多效唑施用方式對水稻抗倒伏能力及產(chǎn)量的影響

邵璽文,牟金猛，楊志鑫，劉偉洋，耿艷秋，郭麗穎

（吉林農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，長春 130000）

近年來由于我國自然災害頻繁發(fā)生，致使水稻大面積倒伏，最終造成水稻減產(chǎn)[1]。如2020年8月底的臺風“巴威”和9月初的臺風“海神”對吉林省水稻造成了巨大的產(chǎn)量損失[2]。因此，提高水稻的抗倒伏能力是提高水稻產(chǎn)量的關鍵。長期以來，解決水稻倒伏問題一直是眾多學者重點研究的內(nèi)容之一。倒伏可以分為莖倒伏和根倒伏[3]，對于移栽稻而言主要以莖倒伏為主。大量研究表明，降低株高、重心高、基部節(jié)間長度，提高節(jié)間粗度和壁厚可以顯著的提高水稻的抗倒伏能力[4-5]。同時，影響水稻倒伏的主要因素除了水稻品種遺傳特性[6-7],外界的通風透光等氣候因素以及耕作措施外[8-10]，還包括植物生長調(diào)節(jié)劑[11-12]。多效唑就是一種植物生長抑制劑，也是中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中應用面積最廣的植物生長延緩劑之一，可以矮化植株，增加水稻莖稈機械強度，促進水稻分蘗[13-15]。RANI 等[16]研究指出，在直播稻幼穗分化期噴施多效唑能縮短節(jié)間和莖桿長度，提高抗折力。成臣等[17]研究認為，適宜多效唑濃度的施用可有效提高秧苗素質(zhì)、提高分蘗能力、改善株型，從而實現(xiàn)增產(chǎn)。施用多效唑主要有3 種主流施用方法：葉片噴施、種子處理、土施法。有研究認為利用多效唑浸種或者拔節(jié)期葉面噴施均能夠抑制水稻和小麥的生長，增加分蘗，提高莖粗及物質(zhì)積累[18]。

目前多效唑對作物抗倒伏能力的研究多集中在多效唑噴施濃度及單一的施用方式上，對多效唑復合施用方式對水稻抗倒伏能力的影響缺乏系統(tǒng)性研究。為此，本試驗以“五優(yōu)稻4 號”和“吉粳525”為試驗材料，設置多效唑不同施用方式和不同施用時期，探究多效唑不同施用方式對水稻抗倒伏能力及產(chǎn)量的調(diào)控作用，旨在明確多效唑在生產(chǎn)中的最佳施用方式，為吉林省水稻抗倒伏栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試品種

試驗于2021 年在吉林農(nóng)業(yè)大學教學科研基地進行。該區(qū)域春季干旱多風，夏季溫暖短促，秋季晴朗溫差大，無霜期138 d，年平均氣溫6.8 ℃，年平均降水量600.8 mm。耕層土壤有機質(zhì)含量為3.92 g·kg-1，土壤全氮含量為0.3 g·kg-1，pH值為6.73。

供試材料選擇“五優(yōu)稻4號”和“吉粳525”，均屬中晚熟粳型水稻品種。其中“五優(yōu)稻4號”屬于不抗倒伏品種，“吉粳525”屬于抗倒伏型品種。

1.2 試驗設計

采用裂區(qū)試驗設計，以浸種和不浸種處理為主區(qū)，噴施時期為副區(qū)。首先播種前用次氯酸鈉溶液(3%)對種子進行表面消毒8 min，然后用蒸餾水沖洗幾次。其中浸種處理為在100 mg·L-1(S1)多效唑浸種24 h 后催芽播種。不浸種處理為在蒸餾水（S0）中浸種24 h 后催芽播種。同時設置4 個不同的多效唑噴施時期，分別為倒五葉時期噴施(F3)、倒四葉時期噴施(F2)、倒三葉時期噴施(F1)、不噴施(F0)。多效唑噴施濃度為300 mg·L-1，用量750 L·hm-2，并且噴施時間在17∶00-18∶00，晴朗無風。各處理均含有0.5%（v/v）Tween20作為展開劑，以使溶液粘附在葉片上。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 主要農(nóng)藝性狀的測定 分別在齊穗期、齊穗后30 d，每個小區(qū)共取15 個單莖，放在水桶里(連根取，桶內(nèi)放水，保持植株不失水)。分別測定其株高、重心高度、基部第一至第四節(jié)間長度、節(jié)間粗度、節(jié)間壁厚和節(jié)間鮮重，節(jié)間抗折力與倒伏指數(shù)。其中節(jié)間抗折力用YYD-1莖稈強度測量儀進行測定。

1.3.2 干物質(zhì)積累 分別于齊穗期、成熟期按平均莖蘗數(shù)取長勢一致的水稻植株9 穴，分為莖鞘、葉、穗(抽穗后)3部分。105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重，干燥冷卻至室溫稱重。

1.3.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素 選取3 m2區(qū)域實割計產(chǎn)，測定實際產(chǎn)量。另外取9 穴用于室內(nèi)考種，測定穗長、穗重、每穴穗數(shù)、千粒重、每穗粒數(shù)、結實率等。

1.4 試驗數(shù)據(jù)處理與分析

試驗結果取3次重復的平均值。使用Excel 2016和Origin 2021軟件進行數(shù)據(jù)處理及作圖，使用SPSS 26軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 多效唑不同施用方式對水稻物理性狀的影響

2.1.1 多效唑不同施用方式對水稻株高、節(jié)間長度、穗長的影響 由方差分析可知，F(xiàn) 處理對物理性狀的影響均達到顯著水平;C 處理顯著影響水稻株高、各節(jié)間長度，對穗長影響不顯著；S 與F×S 和F×S×C 的互作效應均未達到顯著水平。

由圖1 可知，在浸種條件下各處理株高、各節(jié)間長度、穗長比不浸種下各處理要低，其中“五優(yōu)稻4 號”和“吉粳525”在S1 條件下各處理的第一節(jié)間長度分別比S0 平均縮短16.13%和25.95%，差異顯著；在S1 和S0 條件下，均以F3 噴施多效唑水稻的各物理性狀最低，其中S1F3 處理的株高和第一節(jié)間相比S0F0 平均縮短9.58%、10.23%和24.74%、31.72%，差異顯著。無論是否浸種，不同葉齡時期噴施多效唑均表現(xiàn)為隨噴施時期的延后，對株高，節(jié)間長度和穗長的調(diào)控作用呈降低的趨勢。說明以倒五葉(F3)噴施多效唑水稻的株高最低，水稻第一至第四節(jié)間和穗長長度降低的調(diào)控作用最好。

圖1 多效唑施用方式對水稻株高、節(jié)間長度、穗長的影響Figure 1 Effects of paclobutrazol application methods on plant height, internode length and spike length of rice

2.1.2 多效唑不同施用方式對水稻重心高的影響 由方差分析可知，F(xiàn)和C 對重心高的影響均達到顯著水平；S與F×S和F×S×C的互作效應均未達到顯著水平。

由圖2 可知，各處理齊穂期至齊穗后30 d，均隨著生育期的變化重心高呈上升趨勢。無論是否浸種，不同葉齡時期噴施多效唑均表現(xiàn)為隨噴施時期的延后，對重心高的調(diào)控作用呈降低的趨勢。無論是否浸種，均以倒五葉噴施多效唑對重心高降低的效果最好。其中S1F3 處理比S0F0 兩個時期重心高平均降低14.05%和11.38%，差異顯著。

圖2 多效唑施用方式對水稻重心高的影響Figure 2 Effects of paclobutrazol application methods on center of gravity height of rice

2.1.3 多效唑不同施用方式對節(jié)間粗度的影響 由方差分析可知，F(xiàn)和C 對節(jié)間粗度的影響均達到顯著水平；S與F×S、F×S×C的互作效應均未達到顯著水平。

由表1可知，各處理齊穂期均隨著生育期的變化節(jié)間粗度呈下降趨勢。浸種(S1)條件下各處理的四個節(jié)間粗度比不浸種(S0)各處理要高。但未達到顯著水平。無論是否浸種，以倒五葉噴施(F3)多效唑對水稻第一至第四節(jié)間粗度降低的調(diào)控作用最好，其中S1F3和S0F3處理的一至四節(jié)間粗度相比S0F0顯著增加。且S1F3處理的第一至第四節(jié)間粗度大于S0F3處理。

表1 多效唑施用方式對節(jié)間粗度的影響Table 1 Effect of paclobutrazol application on internode coarseness

2.1.4 多效唑不同施用方式對壁厚的影響 由方差分析可知，F(xiàn) 和C 對壁厚的影響均達到顯著水平；S、F×S 和F×S×C的互作效應均未達到顯著水平。

由表2可知，各處理齊穗期均隨著生育期的變化節(jié)間壁厚呈下降趨勢。無論是否浸種，不同葉齡時期噴施多效唑均表現(xiàn)為隨噴施時期的延后，對節(jié)間壁厚的調(diào)控作用呈降低的趨勢。S1條件下各處理的四節(jié)間壁厚都比S0各處理要高，但未達到顯著水平。無論是否浸種，均以F3處理對水稻第一至第四節(jié)間壁厚降低的調(diào)控作用最好，S1F3 和S0F3 處理相比S0F0 一至四節(jié)間壁厚顯著增加；且S1F3 處理第一至第四節(jié)間壁厚大于S0F3 處理第一至第四節(jié)間壁厚。

表2 多效唑施用方式對水稻壁厚的影響Table 2 Effect of paclobutrazol treatment on wall thickness of rice

2.2 多效唑不同施用方式對水稻抗倒伏能力的影響

由方差分析可知，F(xiàn)和C對水稻抗倒伏指標均達到顯著水平；S、F×S和F×S×C的互作效應均未達到顯著水平。

由表3可知，各處理齊穗期至齊穗后30 d，均隨著生育期的變化第二節(jié)間抗折力、彎曲力矩呈降低趨勢，倒伏指數(shù)呈上升趨勢。無論是否浸種，不同葉齡時期噴施多效唑均表現(xiàn)為隨噴施時期的延后，對抗倒伏能力的調(diào)控作用呈降低的趨勢。無論是否浸種，均以倒五葉(F3)噴施多效唑對水稻基部第二節(jié)間的抗折力和彎曲力矩增加的效果最好，并能降低倒伏指數(shù)，S1F3 處理對比S0F0 兩個時期基部第二節(jié)間抗折力平均增加32.85%和28.96%；彎曲力矩平均增加22.92%和20.46%；倒伏指數(shù)平均降低7.48%和6.39%。浸種配以倒五葉噴施更利于增加水稻第二節(jié)間抗折力和彎曲力矩，降低倒伏指數(shù)，增強水稻抗倒伏能力。

表3 多效唑施用方式對水稻基部第二節(jié)間抗倒伏能力的影響Table 3 Effects of paclobutrazol application methods on lodging resistance of the second basal internode of rice

2.3 多效唑不同施用方式對水稻干物質(zhì)積累的影響

由方差分析可知，C各時期對干物質(zhì)積累均達到顯著水平；F對成熟期干物質(zhì)積累量影響顯著，對齊穗期干物質(zhì)積累影響不顯著。S、F×S和F×S×C的互作效應對干物質(zhì)積累影響不顯著。

由表4 可知，各處理齊穗期至成熟期，均隨著生育期的變化干物質(zhì)積累量呈升高趨勢。無論是否浸種，不同葉齡時期噴施多效唑對齊穗期干物質(zhì)積累量的影響均表現(xiàn)為隨噴施時期的延后，干物質(zhì)積累量增多的趨勢。各S1處理對比S0處理干物質(zhì)積累量要高，但差異不顯著。無論是否浸種，以F3處理噴施多效唑對水稻成熟期干物質(zhì)積累量增加的效果最好。S1F3處理比對照S0F0干物質(zhì)積累量提升15.90%和7.04%，差異顯著；且S1F3處理干物質(zhì)積累量大于S0F3處理。

表4 多效唑施用方式對水稻干物質(zhì)積累的影響Table 4 Effects of paclobutrazol application methods on dry matter accumulation in rice

2.4 多效唑不同施用方式對水稻產(chǎn)量和產(chǎn)量構成因素的影響

由方差分析可知，F(xiàn)只對穗粒數(shù)無顯著影響；C對產(chǎn)量及產(chǎn)量構成要素有顯著影響；S、F×S和F×S×C的互作效應影響不顯著。

由表5 可知，S1 各處理的產(chǎn)量比S0 處理高。無論是否浸種，不同葉齡時期噴施多效唑均表現(xiàn)為隨噴施時期的延后，產(chǎn)量呈遞減趨勢。在浸種條件下，在倒五葉噴施多效唑產(chǎn)量最高，相比S0F0 產(chǎn)量增加15.45%和13.16%，差異顯著；在不浸種條件下，倒五葉噴施多效唑產(chǎn)量最高，相比對照產(chǎn)量增加12.65%和11.98%，差異顯著。不同處理產(chǎn)量構成因素表現(xiàn)為，與不浸種處理相比，浸種處理穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、結實率有所增加。無論是否浸種，穗數(shù)、穗粒數(shù)、結實率隨多效唑噴施時期的延后而降低；千粒重隨著多效唑噴施時期的延后而升高。在倒五葉噴施，多效唑顯著的提升了水稻的穗數(shù)、結實率，顯著的降低了千粒重。

3 討論與結論

3.1 多效唑不同施用方式對水稻倒伏特性的影響

株高、節(jié)間長度、莖粗、莖壁厚度是水稻莖稈的主要形態(tài)特征，倒伏指數(shù)、抗折力也是評價水稻莖稈抗倒伏性能的指標[19-21]，一般認為株高和重心高越高，倒伏指數(shù)越大，抗倒伏能力越差；節(jié)間越短，越粗抗倒伏能力越強[22-23]。研究表明，適宜的多效唑浸種濃度可以改善水稻形態(tài)特征，從而增強水稻的抗倒伏能力[24]。吳海洋等[25]的研究認為，噴施多效唑可以改善水稻物理特性，提升水稻的抗折力和彎曲力矩，降低水稻的倒伏指數(shù)。本研究中，相比不浸種，多效唑浸種對水稻物理性狀有影響，但影響并不顯著。這與前人研究有所不同，可能原因是水稻品種的差異。不同品種水稻的抗倒伏性狀差異顯著，可以認為品種的遺傳特性和多效唑前期浸種對水稻抗倒伏性狀均有一定影響。在施用方式處理中，倒五葉期噴施多效唑效果均最好，其次是倒四葉，在倒三葉期噴施效果最小。水稻在倒五葉葉齡噴施多效唑降低水稻的株高、重心高、節(jié)間長度、穗長，倒伏指數(shù)，顯著增加水稻各個節(jié)間粗度和壁厚以及水稻莖稈抗折力，彎曲力矩。因此在浸種條件下倒五葉噴施多效唑會有效的降低倒伏現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2 多效唑不同施用方式對干物質(zhì)積累的影響

施用植物生長調(diào)節(jié)劑可以調(diào)節(jié)優(yōu)化植株的群體結構，促進光合能力的增強，從而促進干物質(zhì)的轉運和積累[26-28]。史嬋等[29]研究指出，適宜的多效唑濃度可以提高植株的干物質(zhì)積累量，過高的濃度反而會抑制植株的干物質(zhì)積累。多效唑浸種與噴施對水稻干物質(zhì)積累的影響不同，噴施對于水稻物質(zhì)轉運的提升效果優(yōu)于浸種，浸種后再噴施對水稻物質(zhì)轉運的提升優(yōu)于只噴施的處理，這說明兩種施用手段并用可以最大的提升水稻的物質(zhì)轉運能力，進一步提升成熟期的干物質(zhì)積累。本研究結果表明，無論是否在浸種條件下，在齊穂期干物質(zhì)積累低于對照，浸種后處理齊穂期的干物質(zhì)積累均低于不浸種的處理，這是因為多效唑有縮短株高，節(jié)間長度和穂長效果，減少了光合面積，從而降低了干物質(zhì)積累量。但是在成熟期，多效唑浸種加倒五葉噴施處理干物質(zhì)積累高于對照，這說明多效唑能提高水稻在灌漿后期的物質(zhì)轉運和灌漿效率，增加了成熟期干物質(zhì)的積累量。

3.3 多效唑不同施用方式對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素的影響

范業(yè)賡等[30]研究指出，多效唑浸種可以通過提高甘蔗的分蘗從而提高甘蔗的產(chǎn)量。張心玲[31]研究指出，多效唑在小麥拔節(jié)期噴施，會顯著提高產(chǎn)量，隨著多效唑濃度的提升，產(chǎn)量呈先增加再降低的趨勢。前人認為多效唑噴施主要通過增加穗數(shù)從而提高水稻產(chǎn)量[32-33]。本研究結果表明，通過施用多效唑可以提高水稻的產(chǎn)量，但是不同施用方式和在不同時期施用多效唑對產(chǎn)量的影響是不同的，多效唑兩種施用方式都會提高水稻的產(chǎn)量，這與前人研究結果一致。由方差分析可知，多效唑的噴施效應對產(chǎn)量的影響是優(yōu)于多效唑浸種的。但也有研究指出多效唑浸種會降低產(chǎn)量，如李增紅等[34]研究表明，多效唑浸種對直播稻產(chǎn)量降低的直接原因是降低了水稻的分蘗率和成穗率。造成的原因可能是因為水稻的種植方式和多效唑施用方式不同，本試驗采用移栽的種植方式并有多效唑噴施的施用方式。本研究結果表明，多效唑浸種加倒五葉噴施處理相比對照，有效穗數(shù)和結實率顯著提高，對穗粒數(shù)影響不顯著，千粒重相比對照顯著降低。這說明適宜濃度多效唑浸種加噴施處理雖然降低了水稻的千粒重，但是通過提高水稻的有效穗數(shù)和結實率來提高水稻產(chǎn)量。

多效唑噴施處理下水稻株高、重心高、穗長均有所降低，各節(jié)間粗度和壁厚均有所提高；同時提高了水稻基部第二節(jié)間的抗折力和彎曲力矩，從而降低了水稻基部第二節(jié)間倒伏指數(shù)；進而提高了成熟期水稻穗的干物質(zhì)積累量，提高了穗數(shù)、穗粒數(shù)、結實率，使得最終S1F3 處理下的水稻產(chǎn)量相比對照S0F0 分別顯著增加15.45%和13.16%。無論是否浸種，不同葉齡時期噴施多效唑均表現(xiàn)為隨噴施時期的延后，調(diào)控作用呈降低的趨勢。以浸種條件下倒五葉噴施處理最優(yōu)。