5%調(diào)環(huán)酸鈣EA對小麥生長和光合作用的影響

郭世保， 陳俊華， 王朝陽， 徐雪松， 錢 凱

(1.信陽農(nóng)林學(xué)院 農(nóng)業(yè)科學(xué)系， 河南 信陽 464000； 2.安陽全豐生物科技有限公司, 河南 安陽 455000； 3.安陽市植保站， 河南 安陽 455000)

5%調(diào)環(huán)酸鈣EA對小麥生長和光合作用的影響

郭世保1,2， 陳俊華2， 王朝陽3， 徐雪松1， 錢 凱1

(1.信陽農(nóng)林學(xué)院 農(nóng)業(yè)科學(xué)系， 河南 信陽 464000； 2.安陽全豐生物科技有限公司, 河南 安陽 455000； 3.安陽市植保站， 河南 安陽 455000)

為探明調(diào)環(huán)酸鈣對小麥生長和光合作用的影響，設(shè)置不同劑量的5%調(diào)環(huán)酸鈣EA分別對豫麥035和周麥22進(jìn)行田間試驗。結(jié)果表明：在小麥拔節(jié)前7～10 d施用5%調(diào)環(huán)酸鈣EA 40～160 g/667m2，可矮化植株高度，降低節(jié)間長度、增加莖粗，提高光合速率、千粒重和增加產(chǎn)量。其中，施用5%調(diào)環(huán)酸鈣EA 160 g/667m2的產(chǎn)量最高，豫麥035和周麥22的籽粒產(chǎn)量分別達(dá)630.52 kg/667m2和583.57 kg/667m2，較對照(CK)分別增產(chǎn)12.70%和10.26%。5%調(diào)環(huán)酸鈣EA對小麥安全有效，無藥害，可在小麥上推廣使用。

生長調(diào)控； 光合作用； 調(diào)環(huán)酸鈣； 小麥

調(diào)環(huán)酸鈣是一種新型環(huán)已烷三酮類植物生長調(diào)節(jié)劑，在植物體內(nèi)主要阻止GA20向GA1的轉(zhuǎn)化，從而抑制活性赤霉素的合成[1-2]，影響植物細(xì)胞的伸長[3]，在很多植物上可縮短莖稈的伸長。同時，調(diào)環(huán)酸鈣不會對GA4等其他赤霉素的合成造成抑制，反而能維持和延長體內(nèi)既存赤霉素的活性水平，有效防治作物早衰，是一種理想的植物生長調(diào)節(jié)劑。調(diào)環(huán)酸鈣由日本學(xué)者首先合成并申請專利[4]，由于其低毒、低殘留，在環(huán)境中的光降解和生物降解迅速，被美國國家環(huán)保局(USEPA)定為低風(fēng)險藥劑[5-6]，并被多個國家登記在不同果樹上使用[7]。

國外對調(diào)環(huán)酸鈣的應(yīng)用研究開展較早，生產(chǎn)上調(diào)環(huán)酸鈣被用來控制新枝的過量生長[8]，增加果樹[9-11]和蔬菜[12-13]的產(chǎn)量。研究表明，調(diào)環(huán)酸鈣通過調(diào)節(jié)樹體內(nèi)類黃酮的生物合成，產(chǎn)生具有顯著抗菌活性的新物質(zhì)luteoforol(C15H14O6)[14-15]，從而提高仁果類果樹對黑星病(Venturiainaequalis)、火疫病(Erwiniaamylovora)等病害的抗性[16-18]。另外，調(diào)環(huán)酸鈣可以提高果實中糖分積累，從而提升果實品質(zhì)[19-20]。施用調(diào)環(huán)酸鈣125～189 mg/L可以有效抑制草莓匍匐莖的形成并顯著提高產(chǎn)量和品質(zhì)[21]。Joshua等[22]在花生上的研究表明，施用調(diào)環(huán)酸鈣有效成分140 g/hm2，可比對照增產(chǎn)310 kg/hm2。在番茄上的研究還發(fā)現(xiàn)，調(diào)環(huán)酸鈣通過抑制細(xì)胞內(nèi)磷酯酶D(PLD)和脂氧合酶(LOX)的活性提高細(xì)胞膜的完整性，降低細(xì)胞電解質(zhì)滲漏率(EL)，從而減輕番茄低溫冷害[23]。國內(nèi)對調(diào)環(huán)酸鈣的研究開展較晚，主要集中在合成工藝[24-25]及其在花生上的應(yīng)用[26-27]，在小麥上的應(yīng)用鮮有報道。為此，筆者通過設(shè)置不同劑量5%調(diào)環(huán)酸鈣EA，研究其對小麥生長和光合作用的影響，探究其在小麥生產(chǎn)應(yīng)用的安全性，以期為為在生產(chǎn)上的安全應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

小麥品種：選用當(dāng)?shù)厣a(chǎn)上大面積推廣的豫農(nóng)035和周麥22。

植物生長調(diào)節(jié)劑：5%調(diào)環(huán)酸鈣EA(泡騰顆粒劑)和80%矮壯素SP(可溶粉劑)，安陽全豐生物科技有限公司生產(chǎn)。

試驗儀器：LI-6400XT便攜式光合作用測量系統(tǒng)，北京力高泰科技有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗設(shè)計

在2個試驗點進(jìn)行，試點1：河南省林州市橫水鎮(zhèn)范家莊村，小麥品種為豫農(nóng)035，播種量為9.5 kg/667m2；試點2：河南省安陽市滑縣白道口鎮(zhèn)曹村，小麥品種周麥22，播種量為11 kg/667m2。播種方式均為機(jī)播，前茬作物為玉米。

根據(jù)施用生長調(diào)節(jié)劑用量及種類設(shè)置5個處理，處理1～處理4分別為：5%調(diào)環(huán)酸鈣EA用量40 g/667m2、80 g/667m2、120 g/667m2、160 g/667m2；處理5：80%矮壯素SP用量150 g/667m2(推薦用量)；設(shè)空白對照(CK)。小區(qū)面積40 m2，3次重復(fù)。在小麥拔節(jié)前7～10 d用藥，采用衛(wèi)士WS-18D型電動噴霧器噴霧。

1.3 數(shù)據(jù)采集與分析

采用LI-6400XT便攜式光合作用測量系統(tǒng)測定光合速率。在施藥后第7天的10:30—11:30，每個小區(qū)取3點，隨機(jī)選取無病完整旗葉中部測定光合速率。重復(fù)3次，記錄測定數(shù)據(jù)。收獲前從1 m雙行內(nèi)取30株，考察株高、節(jié)長、葉長、穗長、穗粒數(shù)和千粒重等，并記載藥害情況。分別取葉和節(jié)中間部分，使用電子游標(biāo)卡尺測量葉寬和節(jié)直徑。每小區(qū)收獲4 m2脫粒測產(chǎn)。采用Excel 2013和DPS v7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，不同處理間多重比較采用Duncan新復(fù)極差法。

2 結(jié)果與分析

2.1 調(diào)環(huán)酸鈣對小麥光合作用的影響

從圖示看出，5%調(diào)環(huán)酸鈣EA在低劑量處理下小麥的光合速率較高，隨EA劑量增加，小麥光合速率呈下降趨勢。5%調(diào)環(huán)酸鈣EA在80～160 g/667m2范圍內(nèi)各處理小麥光合速率差異不顯著，但均顯著高于對照；5%調(diào)環(huán)酸鈣EA 40 g/667m2處理極顯著高于對照。80%矮壯素SP150 g/667m2處理的光合速率顯著高于對照。2個試驗點2個品種的表現(xiàn)趨勢一致。表明，施用調(diào)環(huán)酸鈣可提高小麥光合速率，增強(qiáng)光合作用。

圖示 不同處理豫農(nóng)035和周麥22的光合速率

Fig. Photosynthetic rate of Yunong 035 and Zhoumai 22 of different treatments

2.2 調(diào)環(huán)酸鈣對小麥株高和節(jié)間長的影響

從表1看出，施用調(diào)環(huán)酸鈣可降低小麥株高，其對小麥株高的矮化作用隨用量的增加而增強(qiáng)。以5%調(diào)環(huán)酸鈣EA120～160g/667m2的處理對小麥株的矮化作用最強(qiáng)，均比空白對照(CK)降低量達(dá)極顯著水平。

表1 不同處理豫農(nóng)035和周麥22的株高和節(jié)間生長量

注：同一品種同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)(下同)。

Note: Different capital and lowercase letters in the same column indicated 1% and 5% significant levels respectively. The same below.

調(diào)環(huán)酸鈣對穗莖節(jié)的伸長抑制作用明顯，5%調(diào)環(huán)酸鈣EA160 g/667m2處理的小麥穗莖節(jié)長度比對照(CK)縮短量達(dá)極顯著水平。調(diào)環(huán)酸鈣和矮壯素對莖粗的生長有促進(jìn)作用，其中對倒3節(jié)的作用最明顯，5%調(diào)環(huán)酸鈣EA160g/667m2處理的節(jié)間直徑顯著高于除80%矮壯素SP150 g/667m2外的其他處理。

2.3 調(diào)環(huán)酸鈣對小麥葉長與葉寬的影響

從表2看出，調(diào)環(huán)酸鈣對小麥旗葉和旗下葉葉長均有一定的抑制作用，且隨著用量加大抑制作用增強(qiáng)。但對葉片伸長的抑制作用不明顯，除5%調(diào)環(huán)酸鈣EA160 g/667m2處理對周麥22旗葉(15.18 cm)和旗下葉(23.64 cm)的作用顯著小于對照之外，其余各處理均未達(dá)顯著水平。調(diào)環(huán)酸鈣對小麥旗葉和旗下葉葉寬的影響不明顯，處理間差異不顯著。80%矮壯素SP 150 g/667m2處理對葉長、葉寬的作用不顯著。

2.4 調(diào)環(huán)酸鈣對小麥穗粒結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量的影響

從表3看出，調(diào)環(huán)酸鈣160 g/667m2處理豫農(nóng)035和周麥22的穗最長，分別為9.03 cm和8.81 cm，與相應(yīng)對照(CK)均達(dá)極顯著差異水平。調(diào)環(huán)酸鈣用為量40～160 g/667m2，小麥千粒重和產(chǎn)量隨劑量增大而增加。調(diào)環(huán)酸鈣對小麥穗粒數(shù)的影響除120 g/667m2、160 g/667m2處理的豫農(nóng)035顯著高于對照外，其余處理間差異不顯著。調(diào)環(huán)酸鈣160 g/667m2處理的產(chǎn)量最高，豫農(nóng)035和周麥22的產(chǎn)量分別達(dá)630.52 kg/667m2和583.57 kg/667m2，分別比相應(yīng)對照增產(chǎn)12.70%和10.26%。施用矮壯素也可有效提高小麥產(chǎn)量，5%調(diào)環(huán)酸鈣EA 120 g/667m2處理與80%矮壯素SP 150 g/667m2處理的產(chǎn)量相當(dāng)，且均高于對照。表明，小麥生長期間施用5%調(diào)環(huán)酸鈣EA可以有效增加其穗長和千粒重，提高小麥產(chǎn)量。

表2 不同處理豫農(nóng)035和周麥22的葉長和葉寬

表3 不同處理豫農(nóng)035和周麥22的穗部性狀和產(chǎn)量

3 結(jié)論與討論

與目前廣泛應(yīng)用的三唑類延緩劑相比，調(diào)環(huán)酸鈣無殘留毒性，對環(huán)境無污染，因而有可能取代三唑類生長延緩劑，具有廣泛的應(yīng)用前景[28]。多效唑、烯效唑等植物生長調(diào)節(jié)劑抑制了幾乎所有赤霉素(GA)的合成，使植株體內(nèi)多種GA水平全面下降，從而降低株高，達(dá)到防止倒伏的目的，但用量大時容易導(dǎo)致作物后期早衰，對植株的生長產(chǎn)生副作用。

GA1主要存在于營養(yǎng)器官，控制莖葉的伸長，GA4主要存在于生殖器官，控制花芽分化和穂粒發(fā)育。調(diào)環(huán)酸鈣主要阻止GA20向GA1轉(zhuǎn)化，不會對GA4等其他赤霉素的合成造成抑制，能維持和延長體內(nèi)既存赤霉素的活性水平，有效防止作物早衰。研究結(jié)果表明，在小麥孕穗期施用5%調(diào)環(huán)酸鈣EA 40～160 g/667m2，可矮化植株高度，降低節(jié)間長度、增加莖粗，并能提高光合速率、千粒重和增加產(chǎn)量。調(diào)環(huán)酸鈣在控旺的同時，顯著促進(jìn)生殖生長，提高作物抗病害能力，達(dá)到控旺、增產(chǎn)和改善品質(zhì)的目的，是理想的矮化劑。其中，以160 g/667m2濃度的處理效果最好，可作為5%調(diào)環(huán)酸鈣EA在小麥上推薦用量。

研究未觀察到調(diào)環(huán)酸鈣產(chǎn)生藥害，5%調(diào)環(huán)酸鈣EA還可通過浸種和澆灌等方式產(chǎn)生作用，配套的施用技術(shù)需要進(jìn)一步的研究。

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(責(zé)任編輯： 姜 萍)

Influence of Prohexadione-calcium 5% EA to Growth and Photosynthesis of Wheat

GUO Shibao1,2， CHEN Junhua2， WANG Chaoyang3， XU Xuesong1， QIAN Kai1

(1.DepartmentofAgricultureScience,XinyangCollegeofAgriculturalandForestry，Xinyang,Henan464000; 2.AnyangQuanfengBiologicalTechnologyCo.,LTD,Anyang,Henan45500;AnyangPlantProtectingStation,Anyang,Henan45500,China)

To determine the influence of Prohexadione-calcium (Pro-Ca) to growth and photosynthesis of wheat,the field trials of Pro-Ca 5% EA were carried out on wheat cultivars of Yunong 035 and Zhoumai 22 respectively. The results showed that Pro-Ca can dwarf plant height, reduce internode length, increase stem diameter, also improve photosynthetic rate, 1 000 grain weight and increase yield when sprayed on wheat at 40～160 g/667m2in 7～10 days before jointing stage. It was the most remarkable that Pro-Ca 5% EA sprayed on wheat at 160 g/667m2. Their grain yield were 630.52 kg/667m2on Yunong 035 and 583.57 kg/667m2on Zhoumai 22 and increased by 12.70% and 10.26% respectively compared with contrast design (CK).Pro-Ca 5% EA is safe and effective to wheat and has no observable phytotoxicity in field trials，so it cowld be widely applicated on wheat.

growth regulation； photosynthesis； prohexadione-calcium； wheat

2015-08-20； 2016-03-13修回

國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項“我國主要農(nóng)作物航空植保技術(shù)研究”(201503002)

郭世保(1976-), 男, 副教授，博士，從事植物保護(hù)研究。E-mail: guo_77626@sina.com

1001-3601(2016)03-0105-0023-04

S482.8

A

生理生化·耕作栽培

Physiology and Biochemistry·Tillage and Cultivation