复合抗旱剂配方筛选初步研究

席吉龙 张建诚 李永山 席凯鹏 姚景珍

摘 要：为了提高作物的抗旱能力和产量，进行了小麦复合抗旱剂配方筛选研究，以‘晋麦47号小麦为材料，通过种子发芽势、发芽率、干物质、叶绿素荧光参数和产量等指标，对自研的16个配方制剂在干旱胁迫下进行了种子发芽、幼苗生长和抽穗期3个阶段的筛选。结果表明，Kh-13和Kh-1 2个配方效果较好，能促进种子萌发，利于苗齐苗壮，促进幼苗生长发育，增加干物质积累，提高个体质量，保持叶片相对含水率，促进光合作用，增强抗逆能力，在抽穗期前后喷施能促进幼穗发育，提高小麦穗粒数，增加产量。Kh-13和Kh-1处理的种子发芽势显著分别提高了2.00倍和1.66倍；发芽率显著分别提高了50%和50%；萌芽期抗旱性两者均达极强抗旱性标准；茎叶干物质显著分别增加了12.33%和11.42%；根干重显著分别增加了19.13%和13.00%；叶片相对含水率分别提高了23.53%和37.78%；穗粒数显著分别提高了22.36%和17.30%；产量显著分别增加了38.48%和20.78%。

关键词：复合抗旱剂；小麦；配方筛选

中图分类号：S143.8 文献标志码：A 论文编号：2013-0561

0 引言

小麦是世界第二大粮食作物，其种植面积的70%分布于干旱和半干旱地区[1]。在小麦生产中，干旱胁迫已成为限制小麦产量的重要因子[2-4]。改善作物本身使之适应外界环境可以通过2种方法：一是选育和培育抗逆品种，二是应用化学调控技术增强作物本身的抗逆能力。抗旱剂的应用便是提高作物抗旱性和增加作物产量的一条有效实用的技术途径，对农作物抗旱增产有着积极的意义[5]。前人对多效唑（MET）、赤霉素（GA）、吲哚丁酸（IAA）、细胞分裂素（CTK）、表油菜素内酯（BR）、矮壮素（CCC）、外源脱落酸（ABA）、水杨酸（SA）等单剂研究较多[6-14]。目前，推广应用较广泛的抗旱剂是旱地龙（FA）[15-16]。也有一些其他抗旱剂的报道[17-22]。为了丰富抗旱剂类型，以用于不同作物和适用于不同施用方式，笔者近期结合山西气候资源特点和旱地小麦生长发育规律，利用有机营养、调节剂、中量元素、微量元素等研制出16种抗旱配方制剂，并在小麦上就应用增产效果及耐旱性进行了一系列研究，开展配方筛选，以期为抗旱剂的开发应用和小麦的节水栽培探索一条新路。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

2013年3月在室内光照培养箱内进行干旱胁迫种子发芽试验；2013年4—5月在山西省农业科学院棉花研究所牛家凹试验农场温室进行幼苗干旱胁迫试验；2012年10月—2013年6月在山西省农业科学院棉花研究所牛家凹试验农场采用田间盆进行抽穗期干旱胁迫试验。

1.2 试验材料

供试小麦品种均为‘晋麦47号，选取大小一致无病虫害的种子为试验材料。16种抗旱剂（Kh-1～Kh-16）配方由笔者自行研制。

1.3 试验方法

1.3.1 PEG干旱胁迫下小麦萌芽期试验 依据小麦抗旱性鉴定评价技术规范（GB/T 21127—2007），采用高渗溶液法对抗旱剂配方的抗旱性进行评价。设16种抗旱剂配方浸种和1个无离子水浸种（CK），共17个处理，每处理40粒种子，重复3次。16个抗旱剂配方（Kh-1～Kh-16）均按制剂要求进行稀释，在20℃浸种12 h，中间搅拌3次，晾12 h，晾干后再对种子进行胁迫培养。试验用发芽床为直径10 cm、铺有2层滤纸的培养皿；2013年3月8日将各处理种子分别放入培养皿中，然后分别加入浓度为-0.5 MPa 19.2% PEG-6000溶液[23]3 mL，放入20℃条件下培养，每天每个处理添加相同数量的胁迫液，于培养的第3、7天统计各处理的发芽势、发芽率和相对发芽率；随机取10粒发芽种子测定各处理的芽长、初生根数和初生根长。

1.3.2 抗旱剂对小麦幼苗生长发育的影响 在萌芽试验的基础上选取5种较好配方参试，设5种抗旱剂配方浸种和1个无离子水浸种（CK），共6个处理，重复3次。将种子播种于发芽盒（14 cm×20 cm×12 cm）中。发芽盒中营养料由育苗基质和细沙1：1混合均匀配制。其中，试验培养基质（蛭石4级），由中国农业科学院棉花研究所生产。浸种时间方法同萌芽试验。于2013年4月23日每盒播种40粒，置于日光温室内培养，管理一致，出苗后定苗32株，三叶期给予干旱胁迫，等对照出现中度干旱时，即5月30日，取样测定株高、茎叶鲜重和干重、根干重、电导率。

1.3.3 抽穗开花期喷施抗旱剂对小麦的影响 采用盆栽试验，盆内径38.5 cm，高50 cm，将盆埋于大田。盆内土与有机肥比为10：1，每盆土量42.5 kg，每盆施尿素、三料磷肥各4 g。2012年10月7日播种，每盆基本苗30株，处理前水肥管理相同，生长发育一致。在孕穗期给予干旱胁迫，于抽穗期（4月16日）植株表现中度干旱时实施处理，设5个不同的抗旱剂配方和清水 （CK）6个处理，按各配方设计的稀释倍数喷雾，每个处理5盆，随机区组，重复5次，共150盆，其中固定一次重复为取样区。喷后第2天、5天分别测定叶片相对含水率、叶绿素荧光参数等。每盆单收单打测定产量和产量结构。

1.3.4 测定方法 相对发芽率的计算见公式（1）。

相对发芽率（RGer）=（GerT/GerCK）×100…（1）

式中：GerT—胁迫培养的发芽率；GerCK—对照的发芽率。萌芽期抗旱性鉴定依据小麦抗旱性鉴定评价技术规范GB/T 21127—200[24]。

叶片相对含水率（RWC）：取5片旗叶称鲜重（IW），放置无离子水中饱和处理24 h后称饱和重（SW），80℃烘干至恒重后称干重（DW）。计算见公式（2）[23]。

RWC=[（IW-DW）/（SW-DW）]×100…（2）

电解质渗出率：取小麦叶片，用无离子水冲洗干净，然后用洁净滤纸吸干叶片上附着的水分，再用剪刀把小麦叶片剪成1 cm的切段，用天平准确称取0.1～1 g（各处理相等）材料对应放入已编号的试管中，加入 20 mL（各处理相等）无离子水浸泡2 h，在20～25℃恒温下用电导仪测定煮前电导率（C1），然后置沸水中10～15 min，冷却10 min，平衡后在20～25℃恒温下用电导仪测定煮后电导率（C2）。电导率用DDS-Ⅱ型电导仪测定。计算见公式（3）。

电解质渗出率（%）=（C1/C2）×100…（3）

叶绿素荧光参数用美国OS-30P叶绿素荧光仪测定。

1.3.5 统计分析 所有数据用SPSS软件进行统计分析，平均数用LSD法进行比较。

2 结果与分析

2.1 PEG干旱胁迫下小麦萌芽期效应研究

试验结果表明，不同抗旱剂配方浸种后对小麦发芽势、发芽率、相对发芽率、初生根长、芽长有明显影响（见表1）。

除Kh-11外，其他处理的发芽势比对照提高了10～57.7个百分点，其中与对照差异显著的有8个配方，由高到低依次为：Kh-10、Kh-14、Kh-9、Kh-13、Kh-8、Kh-15、Kh-1、Kh-5。发芽势分别比对照提高了2.16、2.12、2.04、2.00、2.00、1.79、1.66、1.50倍。

除Kh-11、Kh-12外，其他处理的发芽率比对照提高了4.4～37.8个百分点，与对照差异显著的有5个配方，由高到低依次为：Kh-14、Kh-8、Kh-9、Kh-13、Kh-1，发芽率分别比对照提高了63%、56%、48%、50%、50%。

依据萌芽期以相对发芽率大于90%属极强抗旱性的分级标准，萌芽期抗旱性极强的配方有5个：由高到低依次为Kh-14、Kh-8、Kh-13、Kh-1、Kh-9，相对发芽率分别比对照提高了63%、56%、50%、50%、48%，且均与对照差异显著。

小麦初生根长度，与对照差异显著的有5个配方，由高到低依次为Kh-1、Kh-2、Kh-9、Kh-15、Kh-14。分别比对照提高了77%、77%、65%、65%、58%。

小麦芽长，与对照差异显著的有6个配方，由高到低依次为：Kh-9、Kh-14、Kh-15、Kh-1、Kh-13、Kh-8。分别比对照提高了1.24、1.06、1.06、1.00、0.88、0.53倍。

综合分析，以上5项指标均与对照差异显著的配方有Kh-14、Kh-9、Kh-1，4项指标均与对照差异显著的配方有Kh-13、Kh-8，3项指标均与对照差异显著的配方有Kh-15。说明在干旱胁迫下用这6种配方浸种，提高了幼苗忍耐干旱的能力，以5项指标和4项指标达到显著差异的配方作为进一步试验的配方，共确定出5个配方：Kh-14、Kh-9、Kh-1、Kh-13、Kh-8，继续参加下一步鉴定筛选试验。

2.2 抗旱剂对小麦幼苗生长发育的影响

试验结果表明（见表2），干旱胁迫下不同处理对小麦幼苗生长有明显影响。5个配方浸种处理后均可提高小麦株高，使小麦株高增加0.2～3.3 cm，除Kh-1外，其他4个配方株高均比对照显著增加；5个配方处理的小麦茎叶干重比对照显著提高了7.76%～12.33%，根干重比对照显著提高了12.64%～19.13%，小麦茎叶干重、根干重前3名一致，由高到低依次为：Kh-13、Kh-9、Kh-1；不同处理的电解质渗出率分别比对照降低了11.51%～21.71%，说明5种制剂浸种后能不同程度提高干旱胁迫下幼苗叶片细胞膜的稳定性，提高抗旱抗逆能力。

2.3 抽穗开花期喷施抗旱剂对小麦的影响

2.3.1 抽穗期喷施抗旱剂对叶片相对含水率的影响 植物组织含水量是表示植物组织水分状况的一个常用指标。水分状况对植物的生理活动有重要的影响。干旱的直接作用就是引起植物组织失水，导致各种代谢活动的紊乱。对植物组织含水量进行测定，不仅具有理论意义，而且具有重要的实践意义[25]。

试验结果表明（见图1），4月16日小麦叶片中度萎焉时，喷施各抗旱剂配方药液，喷施后2天即4月18日测定，各抗旱剂配方处理与对照比均能保持较高的叶片相对含水率（RWC），5个抗旱剂配方RWC由高到低依次为：Kh-14、Kh-1、Kh-8、Kh-13、Kh-9，比对照分别高46.39%、37.76%、30.54%、23.52%、22.40%。4月21日复水后，喷抗旱剂配方处理的小麦叶片在干旱条件下组织仍能维持相对较高的RWC，RWC变化幅度较小，仅为5.8～19.6个百分点，而喷清水的RWC变化幅度最大，达27.2个百分点，抗脱水能力弱。说明喷施抗旱制剂能有效地缩小植物叶面气孔开张度，减少蒸腾，具有较强的抗脱水能力，RWC下降幅度小，抗旱能力增强。

2.3.2 抽穗期喷施抗旱制剂对叶绿素荧光参数的影响 叶绿素荧光动力学是植物水分和盐碱等逆境胁迫危害的一种理想监测手段。Fv/Fm为PSII最大光化学量子产量，反映PSII反应中心原初光能转化效率或称最大PSⅡ的光能转换效率。干旱胁迫下小麦旗叶Fv/Fm降低，胁迫程度越大下降幅度越大[26-27]。由图2可知，小麦胁迫后，喷施5个抗旱剂配方，有3个配方处理的Fv/Fm值显著或极显著高于对照，配方Kh-13和Kh-14 Fv/Fm值最高，均为0.813，与对照比差异极显著，配方Kh-1 Fv/Fm值为0.806，也较高，与对照比差异显著；Kh-8和Kh-9与对照差异不显著。说明Kh-13、Kh-14和Kh-1配方在干旱胁迫下能抑制PSII原初光能转化效率的降低，促进光合作用。

2.3.3 抽穗期喷施抗旱剂对产量及产量结构的影响 试验结果表明，小麦抽穗期喷施5种抗旱剂配方均能提高小麦产量（见表3）。其中，Kh-13产量提高了38.48%，与对照比差异极显著，Kh-1、Kh-9、Kh-8 3个配方处理的产量分别提高了20.78%、18.11%、和17.28%，与对照比均差异显著，Kh-14增产9.26%，与对照比未达显著差异。进一步分析4个抗旱剂配方显著增产的原因，从表3可以看出，其增产主要是由于穗粒数的提高，Kh3、Kh-1、Kh-9、Kh-8处理的穗粒数与对照比分别增加了22.36%、17.30%、17.72%和19.83%，且均达显著差异。说明在抽穗期喷施这4种抗旱剂配方能促进幼穗发育，促进授粉受精，减少不孕小花，提高了小麦穗粒数，从而增加产量。

3 结论与讨论

（1）由以上分析，初步筛选出Kh-13和Kh-1 2个配方为较好的抗旱剂配方，这2个配方在小麦萌芽期、苗期和抽穗开花期干旱胁迫试验中，经多项指标评判均表现突出，在干旱胁迫下，能促进种子萌发，提高发芽率，促进幼苗生长发育，增加干物质积累，提高个体质量，保持叶片相对含水率，提高PSII原初光能转化效率，促进光合作用，增强抗逆能力，在抽穗期喷施能促进幼穗发育，提高小麦穗粒数，增加产量。在干旱胁迫下，与对照相比，Kh-13和Kh-1种子发芽势分别提高了2.00倍和1.66倍，发芽率分别提高了50%和50%，萌芽期抗旱性两者均达极强抗旱性标准；苗期茎叶干物质分别增加12.33%和11.42%，根干重分别增加19.13%和13.00%，叶片相对含水率分别提高23.53%和37.78%，PSII最大光化学量子产量（Fv/Fm）极显著提高，分别提高2.52%和1.64%；抽穗期使用，穗粒数显著分别提高22.36%和17.30%；产量显著分别增加38.48%和20.78%。

（2）Kh-14配方，在多指标评判中，除产量指标外其他指标均表现突出，其孕穗期干旱胁迫、抽穗期喷施增产9.26%，但未达到显著水平，但其在萌芽期和苗期干旱胁迫试验中的发芽率、发芽势、相对发芽率、初生根长度、芽长、茎叶干重、根干重、RWC、Fv/Fm等将均显著高于对照，电解质渗出率低于对照。因此，该配方也可能是一个较好抗旱剂配方，需进一步试验验证。

（3）一个优良的抗旱剂应在作物生长发育的不同阶段都表现优异，最终反映到作物产量上。笔者通过种子发芽阶段、幼苗发育阶段和最后大田阶段，应用多种生理指标和产量指标进行筛选，最后确定了表现优异的抗旱剂配方。这种研究方法比单一阶段的研究，其结果会具有更好的可靠性。

（4）针对某一种作物的抗旱剂处理是提高作物抗旱性的一条简便、有效和经济的途径。笔者筛选出的2个抗旱剂配方是针对单个小麦品种试验获得，笔者还将在不同小麦品种之间、不同作物及与其他具有抗旱效能的产品间进行比较研究，结合生产实际需求，进一步开展室内试验、大田小区试验和大区试验，对抗旱剂进行配方调整和剂型改良，以期获得效果更好且更加实用的复合抗旱剂产品。

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