作用,且在噴施后6 d抑制作用最明顯;而噴施調環(huán)酸鈣僅有B2處理在噴施后6 d才有顯著抑制株高增長的效果。

表3 不同時期噴施植物生長調節(jié)劑對水稻株高動態(tài)變化的影響

2.2 不同時期噴施植物生長調節(jié)劑對水稻SPAD的影響

由表4可知,與CK相比,在拔節(jié)期,A1和A2處理顯著提高了噴施后3 d水稻葉綠素含量(SPAD值),A3、B2和B3處理顯著提高了噴施后9 d水稻SPAD值(P<0.05)。在始穗期,A1、A2、B2顯著提高了噴施后3 d水稻SPAD值,A3、B1、B2顯著提高了噴施后6 d水稻SPAD值(P<0.05)。說明在拔節(jié)期和始穗期噴施植物生長調節(jié)劑后3～9 d提高了水稻葉綠素含量,增強光合能力,有利于水稻生長,尤其是在水稻始穗期噴施二氫卟吩鐵顯著提高了水稻葉綠素含量,增強了水稻的光合作用,為增加水稻產量提供了廣大的“源”。

表4 不同時期噴施植物生長調節(jié)劑對水稻SPAD動態(tài)變化的影響

2.3 不同時期噴施植物生長調節(jié)劑對水稻抗氧化能力的影響

由表5可知,與CK相比,在水稻拔節(jié)期,噴施不同濃度調環(huán)酸鈣及A2處理顯著提高了過氧化氫酶(CAT)活性,噴施不同濃度二氫普吩鐵顯著提高了超氧化物歧化酶(SOD)活性,A3、B1處理顯著提高了過氧化物酶(POD)活性(18.6%和20.2%)(P<0.05)。在水稻始穗期,噴施不同濃度二氫普吩鐵顯著提高了CAT和POD活性,B2、B3處理顯著提高了SOD活性(14.7%和30.0%)(P<0.05)。表明拔節(jié)期噴施不同濃度調環(huán)酸鈣主要提高CAT活性,噴施不同濃度二氫普吩鐵主要提高SOD活性來增強水稻抗氧化能力;始穗期噴施不同濃度二氫普吩鐵主要提高CAT及POD活性,噴施不同濃度調環(huán)酸鈣主要提高SOD活性來增強水稻抗氧化能力。

表5 不同時期噴施植物生長調節(jié)劑對水稻抗氧化相關酶活性的影響

2.4 不同時期噴施植物生長調節(jié)劑對水稻產量的影響

由表6可知,與CK相比,在水稻拔節(jié)期,A1、A2和B1處理顯著增加了水稻有效穗數和產量,產量分別比對照增加了8.0%、14.5%和13.8%(P<0.05)。在水稻始穗期,A3和B1顯著增加了水稻穗粒數和產量(16.9%和14.8%)。

表6 不同時期噴施植物生長調節(jié)劑對水稻產量的影響

3 討論

3.1 不同時期噴施植物生長調節(jié)劑對水稻莖稈形態(tài)的影響

有大量研究發(fā)現,水稻抗倒性與其莖稈形態(tài)密切相關。當前衡量水稻抗倒性強弱的莖稈形態(tài)主要包括株高、節(jié)間長度與粗度等[6,9]。本研究結果表明,噴施不同植物生長調節(jié)劑對水稻不同莖稈形態(tài)造成了顯著影響,說明噴施不同濃度二氫卟吩鐵和調環(huán)酸鈣可通過調節(jié)水稻不同莖稈形態(tài)提高其抗倒性。有研究表明,噴施植物生長調節(jié)劑可增加水稻莖稈粗度,縮短節(jié)間長,株高明顯低于對照,抗折力顯著增加[6,10]。而不同時期噴施不同調節(jié)劑對植株抗倒影響不同,榮勇發(fā)現,在拔節(jié)前噴施5%調環(huán)酸鈣降低了水稻株高,比對照增產了11.58%[11]。周駿輝等發(fā)現,在拔節(jié)前噴施調節(jié)劑可以縮短水稻第二節(jié)間長度,有效控制株高[12]。丁國霞發(fā)現,在始穗期噴施調節(jié)劑可縮短穗下節(jié)和倒2節(jié),降低株高,同時可以增強莖稈粗度和抗折力[13]。本研究中,在拔節(jié)期,噴施不同濃度二氫卟吩鐵減緩了水稻株高增長速度,顯著降低了基部節(jié)間長度和株高,其中,噴施濃度為45.0、67.5 mg/L的0.02%二氫卟吩鐵(A2和A3)顯著提高了水稻莖稈抗折力。在始穗期,噴施二氫卟吩鐵A1和A3處理抑制水稻株高增長速率,顯著降低了水稻株高,增加了水稻穗下節(jié)間粗度和莖稈抗折力;噴施濃度為15 mg/L的調環(huán)酸鈣(B1)處理顯著增加了水稻各節(jié)間粗度和莖稈抗折力。說明在拔節(jié)期噴施二氫卟吩鐵主要通過縮短節(jié)間長度限制株高增長來提高水稻抗倒性,其中,濃度為45.0及67.5 mg/L的0.02%二氫卟吩鐵抗倒效果最佳。在始穗期各處理主要通過增加水稻基部節(jié)間粗度來提高其抗倒性,其中,濃度為22.5、67.5 mg/L的0.02%二氫卟吩鐵,15 mg/L 調環(huán)酸鈣抗倒效果最優(yōu)。

3.2 不同時期噴施植物生長調節(jié)劑對水稻生長及產量的影響

噴施植物生長調節(jié)劑不僅可提高作物抗倒性[14],同時可提高作物抗氧化能力,增強光合作用[15-16],保證作物穩(wěn)產甚至增產[17-19]。聞祥成等研究發(fā)現,與對照相比,在水稻破口期噴施植物生長調節(jié)劑提高了其灌漿期CAT、POD和SOD活性,顯著降低了MDA含量,產量最大增幅可達15.98%[20]。鄭樂婭等研究發(fā)現,在水稻始穗期噴施植物生長調節(jié)劑后SPAD值顯著高于對照,增幅介于0.27%～7.34%,有效提高了葉片光合速率,利于水稻高產穩(wěn)產[16]。本研究結果顯示,在拔節(jié)期A1和A2處理通過提高水稻SOD活性及葉綠素含量,B1通過提高CAT和POD活性,增加了水稻有效穗數和產量,其中,A2處理增產效果最佳,抗倒性強,因此推薦在水稻拔節(jié)期應用45.0 mg/L 0.02%二氫卟吩鐵抗倒。在始穗期,與對照相比,A3和B1處理顯著提高了水稻葉綠素含量,提高了其抗氧化及抗倒能力,增加了水稻穗粒數和產量,說明始穗期噴施67.5 mg/L 0.02%二氫卟吩鐵及15 mg/L調環(huán)酸鈣有利于水稻抗倒增產。

4 結論

本研究通過了解拔節(jié)期與始穗期噴施不同植物生長調節(jié)劑對水稻莖稈形態(tài)、抗倒性、生理生化特性及產量的影響,結果發(fā)現,拔節(jié)期噴施45.0 mg/L 0.02%二氫卟吩鐵顯著降低了基部節(jié)間長,增強了水稻光合及抗氧化能力,提高了抗折力及有效穗數,保證了水稻高產穩(wěn)產。在始穗期噴施67.5 mg/L 0.02% 二氫卟吩鐵及15 mg/L調環(huán)酸鈣增加了基部節(jié)間節(jié)粗,增強了水稻光合能力,提高了抗折力及穗粒數,有利于水稻抗倒增產。