噴施微生物菌肥對廣東絲苗香米產(chǎn)量形成及莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)特性的影響

黃琢理，劉栩薇，梁陸欣，郜子峰，付曉萌，廖 榮，王樹麗,2，莫釗文,2

(1. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，廣州 510642；2. 農(nóng)業(yè)部華南地區(qū)作物栽培科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站，廣州 510642)

香稻因具有獨(dú)特的香味、高營養(yǎng)價(jià)值和優(yōu)良的品質(zhì)而備受消費(fèi)者的青睞[1-2]。香米的市場需求量日益增加，刺激了其種植生產(chǎn)過程對高產(chǎn)和濃香的追求[3]。傳統(tǒng)的香稻生產(chǎn)受香稻品種特性和栽培技術(shù)等不足的制約，因此，前人在香稻濃香、安全、優(yōu)質(zhì)和產(chǎn)量等方面開展了大量研究[4-7]。目前，有關(guān)提高香稻產(chǎn)量的研究主要著眼于肥料施用和灌溉方式等農(nóng)藝措施[8-11]。

微生物菌肥具有有效菌株，能向植物提供養(yǎng)分，促進(jìn)生長或提高抗性的微生物接種劑，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中[12]。施用菌肥能促進(jìn)土壤養(yǎng)分的釋放[13]，增加土壤肥料利用率[14]，提高土壤有效菌數(shù)量和土壤酶活性[15]，從而改善土壤對作物的養(yǎng)分供應(yīng)。施用菌肥還能促進(jìn)作物的根系生長[16]，提高根系活力和抗氧化酶活性，并增加葉片中的葉綠素含量[17]，提高光合效率，從而使作物獲得充足的養(yǎng)分并有效地積累光合產(chǎn)物[15,18]，進(jìn)而提高作物的生物量和產(chǎn)量，相關(guān)應(yīng)用在白菜[14]、生菜[19]、快菜[20]、番茄[21]、黃瓜[15]以及水稻[22]等作物上面已有報(bào)道。此外，施用菌肥還能提高稻米的品質(zhì)和商品價(jià)值[23]。

在微生物菌肥影響作物產(chǎn)量形成的相關(guān)研究中，前人多采用土壤施用方式，且未深入分析作物產(chǎn)量形成的物質(zhì)積累與分配基礎(chǔ)。本研究以廣東絲苗香米的代表性品種‘美香占2號’和‘象牙香占’為材料開展大田試驗(yàn)，在破口期進(jìn)行微生物菌肥噴施處理，旨在探究噴施菌肥對絲苗香米產(chǎn)量形成及莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)特性的影響，并篩選出較優(yōu)的噴施濃度，以期進(jìn)一步完善香稻的高產(chǎn)栽培技術(shù)體系。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試絲苗香米品種為‘美香占2號’和‘象牙香占’，由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供。供試微生物菌肥含有效活菌數(shù)≥106cfu·g-1，菌種包括固氮螺菌、根瘤菌、溶磷菌、乳酸桿菌、光合細(xì)菌、硝化菌、放線菌和酵母菌等，并含大量元素(氮≥5%、磷≥8%、鉀≥9%、鈣≥0.17%、鎂≥0.42%、硫≥2.46%)，微量元素(銅、硼、錳、鋅、鐵、鉬)以及有機(jī)物(蘆薈提取物≥5%、腐殖酸≥4.4%、氨基 酸≥5%、蛋白質(zhì)≥3%)(IBG Ventures(馬來西亞)有限責(zé)任公司)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017年在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)場進(jìn)行，設(shè)4個(gè)處理，分別為對照(CK)：噴施清水；J1：噴施0.25 g·L-1菌肥；J2：噴施0.50 g·L-1菌肥；J3：噴施1.00 g·L-1菌肥，采用裂區(qū)區(qū)組排列，小區(qū)面積24 m2，重復(fù)3次。噴施處理于水稻破口期晴朗無風(fēng)的下午進(jìn)行，每隔1 d噴施1次，共3次，菌肥稀釋液噴施用量為100 mL·m-2。試驗(yàn)于3月11日播種，播種后22 d按照行距為30 cm，株距為12 cm(每穴4苗)移栽。香稻專用肥用量為750 kg·hm-2[4]，基肥和分蘗肥分別施用 470 kg·hm-2和280 kg·hm-2，各處理病蟲草害防治以及灌溉等措施同田間管理。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 干質(zhì)量和株高的測定 于抽穗期(噴施菌肥處理3 d后)和成熟期，在各小區(qū)隨機(jī)調(diào)查50株稻株的有效穗數(shù)，根據(jù)調(diào)查所得的平均有效穗數(shù)，隨機(jī)選取代表性稻株5穴，測量其莖基部到最高穗頂?shù)拈L度，把植株剪為莖鞘、葉和穗 3 部分，置于105 ℃的鼓風(fēng)干燥箱中30 min，然后于 65 ℃烘干至恒量后取出并立即稱量。

1.3.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的測定 于各小區(qū)中使用五點(diǎn)取樣法，即劃定5塊面積為1 m2的收獲區(qū)域，將此區(qū)域的稻株收割脫粒，曬干稻谷后進(jìn)行稱量，測定產(chǎn)量；并隨機(jī)選取100穴稻株測定有效穗數(shù)，基于測定得的平均有效穗數(shù)隨機(jī)選取5穴稻株，收獲曬干后考種，測定每穗總粒數(shù)、千粒質(zhì)量和結(jié)實(shí)率。

1.3.3 莖鞘物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)特性與收獲指數(shù)的計(jì)算 莖鞘物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)特性與收獲指數(shù)的計(jì)算參考魏中偉等[24]，根據(jù)生物量及產(chǎn)量數(shù)據(jù)，按如下公式來分析計(jì)算收獲指數(shù)、抽穗后干質(zhì)量增量、莖鞘物質(zhì)輸出率和莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率：

收獲指數(shù)=產(chǎn)量/成熟期地上部干質(zhì)量

抽穗后干質(zhì)量增量=成熟期地上部干質(zhì)量-抽穗期地上部干質(zhì)量

莖鞘物質(zhì)輸出率=(抽穗期莖鞘干質(zhì)量-成熟期莖鞘干質(zhì)量)/抽穗期莖鞘干質(zhì)量×100%

莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率=(抽穗期莖鞘干質(zhì)量-成熟期莖鞘干質(zhì)量)/籽粒干質(zhì)量×100%

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2016錄入與整理數(shù)據(jù)，并使用Statistix 8.1 和LSD最小顯著差數(shù)法進(jìn)行方差分析及多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施微生物菌肥對絲苗香米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

如表1所示，與對照相比，噴施不同質(zhì)量濃度的菌肥均增加2種絲苗香米的產(chǎn)量，增幅為 4.74%～ 27.02%，且噴施0.50 g·L-1菌肥的增產(chǎn)效果最優(yōu)。就‘美香占2號’而言,噴施不同質(zhì)量濃度的菌肥均顯著提升其每穗總粒數(shù)，增幅為23.87%～28.00%，但對其有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率的影響不顯著；噴施0.25 g·L-1及0.50 g·L-1菌肥則顯著增加其千粒質(zhì)量?？梢?，噴施菌肥使‘美香占2號’增產(chǎn)的原因可能是顯著增加其每穗總粒數(shù)和千粒質(zhì)量。

2.2 噴施微生物菌肥對絲苗香米生物量的影響

如表2所示，在抽穗期的生物量指標(biāo)中，噴施不同質(zhì)量濃度的菌肥對2種絲苗香米的莖鞘干質(zhì)量影響不顯著。與對照相比，噴施0.25 g·L-1菌肥顯著增加了‘美香占2號’的葉干質(zhì)量，以及2種絲苗香米的穗干質(zhì)量和總干質(zhì)量。與噴施 0.50 g·L-1菌肥相比，噴施0.25 g·L-1菌肥顯著提高了‘象牙香占’的葉干質(zhì)量。這表明噴施 0.25 g·L-1菌肥對抽穗期絲苗香米的生長促進(jìn)作用為各處理中最優(yōu)。在成熟期的生物量指標(biāo)中，與對照相比，噴施0.25 g·L-1菌肥顯著增加了2種絲苗香米的株高和‘美香占2號’的莖鞘干質(zhì)量，而噴施0.50 g·L-1菌肥則顯著增加了‘象牙香占’的莖鞘干質(zhì)量。表明噴施適宜濃度的菌肥有利于促進(jìn)絲苗香米的成熟期莖鞘干物質(zhì)積累。噴施不同質(zhì)量濃度的菌肥對2種絲苗香米的葉干質(zhì)量、穗干質(zhì)量和總干質(zhì)量影響不顯著，但均提高了2種絲苗香米的總干質(zhì)量。

表1 噴施微生物菌肥下絲苗香米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 1 Yield and traitsrelated to yield in fragrant long grain riceunder treatment of microbial fertilizer

注:同一品種不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著(P<0.05)。下同。

Note:Lower case letters followed by the same cultivar indicate significant difference(P<0.05).The same below.

表2 噴施微生物菌肥下絲苗香米抽穗期和成熟期生物量Table 2 Dry mass of fragrant long grain rice at heading and maturity stages under treatment of microbial fertilizer

2.3 噴施微生物菌肥對絲苗香米收獲指數(shù)的影響

如圖1所示，2種絲苗香米的收獲指數(shù)在對照和菌肥處理間的差異不顯著，但均在噴施0.50 g·L-1菌肥處理下最高，與對照相比分別提高11.63%和15.91%。這表明，與其他處理相比，噴施0.50 g·L-1菌肥在提高絲苗香米生物量的基礎(chǔ)上能更有效地增加經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

2.4 噴施微生物菌肥對絲苗香米抽穗后干質(zhì)量增量的影響

由圖2可知，與對照相比，不同質(zhì)量濃度的菌肥處理均提升‘美香占2號’的抽穗后干質(zhì)量增量，但并不顯著。就‘象牙香占’而言，噴施0.25 g·L-1菌肥對其抽穗后干質(zhì)量增量無顯著影響，而噴施0.50 g·L-1和1.00 g·L-1菌肥均提升其抽穗后干質(zhì)量增量，增幅分別為41.82%和 63.84%。這表明2種絲苗香米抽穗后的干物質(zhì)積累對噴施菌肥的響應(yīng)存在明顯差異，而噴施 0.50 g·L-1和1.00 g·L-1菌肥對‘象牙香占’抽穗后的干物質(zhì)積累有較優(yōu)的促進(jìn)效果。

同一品種不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，相同小寫字母表示差異不顯著(P>0.05)。下圖同

Different lowercase letters followed in the same cultivar indicate significant difference(P<0.05)，same lowercase letters indicate no significant difference(P>0.05).The same below

圖1 噴施微生物菌肥下絲苗香米收獲指數(shù)
Fig.1 Harvest index in fragrant long grain rice
under treatment of microbial fertilizer

2.5 噴施微生物菌肥對絲苗香米莖鞘物質(zhì)輸出率及轉(zhuǎn)運(yùn)率的影響

如圖3和4所示，與對照相比，噴施不同濃度的菌肥對‘美香占2號’的莖鞘物質(zhì)輸出率和轉(zhuǎn)運(yùn)率的影響不顯著。就‘象牙香占’而言，與對照相比，噴施0.25 g·L-1菌肥顯著增加了其莖鞘物質(zhì)輸出率和轉(zhuǎn)運(yùn)率，增幅分別為77.94%和 66.71%。噴施0.50 g·L-1菌肥顯著提升了其莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率，增幅為50.37%。而噴施1.00 g·L-1菌肥對其莖鞘物質(zhì)輸出率和轉(zhuǎn)運(yùn)率無顯著影響?？梢?，噴施適宜質(zhì)量濃度的菌肥能促進(jìn)‘象牙香占’莖鞘物質(zhì)的輸出和轉(zhuǎn)運(yùn)，并在0.25 g·L-1的噴施質(zhì)量濃度下效果最優(yōu)。

圖2 噴施微生物菌肥下絲苗香米抽穗后干質(zhì)量增量Fig.2 Dry mass increment of fragrant long grain rice after heading stage under treatment of microbial fertilizer

圖3 噴施微生物菌肥下絲苗香米莖鞘物質(zhì)輸出率Fig.3 Output rate of stem and sheath matter in fragrant long grain rice under treatment of microbial fertilizer

圖4 噴施微生物菌肥下絲苗香米莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率Fig.4 Transportation rate of stem and sheath matter in fragrant long grain under treatment of microbial fertilizer application

3 討 論

已有研究表明，在土壤中單獨(dú)或復(fù)混施用微生物菌肥能使水稻增產(chǎn)[13,22,25]。本研究中，噴施微生物菌肥增加了2種絲苗香米的產(chǎn)量，與史秀宏等[22]的報(bào)道一致。就水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素而言，魯杰等[23]的研究表明，施用微生物菌肥與常規(guī)施肥相比降低了有效穗數(shù)和每穗總粒數(shù)，提高了千粒質(zhì)量和結(jié)實(shí)率。史秀宏等[22]的研究表明，施用硅酸鹽微生物菌劑提高了每穗總粒數(shù)、千粒質(zhì)量和結(jié)實(shí)率。噴施0.25 g·L-1和0.50 g·L-1菌肥顯著提高了‘美香占2號’千粒質(zhì)量，與史秀宏等[22]以及魯杰等[23]的結(jié)果一致；而噴施不同質(zhì)量濃度的菌肥均顯著提高了每穗總粒數(shù)，這與魯杰等[23]的結(jié)果相反，推測原因?yàn)楸驹囼?yàn)是在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上噴施菌肥，而魯杰等[23]的研究比較了減氮處理下噴施菌肥與常規(guī)施肥處理間的差異。而對于‘象牙香占’，噴施微生物菌肥對其有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、千粒質(zhì)量和結(jié)實(shí)率均無顯著影響，表明2種絲苗香米在產(chǎn)量構(gòu)成因素上對噴施菌肥的響應(yīng)有明顯差異。

水稻干物質(zhì)的生產(chǎn)、分配、運(yùn)轉(zhuǎn)是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，生物量的積累以及在生殖生長期向稻谷分配運(yùn)轉(zhuǎn)的效率對產(chǎn)量有決定性的影響[26]。施用微生物菌肥對白菜[14]、甜菜[18]、水稻[22]、甜茶[17]等作物的生物量積累有促進(jìn)作用。本研究中，噴施微生物菌肥不同程度地增加了2種絲苗香米抽穗期和成熟期的總干質(zhì)量，與史秀宏等[22]的研究結(jié)果一致，這可能為增產(chǎn)提供了物質(zhì)積累基礎(chǔ)。

水稻產(chǎn)量的66.7%～75%來自于抽穗后的干物質(zhì)積累，其余來自抽穗前莖鞘干物質(zhì)的輸出轉(zhuǎn)運(yùn)，莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)特性與水稻的產(chǎn)量關(guān)系密切[27]。目前鮮見施用微生物菌肥對水稻莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)特性的相關(guān)研究。本研究中，隨著微生物菌肥施用質(zhì)量濃度的升高，2種絲苗香米的收獲指數(shù)均表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，而噴施0.50 g·L-1菌肥更有效地調(diào)優(yōu)了谷草比。對于‘美香占2號’，噴施菌肥降低了其成熟期葉干質(zhì)量，增加了成熟期穗干質(zhì)量和抽穗后干質(zhì)量增量，雖然對其莖鞘物質(zhì)輸出率和轉(zhuǎn)運(yùn)率均無顯著影響，卻使其增產(chǎn)，原因可能是噴施菌肥促進(jìn)‘美香占2號’抽穗后的干物質(zhì)積累以及葉片干物質(zhì)向稻穗的轉(zhuǎn)運(yùn)。而對于‘象牙香占’，噴施菌肥總體上提升了其抽穗后干物質(zhì)積累量和莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)特性，促進(jìn)了其莖鞘物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而使其 增產(chǎn)。

4 結(jié) 論

噴施不同質(zhì)量濃度的微生物菌肥能調(diào)控絲苗香米的每穗總粒數(shù)、千粒質(zhì)量、各時(shí)期的生物量以及莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)特性，進(jìn)而提高產(chǎn)量?！老阏?號’和‘象牙香占’對噴施微生物菌肥的響應(yīng)存在明顯差異。噴施0.50 g·L-1菌肥對2種絲苗香米均具有較優(yōu)的增產(chǎn)效果。