不同化學調控劑對再生稻生長發育及周年產量的影響

2023-12-29 00:00:00丁夢嬌李虎鄒丹羅友誼鄭華斌王慰親唐啟源

江蘇農業學報 2023年3期

摘要：為提高再生稻抗逆能力和周年產量，本研究以雜交稻湘兩優900為供試材料，于2019-2020年比較研究了噴施清水（CK）、噴施蕓薹素內酯（T1）、噴施吡唑醚菌酯（T2）、噴施蕓薹素內酯+吡唑醚菌酯（T3）、噴施蕓薹素內酯+吡唑醚菌酯+助劑（T4）對再生稻生長發育和產量形成的影響。結果表明，4種化學調控劑處理均顯著提高再生稻的周年產量，其中T4處理產量最高，顯著高于其他處理（Plt;0.05）；從產量構成來看，T4處理顯著提高了結實率和千粒質量（Plt;0.05）。此外，葉片SPAD值表明T4處理延緩了頭季和再生季再生稻劍葉衰老，2020年受寒露風事件的影響，T4處理提高了再生季再生稻花粉活力、減輕了再生季再生稻稻瘟病、卡頸、稻曲病等危害。因此，T4處理提高了再生稻抗逆能力和延緩了葉片衰老，顯著提高了結實率和千粒質量，進而提高了再生稻周年產量。

關鍵詞：再生稻；化學調控劑；抗逆能力；產量；結實率

中圖分類號： S482.8 文獻標識碼： A 文章編號： 1000-4440（2023）03-0683-09

Effects of different chemical regulation compounds on growth and annual yield of ratoon rice

DING Meng-jiao1， LI Hu2， ZOU Dan3， LUO You-yi4， ZHENG Hua-bin1， WANG Wei-qin1， TANG Qi-yuan1

（1.College of Agronomy， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， China;2.Yueyang Academy of Agricultural Sciences， Yueyang 41400， China;3.Hengyang Academy of Agricultural Sciences， Hengyang" 421100， China；4.Hengshan County Agricultural and Rural Bureau， Hengyang 421300， China）

Abstract： In order to screen chemical regulation compounds suitable for improving the stress resistance and annual yield of ratoon rice， this paper took hybrid rice Xiangliangyou 900 as the test material to conduct a comparative study in 2019-2020. The effects of spraying water （CK）， brassinolide （T1）， pyraclostrobin （T2）， brassinolide + pyraclostrobin （T3）， and brassinolide + pyraclostrobin + adjuvant （T4） on the growth and yield formation of ratoon rice were compared. The results showed that compared with CK， the four chemical regulator treatments all significantly increased the annual yield of ratoon rice. The yield under T4 treatment was the highest， which was significantly higher than that under other treatments （Plt;0.05）. From the perspective of yield composition， T4 treatment significantly increased the seed setting rate and thousand-grain weight （Plt;0.05）. In addition， leaf SPAD value indicated that T4 treatment could delay the aging of sword leaves in two seasons. Under the impact of cold dew wind weather in 2020， T4 treatment improved the pollen vitality and reduced the hazards of rice blast， rice stranglehold and rice 1 smut in the regeneration season. In conclusion， T4 treatment significantly increased seed setting rate and thousand grain weight， enhanced stress resistance and delayed leaf senescence， and then increased the annual yield of ratoon rice.

Key words： ratoon rice;chemical regulation compounds;stress resistance;yield;seed setting rate

再生稻種植是南方稻區種植一季稻熱量有余而種植雙季稻熱量不足的地區提高復種指數和稻田單產的措施之一[1]。但再生稻有著較長的周年生育期，在頭季苗期易受低溫脅迫、抽穗孕穗期和成熟期易受高溫脅迫；再生季則易受到寒露風的影響而導致再生發苗減少[2]、葉片衰老變枯黃[3]、結實率和米質降低[4-6]等問題。同時，頭季稻倒伏和收獲時的機械碾壓損傷會顯著抑制再生芽萌發，造成再生季減產。此外，稻瘟病、紋枯病和稻飛虱等生物逆境亦會對再生稻的生長造成嚴重的影響。再生稻種植作為當前南方水稻生產的 3 種主體種植模式之一，其產量和品質也是中國糧食安全的重要保障[7]。因此，采用防控措施提升再生稻的抗逆能力，對保證再生稻周年安全生產及稻米品質的協同提高具有重要意義。

目前，隨著中國人口的劇增，傳統的水稻種植技術無法突破水稻產量進一步增長的瓶頸，所以，通過應用新的化學調控技術配合傳統的水稻種植技術成為實現水稻高產優質的重要手段之一[8]。隨著當前化學調控技術的快速發展與高效應用，一些化學調控劑已經在培育壯苗、株型調控、養分運輸分配、抗逆栽培等研究領域有了新進展[9-10]，如，蕓薹素內酯，合理利用能增強作物的抗逆性，降低丙二醛含量[11]，從而調節作物的生長發育，提高產量，改善品質[12-13]，是現代農業實現增產增收的主要途徑之一[14]；吡唑醚菌酯，為甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑，在水稻分蘗期、抽穗期、齊穗期施用，對稻瘟病、紋枯病、稻曲病均有顯著防治效果[15-16]，吡唑醚菌酯作為現代農業生產上大范圍應用的新型廣譜殺菌劑、線粒體呼吸抑制劑，對葉片的滲透傳導功能有顯著的保護作用[17]。此外，有效的化學調控都會通過助劑（主要成分為多元醇型非離子表面活性劑）與化學調控劑的混用來提高藥劑的藥力和藥效，而這一類化合物本身并沒有生物活性或生物活性較低[18-19]。然而，在實際生產中，這些化學調控劑在再生稻生產上的應用卻很少，并且再生稻的再生調控機理一直模糊不清，高效穩定的化學調控技術研究沒有獲得突破[7]。本研究擬采用蕓薹素內酯和吡唑醚菌酯的單一或混合施用，探究該化學調節劑對再生稻抗逆能力、產量和品質的影響，以增強再生稻全生育期抗逆能力，為再生稻周年高產穩產提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試品種

大田試驗于2019年3-10月在湖南省益陽大通湖區湖南農業大學試驗基地（112°26′E， 29°08′N）進行，土壤成土母質系河湖沉積物，土壤基礎地力為：pH 8.02，有機質含量27.9 g/kg，有效氮含量117.37 mg/kg，有效磷含量15.57 mg/kg，緩效鉀含量335.30 mg/kg，速效鉀含量111.07 mg/kg；2020年3-10月在湖南省岳陽市農業科學研究院科研試驗區（29.4°N， 113°E）進行試驗，試驗地土壤質地為潮泥土，土壤（0～20 cm）含有機質22.51 "g/kg，全氮 1.36 g/kg，速效鉀61.27 mg/kg，速效磷20.11 mg/kg，pH值5.7。供試品種為湘兩優900。

1.2 試驗設計

隨機區組設計，設2種單一藥劑處理，即蕓薹素內酯（T1）、吡唑醚菌酯（T2），2種組合藥劑處理，即蕓薹素內酯和吡唑醚菌酯組合（T3）、T3基礎上增加助劑（T4），以清水為對照（CK），3次重復，小區面積20 m2。蕓薹素內酯采用蕓苔素乳油，有效成分含量為0.01%；吡唑醚菌酯采用吡唑醚菌酯乳劑，有效成分含量9%；助劑為多元醇型非離子表面活性劑，含量為63%。于再生稻頭季分蘗期、孕穗期、抽穗期、再生季發苗期和齊穗期噴施，單次噴施量，蕓苔素乳油為300 ml/hm2，吡唑醚菌酯乳劑為450 ml/hm2，多元醇型非離子表面活性劑為25 ml/hm2，兌水量為225 L/hm2。施藥時間在上午10點以前或下午4點以后。

3月30日播種，濕潤育秧，4月29日移栽，株行距為16.5 cm×20.0 cm，每穴苗數為3本，小區四周設不少于4行的保護行。再生稻頭季和再生季施氮量分別為180 kg/hm2和105 kg/hm2（純氮），再生稻頭季施磷肥（P2O5）和鉀肥（K2O）的量均為180 kg/hm2。水分和病蟲草害管理按當地高產栽培技術進行。

1.3 測定項目和測定方法

1.3.1 生育期記載記錄再生稻頭季播種期、抽穗期、齊穗期、成熟期、再生季抽穗期和成熟期。

1.3.2 干物質積累于頭季和再生季齊穗期、成熟期，按單穴平均莖蘗數采集5穴植株，莖鞘、葉、穗分開，105 ℃殺青30 min后、80 ℃烘干至恒質量，稱質量，備用。

1.3.3 花前和花后干物質積累與轉運的測定花后干物質積累量（△W， t/hm2），即頭季成熟期地上部干物質質量與頭季齊穗期地上部干物質質量的差值或再生季成熟期與齊穗期地上部干物質質量的差值（均不含稻樁干質量）；

花后干物質積累對產量的貢獻率（Wr）=△W/飽滿籽粒干質量×100%；

花前積累的干物質向籽粒的轉運量（△T， t/hm2）=飽滿籽粒干質量-△W

1.3.4 劍葉葉綠素含量（SPAD值）于抽穗期，選擇同時抽穗的稻穗，吊牌標記，采用日本產SPAD-502型SPAD儀測定稻株劍葉上、中、下3個點的SPAD值，每個小區測15片葉，取平均值，每隔5 d測1次。

1.3.5 病害防治效果調查在水稻成熟期調查，每個小區共調查10穴，分級調查記載后，計算病株率，病情指數。

稻瘟病病株率=（發生稻瘟病株數/調查株數）×100%；

稻瘟病病情指數=∑（各級稻瘟病病穗數×相對級數值）/（調查總穗數×最高級數值） ×100%；

病穗率=發病穗數量/調查總穗數×100%；

麻殼率=麻殼的水稻谷粒數量/調查總粒數×100%；

卡頸率=卡頸穗數量/調查總穗數×100%。

1.3.6 花粉活力于再生稻再生季抽穗期的上午，取當天或次日即將開放的穎花，用鑷子取出穎殼內的花藥，放置于載玻片上，并滴加2～3滴1%的碘化鉀溶液，用鑷子將其搗碎并混勻，蓋上蓋玻片，置于顯微鏡下觀察，隨機選取3個視野鏡檢，拍照記錄每個視野內花粉總數、染色花粉數和未染色或半染色花粉數，計算花粉可染率，通過花粉可染率來表示花粉活力。

花粉活力=染色花粉數/花粉總數×100%。

1.3.7 測產與考種水稻成熟期，每個處理小區內選取面積為 5 m2接近正方形的測產區域，采用人工收割脫粒，曬干風選后再稱取干質量，根據14.0%的含水率來計算測產水稻的實際產量。同時，沿著測產小區的對角線方向，選取10株具有代表性的植株，去根，然后將樣品分剪成稻草（葉片+莖稈）和稻穗，手工脫粒，并考察產量構成因素。

1.4 數據處理

使用Microsoft Excel 2007進行數據收集整理和作圖，使用Statistics 8.0軟件對試驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 氣候條件與氣候事件

由表1可見，2019年再生稻頭季和再生季抽穗-成熟期分別為38 d（7月13日-8月20日）和33 d（9月30日-11月2日）；2020年再生稻頭季和再生季抽穗-成熟期分別為39 d（7月15日-8月23日）和41 d（10月05日-11月15日）。

由表2和表3可見，2019年頭季出現極端高溫（gt;35 ℃）氣候事件2次，持續天數分別為21 d和10 d，2019年比2020年再生稻頭季抽穗-成熟期、再生季抽穗-成熟期的日平均溫度高5.7 ℃（表2）和3.0 ℃（表3）。由表1可見，2020年比2019年再生季齊穗期晚4～5 d，而由表2和表3可知，2019年再生季齊穗期剛好遭遇極端低溫天氣，2020年9月14日以后出現連續17 d低于22 ℃的氣候事件，2年的再生季齊穗期均受到了低溫寒露風的影響。

2.2 不同化學調控劑對頭季再生稻產量形成的影響

2.2.1 產量及產量構成由表 4 可知，與CK相比，單一施用和組合施用化學調控劑提高了頭季再生稻的產量。 2年均以T4處理的產量最高，分別為8.63 t/hm2和9.86 t/hm2，均顯著高于CK、T1處理、T2處理、T3處理（Plt;0.05），2年的試驗結果規律一致。從產量構成來看， 2年試驗中T4處理的千粒質量最高且顯著高于CK，2019年試驗中T4處理較CK顯著提高了結實率，但與T1、T2、T3處理間差異不顯著，2020年試驗中T4處理較其他處理顯著提高了頭季再生稻的結實率（T3處理除外，T4處理與T3處理相比無顯著差異）。T4處理平均2年的結實率和千粒質量與CK相比分別高出19.52%和2.45%。T4處理頭季再生稻的增產效果最佳的主要原因是提高了結實率和千粒質量。

2.2.2 群體干物質積累及其對籽粒貢獻不同化學調控劑處理對頭季再生稻花前和花后干物質的積累和轉運有顯著的影響（表5）。與CK相比，2019年T1處理顯著增加了花后干物質積累量，同時，2020 年T4處理頭季齊穗期地上部干物質質量均顯著高于其他處理，為12.74t/hm2。與CK相比，2020年T4處理顯著增加了花前干物質轉運量，顯著提高了花前干物質積累對籽粒產量的貢獻。

2.2.3 頭季再生稻齊穗期SPAD值動態由圖 1 可見，各處理頭季再生稻齊穗期SPAD值隨著時間的推移均呈逐步下降的趨勢。頭季再生稻齊穗期T4處理SPAD值均顯著高于其他處理，總體呈現T4gt;T3gt;T2gt;T1gt;CK的趨勢，且從齊穗期起，CK的SPAD值急劇下降，齊穗后第15 d、20 d、25 d，T4處理的SPAD值均顯著高于CK。

2.3 不同化學調控劑對再生季再生稻產量形成的影響

2.3.1 產量及產量構成由表 6 可知，與CK相比，單一施用或組合施用化學調控劑提高了再生季再生稻的產量。2019年以T4處理的產量最高，顯著高于CK、T1處理、T3處理，但與T2處理無顯著差異，2020年T4與T3處理的產量均顯著高于其他處理，其中以T3處理的產量最高，達到了3.16 t/hm2，且T4處理與T3處理間無顯著差異。2019年與2020年T4處理的產量分別為6.21 t/hm2和3.15 t/hm2。從產量構成來看，2019年與2020年T4處理的結實率與千粒質量均為最高，且均顯著高于CK，T4處理平均2年的結實率和千粒質量與CK相比分別高出26.36%和6.21%。T4處理再生季再生稻增產的最主要原因是提高了結實率和千粒質量。

2.3.2 群體干物質積累及其對籽粒的貢獻不同化學調控劑處理對再生季再生稻花前和花后干物質的積累和轉運有顯著的影響（表7）。與CK相比，2019年T3處理顯著增加了花后積累干物質對籽粒的貢獻，T3與T4處理的花后干物質積累量也顯著提高，2年T4處理再生季再生稻成熟期地上部干物質質量最高，且顯著高于CK（Plt;0.05），分別達到12.96 t/hm2和13.78 t/hm2，但與其他化學調控劑處理間差異不顯著（Pgt;0.05）。

2.3.3 再生季再生稻齊穗期SPAD值動態由圖2可見，再生季再生稻齊穗期的SPAD值隨著時間的推移，各處理均呈逐步下降的趨勢。但與CK相比，再生季再生稻齊穗后20 d，T4、T1處理的再生稻葉片SPAD值顯著高于CK，其中T4處理的SPAD值最高。

2.3.4 再生季再生稻花粉活力由圖3可知，與CK相比，各處理對再生季再生稻的花粉活力均影響顯著，再生季不同藥劑處理均能提高花粉活力，其中以T4處理提高的幅度最大，效果最好。與CK相比，T1、T2、T3和T4處理花粉活力分別顯著提高7.56%、10.58%、16.73%、23.34%。

2.3.5 再生季再生稻抗性差異由表 8 可知，與CK相比，4種不同化學調控劑處理均在一定程度上增強了再生季再生稻的抗病抗寒性。T1、T2、T3、T4處理的卡頸率分別比CK降低了7.80個、8.62個、7.48個、10.10個百分點，麻殼率降低了7.41個、10.41個、13.20個、13.58個百分點；稻曲病感病率分別比CK降低了8.58個、11.75個、10.86個、14.53個百分點。

2.4 不同化學調控劑處理對再生稻周年產量的影響

由圖4可知，不同化學調控劑處理對再生稻的周年產量有顯著的影響。與CK對比，T4、T3、T2處理顯著提高了再生稻的周年產量，其中以T4的增產效果最為顯著，分別達到14.84 t/hm2、13.01 t/hm2，T4處理的周年產量比CK顯著增加了28.46%（2019年）、20.73%（2020年）。

3 討論

3.1 不同化學調控劑對再生稻產量及產量構成的影響

本研究結果表明，單一施用或組合施用化學調控劑均提高了再生稻群體的產量，其中T4處理顯著增產且效果最佳。從產量構成來看，化學調控劑處理下的千粒質量與結實率顯著高于CK。有研究結果表明，籽粒產量構成的一部分物質是抽穗前營養器官的同化產物向穗部轉化[20]，本試驗中，2019年頭季再生稻孕穗灌漿期日平均溫度高，出現高溫熱害，而2020年再生季寒露風出現時間早，導致再生季再生稻孕穗灌漿期遭遇低溫冷害。通過不同化學調控劑處理獲得高產，原因可能是通過噴施不同化學調控劑，前期干物質積累快，營養生長好，能減少活性氧的積累，提高超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）等抗氧化酶活性和抗壞血酸（AsA）、谷胱甘肽（GSH）等非酶抗氧化劑含量[21-22]，可以調節水稻體內的滲透過程，降低相對電導率，從而降低高溫和低溫脅迫下細胞膜的損傷，穩定膜系統結構，減輕在逆境下所產生的有害物質對植物功能的損害[23]，緩解了高溫熱害、低溫冷害對花粉活力的影響，為后期生殖生長奠定了良好的基礎，同時，通過噴施化學調控劑可能提高葉片細胞內的葉綠素含量，增加核酮糖二磷酸羧化酶的活性[24]，促進葉片CO2的固定速率，加強了同化物轉運效率，也提高了籽粒庫容活力，加速細胞增殖分裂，進而提高籽粒的灌漿速率從而提高千粒質量和結實率，增加每穗實粒數，提高再生稻產量。

3.2 不同化學調控劑對再生稻生長發育的影響

已有研究結果表明，孕穗后的水稻將進入生殖生長階段，抽穗后光合產物直接向穗部輸送，植株氮素的供應逐漸從葉片轉到籽粒，因此稻葉中的葉綠素含量逐漸減少，葉片開始變黃，至黃熟期時，穗部成為氮素供應的主要部位，SPAD值降至最低[20]。葉片衰老會導致光合作用強度下降，尤其在灌漿結實期，葉片衰老的速度會影響水稻的產量，而延緩水稻葉片衰老有助于提高產量[25]，SPAD值可以間接反映水稻葉片葉綠素含量及氮含量[26]，因此，水稻增產的有效手段之一是提高灌漿結實期葉片SPAD值[27]。本研究中，與CK相比，再生季再生稻齊穗期，T1處理和T4處理減緩了葉片SPAD值下降的速度，有效提高了水稻劍葉葉綠素含量[28-29]，延長了冠層葉片功能期，使光合作用維持在較高水平，保證了作物生長后期的光合效率，進而提高再生稻產量。

研究結果表明，吡唑醚菌酯對水稻的穗頸瘟、紋枯病均有一定的防治效果[30-31]，噴施蕓薹素內酯能夠緩解植物受到不良環境（如冷害）的脅迫[32-33]，使得水稻體內自由基[34]和丙二醛[11]含量降低，從而提高水稻抗逆性。而蕓薹素內酯+吡唑醚菌酯混合化學調控劑的使用，對水稻紋枯病和稻曲病的防效比常規殺菌劑高[35]，本研究結果也顯示，再生季再生稻抽穗期遇到低溫，通過噴施不同化學調控劑，減少了再生稻稻瘟病株數，有效減少了再生季再生稻的抽穗卡頸問題，緩解了稻曲病的發生，進而減少產量的損失。

4 結論

在再生稻的生產上噴施蕓薹素內酯+吡唑醚菌酯+助劑（T4處理）能顯著提高再生稻周年產量，主要原因是施用蕓薹素內酯+吡唑醚菌酯+助劑后，能有效增強再生季再生稻的抗逆性和抗病性，減輕頭季再生稻穗期高溫和再生季再生稻穗期低溫等產生的不利影響，提高結實率和干物質的積累，從而提高再生稻周年產量。

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