5種不同植物生長調節(jié)劑對朝谷58生長及產量的影響

張蒙 張海金 王凱璽 張文飛 朱康寧 刁玉霖 劉明水 陳國秋

摘要：為了篩選出對朝谷58增產效果最優(yōu)的植物生長調節(jié)劑，將5種不同種類的植物生長調節(jié)劑施用在朝谷58上，測定并分析朝谷58的農藝性狀、根系指標與產量。結果表明：植物生長調節(jié)劑對朝谷58表型性狀、葉綠素含量、凈光合速率、根系指標、全株總生物量及產量均有顯著影響；赤霉素對朝谷58株高、節(jié)間距、根總長、平均直徑有明顯的促進作用；吲哚丁酸、糠氨基嘌呤、胺鮮酯、蕓苔素均不同程度地縮短了節(jié)間距，增加了莖粗，其中吲哚丁酸、胺鮮酯較CK顯著增加朝谷58的全株總生物量、穗粗、單穗重、單穗粒重、千粒重，同時抑制了根系平均直徑的增加；不同植物生長調節(jié)劑處理對朝谷58增產的影響表現(xiàn)為吲哚丁酸>胺鮮酯>蕓苔素>糠氨基嘌呤>赤霉素，增產幅度在7.01%～25.97%之間。綜合來看，葉面噴施吲哚丁酸、胺鮮酯對朝谷58增產效果尤為明顯，具有較高的應用價值。

關鍵詞：朝谷58；植物生長調節(jié)劑；農藝性狀；根系指標；產量

Effects of Five Different Plant Growth Regulators on

Growth and Yield of Chaogu 58

ZHANG Meng，ZHANG Haijin，WANG Kaixi，ZHANG Wenfei，

ZHU Kangning，DIAO Yulin，LIU Mingshui，CHEN Guoqiu

（Liaoning Dryland Agriculture and Forestry Research Institute，Chaoyang 122000，Liaoning）

谷子原產于中國，古稱粟，是我國北方重要的糧食作物[1]，作為一種安全、富有營養(yǎng)的優(yōu)質谷物雜糧受到人們的青睞。谷子作為生態(tài)農業(yè)綠色發(fā)展的主栽作物[2]，對保障國家糧食安全具有重要意義。谷子的抗逆性較強，但由于產量較低，嚴重制約了谷子的發(fā)展[3]。因此，產量潛能的提高對滿足日益增長的谷子需求具有重要意義。朝谷58是通過有性雜交，系統(tǒng)選育決選出的抗除草劑的穩(wěn)定谷子品種，幼苗呈綠色，平均生育期124d。屬矮稈抗倒伏品種，抗旱性強，抗病性強。穗呈紡錘形，穗碼松緊度適中，黃谷黃米，熟相較好，在全國第十屆優(yōu)質食用粟評選中被評為二級優(yōu)質米。適合簡化栽培，機械收獲，符合現(xiàn)代種植模式，適宜在遼西干旱半干旱地區(qū)及自然條件相似地區(qū)種植，當前遼西地區(qū)已大面積生產。

研究表明，植物生長調節(jié)劑不僅能增加作物產量，還能提升抗逆性，在作物育種和延長產品貯藏期中發(fā)揮著重要作用[4]，同時應用其化控技術具有成本低、見效快、用量小等優(yōu)點[5]。赤霉素、吲哚丁酸、糠氨基嘌呤、胺鮮酯、蕓苔素內酯等是常用的植物生長調節(jié)劑[6]。楊坤等[7]的研究表明，赤霉素作為莖稈伸長的主控因子，對莖稈長度起到?jīng)Q定性作用。吲哚丁酸具有促生根、促增產、應用廣等優(yōu)點[8]。0.4%糠氨基嘌呤水劑對水稻的生長有明顯的促進作用，可促進水稻分蘗、增加穗實粒數(shù)[9]。在玉米抽雄期葉面噴灑胺鮮酯，可有效促進玉米后期的生長發(fā)育，提高玉米產量；單獨應用以及與吲哚丁酸和萘乙酸聯(lián)合使用后，在植株高度與對照相當?shù)那闆r下，顯著增加了莖稈粗度，起到了一定的抗倒伏作用[10]。0.01%蕓苔素內酯水劑可顯著提高水稻實粒數(shù)、結實率和千粒重[11]。

本試驗主要針對赤霉素、吲哚丁酸、糠氨基嘌呤、胺鮮酯、蕓苔素內酯5種植物生長調節(jié)劑，以朝谷58為試驗材料，明確各類型植物生長調節(jié)劑對朝谷58表型性狀、葉綠素含量、凈光合速率、根系指標、全株總生物量等重要農藝性狀及產量的影響，旨在篩選出既可以調控朝谷58生長發(fā)育又可以提高產量的植物生長調節(jié)劑，以期為植物生長調節(jié)劑在谷子生產上的應用提供理論依據(jù)和技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 供試谷子品種為朝谷58，由遼寧省旱地農林研究所選育并提供。藥劑種類與噴施倍數(shù)：清水（CK）、0.4%糠氨基嘌呤水劑（800倍液）、1.2%吲哚丁酸水劑（1600倍液）、3%赤霉酸乳油（2000倍液）、5%胺鮮酯水劑（2000倍液）、0.01%蕓苔素內酯水劑（2800倍液），噴施劑量為

300mL/m2。

1.2 試驗地點 試驗于2023年5-9月在遼寧省旱地農林研究所試驗基地進行（41°57′N，120°45′E），年平均氣溫5.4～8.7℃，年平均降水量450～580mm，無霜期120～155d。試驗地土壤類型為砂壤質褐土，pH值為7.13，有機質含量為8.80g/kg。

1.3 試驗設計 試驗采用隨機區(qū)組設計，共設置6個處理，包括5種植物生長調節(jié)劑以及清水（CK），每個處理3次重復。每個小區(qū)行長6m，行距0.5m，6行區(qū)，共18m2。5月23日播種，9月23日收獲，留苗密度3.3萬株/667m2，谷子生長期間定期人工除草。在谷子拔節(jié)期（7月18日）、抽穗期（8月15日）葉面噴施植物生長調節(jié)劑及清水。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 農藝性狀 在噴施植物生長調節(jié)劑前每個小區(qū)隨機選取谷子10株進行標記，用卷尺分別在7月18日（拔節(jié)期）、7月25日（拔節(jié)孕穗期）、8月1日（拔節(jié)孕穗期）、8月15日（抽穗期）、8月22日（開花期）、9月23日（收獲期）測量標記植株的株高（主莖基部到最頂端葉片葉鞘的長度）及倒二葉葉片長度和寬度，用以計算葉面積。單葉葉面積（cm2）=葉長（cm）×葉寬（cm）×0.75。收獲時測量標記植株基部5節(jié)節(jié)間距，并計算平均數(shù)；用游標卡尺測量穗粗及植株基部節(jié)1/2處的莖粗。

1.4.2 葉片葉綠素含量（SPAD）、凈光合速率 使用SPAD-502便攜式葉綠素測定儀在第1次噴藥（拔節(jié)期）與第2次噴藥（抽穗期）的前后7d測定谷子葉片SPAD值。每個小區(qū)選取10株具有代表性的植株，每株選取上、中、下3個部位的6片葉子，每片葉測定葉基、葉中、葉尖3個部位的6個位點（避開葉脈部分），取6個位點數(shù)值的平均值作為該葉片的SPAD值。

在噴施植物生長調節(jié)劑第7天時，每個小區(qū)選取5株具有代表性的植株，每株選取3片無病健康且長勢相對一致的葉片，在天氣晴朗的條件下于9：00-11：00使用便攜式光合儀（LI-6400）在自然光源下測定各處理標記植株功能葉片倒二葉的凈光合速率。

1.4.3 根系指標 收獲時進行根系采集，每個小區(qū)隨機選取5株，采用挖掘法，使用根系掃描儀與表型分析系統(tǒng)（GXY-A）獲取圖像并統(tǒng)計根總長、平均直徑、表面積、根體積。

1.4.4 全株總生物量與干物質率 收獲時每個小區(qū)選取10穗長勢一致的谷子測其全株總生物量。各組織部位（根、莖、葉、穗）分開并裝入網(wǎng)袋中稱取鮮重后，105℃殺青30min，75℃烘干至恒重稱取干重，記錄植株各器官生物量并計算干物質率。干物質率（%）=干樣重量/鮮樣重量×100。

1.4.5 產量及產量相關性狀 成熟后全小區(qū)收獲并測定產量。每個小區(qū)選取10穗長勢一致的谷子進行考種，測定穗長、穗粗、單穗重、單穗粒重、千粒重、出谷率。

1.5 數(shù)據(jù)處理 用SPSS 23統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析與相關性系數(shù)分析，用Excel 2016軟件整理數(shù)據(jù)及繪圖。

2 結果與分析

2.1 植物生長調節(jié)劑對朝谷58節(jié)間距、株高、莖粗、葉面積的影響 不同植物生長調節(jié)劑對朝谷58節(jié)間距、株高、莖粗、葉面積的影響見圖1、圖2。葉面噴施植物生長調節(jié)劑影響了朝谷58的節(jié)間距。與CK相比，赤霉素處理顯著增加了節(jié)間距，增幅28%，其他4個處理均縮短了節(jié)間距，其中糠氨基嘌呤、吲哚丁酸處理與CK存在顯著差異，降幅均在10%以上。各處理的株高、莖粗、葉面積均隨著生育進程呈不斷增長的趨勢。噴藥后5個時期，朝谷58的株高表現(xiàn)為5種植物生長調節(jié)劑處理均高于CK，其中糠氨基嘌呤、吲哚丁酸、胺鮮酯、蕓苔素處理與CK差異不明顯；赤霉素處理的株高變化最明顯，較CK分別增加了13.21%、3.66%、27.81%、27.96%、28.76%，尤其是朝谷58在8月1日以后，隨著濃度的提高，對株高的促進作用增強（圖2a）。朝谷58莖粗在噴施赤霉素、吲哚丁酸、糠氨基嘌呤、胺鮮酯、蕓苔素后與CK相比，分別增幅在18.58%～32.77%、26.01%～42.74%、18.58%～44.73%、10.25%～38.63%、16.19%～33.03%之間，8月15日至收獲時均表現(xiàn)為吲哚丁酸處理的莖粗略高于其他處理（圖2b）。植物生長調節(jié)劑處理后朝谷58的葉面積均高于CK，尤其是在營養(yǎng)生長階段變化最明顯，8月22日至9月23日時葉面積基本停止增加，6個處理的葉面積均達到了峰值，收獲時以糠氨基嘌呤、吲哚丁酸處理的葉面積最大，較CK分別增加了10.68%、10.38%（圖2c）。

2.2 植物生長調節(jié)劑對朝谷58葉綠素含量及凈光合速率的影響 不同植物生長調節(jié)劑對朝谷58葉片葉綠素含量、凈光合速率的影響見圖3。結果表明，6個處理的葉綠素含量變化趨勢基本相同，均隨著生育進程呈不斷增加的趨勢。在7月25日時，赤霉素、吲哚丁酸、糠氨基嘌呤、胺鮮酯、蕓苔素處理較CK分別增加了1.23%、15.64%、9.76%、8.39%、9.41%，以吲哚丁酸處理最高，SPAD均值為58.85；8月8日時植物生長調節(jié)劑處理均與CK存在顯著差異，增幅在9.16%～11.78%之間；8月22日時赤霉素處理的葉綠素含量顯著低于吲哚丁酸、糠氨基嘌呤、蕓苔素處理，但高于CK處理，整體上表現(xiàn)為吲哚丁酸>蕓苔素>糠氨基嘌呤>胺鮮酯>赤霉素（圖3a）。

7月25日時植物生長調節(jié)劑處理的朝谷58葉片凈光合速率均顯著高于CK，其中以吲哚丁酸、胺鮮酯、蕓苔素處理的效果最明顯，較CK分別增加了16.43%、15.86%、16.61%；第2次噴藥后，8月22日時吲哚丁酸、糠氨基嘌呤處理的凈光合速率較高，較CK分別增加了17.83%、17.34%，差異顯著（圖3b）。

綜合兩個指標來看，葉面噴施植物生長調節(jié)劑可以通過提高谷子葉片葉綠素含量與凈光合速率，使營養(yǎng)物質從“源”向“庫”轉移，以達到提高產量的目的，以吲哚丁酸處理的效果最佳。

2.3 植物生長調節(jié)劑對朝谷58根系生長的影響 不同植物生長調節(jié)劑對朝谷58根系指標的影響見表1。赤霉素、糠氨基嘌呤處理的根總長、平均直徑與CK存在顯著性差異，根總長較CK分別增加25.61%、21.19%；平均直徑較CK分別增加34.85%、24.24%。表面積最大的是吲哚丁酸處理，顯著高于其他處理，較CK增加20.70%。吲哚丁酸、胺鮮酯處理的平均直徑略低于CK，降幅在3.03%～4.55%之間。吲哚丁酸、赤霉素處理的根體積顯著高于CK，較CK分別增加56.85%、45.21%。根鮮重、根干重的結果表明，葉面噴施植物生長調節(jié)劑可有效增加朝谷58根系的生物量，吲哚丁酸、胺鮮酯的根鮮重、根干重較高，根鮮重較CK分別顯著增加61.02%、50.56%；根干重較CK分別顯著增加51.69%、48.83%。

2.4 植物生長調節(jié)劑對朝谷58全株總生物量、干物質率的影響 朝谷58全株總生物量、干物質率的結果分析見表2。除赤霉素處理以外，其他4個植物生長調節(jié)劑處理的全株總生物量均顯著高于CK；各處理的全株總生物量在28.74～42.55g之間；吲哚丁酸處理的效果最明顯，較CK增加48.05%，其次是胺鮮酯處理，較CK增加34.13%。植物生長調節(jié)劑處理的干物質率與CK差異不顯著，糠氨基嘌呤、吲哚丁酸處理均與赤霉素處理存在顯著差異，分別增加了16.18%、14.85%。

2.5 植物生長調節(jié)劑對朝谷58產量及產量性狀的影響 不同植物生長調節(jié)劑對朝谷58產量及產量性狀的影響結果見表3、表4。葉面噴施植物生長調節(jié)劑對朝谷58增產效果均有不同程度的提升，增產效果總體表現(xiàn)為吲哚丁酸>胺鮮酯>蕓苔素>糠氨基嘌呤>赤霉素；其中吲哚丁酸、胺鮮酯、蕓苔素處理的增幅較大，較CK分別顯著增產25.97%、23.93%、19.00%，糠氨基嘌呤、赤霉素處理較CK分別增產9.06%、7.01%。

植物生長調節(jié)劑對朝谷58的穗長、穗粗、單穗重、單穗粒重、千粒重、出谷率均有促進作用。蕓苔素、胺鮮酯處理的穗長較長，較CK分別增加23.48%、17.17%；植物生長調節(jié)劑處理的穗粗均顯著高于CK，增幅在6.92%～40.69%之間；單穗重（鮮重、干重）均以吲哚丁酸、胺鮮酯處理較高，干重較CK分別增加34.44%、23.88%；吲哚丁酸、胺鮮酯、糠氨基嘌呤處理的單穗粒重與CK存在顯著差異，較CK分別提高75.83%、62.92%、60.14%；胺鮮酯、糠氨基嘌呤、吲哚丁酸處理的出谷率分別比CK顯著提高20.24、20.16、19.83個百分點；植物生長調節(jié)劑處理的谷子千粒重較CK有不同程度的顯著提升，其中胺鮮酯、蕓苔素、吲哚丁酸處理的增幅較大，較CK分別增加23.37%、22.99%、22.22%，其次是糠氨基嘌呤、赤霉素處理，較CK分別增加19.16%、17.24%。

2.6 朝谷58農藝性狀、根系指標及產量的相關性分析 對朝谷58農藝性狀、根系指標及產量進行相關性分析，可在一定程度上反映農藝性狀與根系指標對產量的主導程度。由表5可知，農藝性狀方面，谷子產量與單穗鮮重存在極顯著正相關；與莖粗、全株總生物量、穗粗、單穗粒重存在顯著正相關；與株高、節(jié)間距呈負相關關系。根系指標方面，谷子產量與根鮮重、根干重存在極顯著正相關，與根總長、平均直徑呈負相關關系。因此在生產中選擇適宜的植物生長調節(jié)劑增加莖粗、全株總生物量、穗粗、單穗鮮重、單穗粒重、根系生物量，調控株高并抑制節(jié)間距、根總長、平均直徑的伸長，將有助于提高朝谷58的產量。

3 討論與結論

研究發(fā)現(xiàn)，植物抗倒伏性與其株高無關，而與構成株高的節(jié)間長度有較為密切的關系[12]。此外，植株莖粗的增加也可保證谷子的抗倒伏能力[13]。通過葉面噴施外源赤霉素可以促進須彌紅豆杉的生長，但是會導致其高徑比增加，抗逆性減弱，這可能主要與赤霉素的生理機制有關[14]。本研究中除赤霉素外，吲哚丁酸、糠氨基嘌呤、胺鮮酯、蕓苔素均可不同程度抑制朝谷58底部節(jié)間距的伸長，并增加其莖粗，使谷子的抗倒伏能力得到提升。張飛雪等[15]的研究結果表明，不同植物生長調節(jié)劑對小麥株高的提升效果不同。本研究中5種植物生長調節(jié)劑均不同程度地增加了朝谷58的株高，這與張義等[16]的研究結果一致，以赤霉素處理的效果最為明顯，赤霉素作為激素類藥物，對植物最重要的作用就是通過促進植物莖的生長來增加其生物量，但應合理噴施，以免造成徒長。葉綠素是植物進行光合作用的主要色素。光合作用不僅影響作物的生長發(fā)育情況，同時也體現(xiàn)了作物抗逆性的強弱[17]。本研究中植物生長調節(jié)劑較清水處理均可顯著增加葉綠素含量，提高凈光合速率，其中吲哚丁酸處理效果最明顯。

低濃度的赤霉素可明顯促進植物主根的伸長[18]。研究表明，直徑越小的根吸收能力越強，細根可以在更大范圍吸收水分和養(yǎng)分以促進根系生長，進而改善地上部分的生長情況[19]。本研究中，赤霉素處理對朝谷58株高、根總長起到有效的促進作用，同時增加了根系的平均直徑，說明噴施赤霉素可能有利于植株的縱向生長；相反的是，吲哚丁酸對谷子莖粗、根系表面積的影響較大，但對節(jié)間距、根系平均直徑具有抑制作用，這可能是由于吲哚丁酸處理促進了側根增多，更有利于植株的橫向生長。根系生物量是反映根系生長的重要指標之一，也是評估植物對外界環(huán)境適應能力的依據(jù)。本試驗結果表明葉面噴施植物生長調節(jié)劑均能對朝谷58根鮮重、根干重起到有效的促進作用。

大豆上噴施不同植物生長調節(jié)劑對其單株粒數(shù)、百粒重、產量均有不同程度的提升[20]。谷子產量的化控調節(jié)效應主要通過改變穗粒數(shù)來實現(xiàn)[21]。何佳芳等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，水稻噴施吲哚丁酸處理的千粒重、有效穗數(shù)、穗實粒數(shù)都高于其余對照處理，噴施吲哚丁酸處理的理論產量最高。本研究與前人研究結果一致，噴施植物生長調節(jié)劑均顯著提高了朝谷58的產量。此外，吲哚丁酸、胺鮮酯處理的全株總生物量、穗粗、單穗重、單穗粒重、千粒重也顯著高于CK。相關性分析結果表明，谷子產量與莖粗、全株總生物量、穗粗、單穗鮮重、單穗粒重、根系生物量存在顯著或極顯著正相關，與株高、節(jié)間距、根總長、平均直徑存在負相關關系，若要提高谷子的產量，可著重觀察這幾個性狀的發(fā)育情況。

本試驗根據(jù)前人研究、植物生長調節(jié)劑施用說明與朝谷58生長習性確定試驗中噴藥時期與藥劑濃度。從各個指標的數(shù)據(jù)上看，各處理間呈現(xiàn)顯著差異，因此本試驗設計的藥劑噴施濃度相對合理。

綜上，各植物生長調節(jié)劑在朝谷58生長發(fā)育與產量形成中發(fā)揮著不同的作用。5種供試植物生長調節(jié)劑對朝谷58生長發(fā)育與產量的影響整體上表現(xiàn)為吲哚丁酸>胺鮮酯>蕓苔素>糠氨基嘌呤>赤霉素，增產幅度為7.01%～25.97%，其中吲哚丁酸、胺鮮酯對朝谷58增產的綜合效果尤為明顯，具有較高的應用價值。后續(xù)可進一步擴大植物生長調節(jié)劑種類、比例及構建不同植物生長調節(jié)劑組合，并可與施肥等高產栽培措施相結合，評價對谷子生長與產量的不同影響效果，為谷子增產、穩(wěn)產構建高效生產技術體系奠定基礎。

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（收稿日期：2024-03-05）