新型水稻抗倒肥料“猛发兜”对双季晚稻茎秆性状及产量的影响

武志峰,李祖军,曾研华,曾勇军,潘晓华,石庆华,刘 云,吴自明*

(1.江西农业大学/作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室/双季稻现代化生产协同创新中心,江西 南昌 330045;2.普瑞丰生物科技有限公司,湖北 武汉 430000)

水稻是我国种植面积最大的粮食作物,其高产对我国粮食安全具有举足轻重的作用[1]。水稻高产栽培势必要提高生物产量,但这会引起水稻植株增高,倒伏风险增加,高产与倒伏之间的矛盾加剧[2-4]。水稻倒伏不仅会引起植株群体结构遭到破坏,叶片正常分布秩序被打乱,叶片光合效率锐减[5-6],还会出现落粒、穗芽现象,使稻谷损失率增加,收割难度加大,收割成本提高,收割时间延长[7-8]。近年来,水稻抗倒伏已成为水稻高产研究的热点[9-12]；关于利用不同技术途径提高水稻的抗倒伏能力相关学者已做了大量研究,例如施用矮壮素[13]、助壮素[14]、烯效唑[15]、多效唑[16]等植物生长调节剂类产品调控植物内源激素的合成,增加水稻的抗倒伏能力[17],但目前该方面的研究未能使提高水稻抗倒伏能力与增加产量得到完善统一,也就是说,虽然水稻的抗倒伏能力得到了增强,但对水稻产量提高功效不大,且这类产品残留量大，一些生物对它们比较敏感,不适于大面积推广应用[17-18]。我们以水稻品种泰优871作为研究对象,施用武汉普瑞丰生物科技有限公司研究生产的新型抗倒肥料——猛发兜(主要由中微量元素构成，无残留),研究了其对水稻产量和抗倒伏的影响,以期为水稻抗倒伏栽培积累经验和提供新的技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料及试剂

选用江西农业大学农学院与广东省农业科学院水稻研究所共同选育的杂交晚稻品种泰优871作为试验材料,其全生育期121 d(伸长节间数5个)。

试验试剂为猛发兜,由武汉普瑞丰生物科技有限公司提供。

1.2 试验地点

试验于2017年在鄱阳朱湖农场试验田进行,供试土壤为旱地紫色土,土壤肥力均衡,供试土壤的基本理化性状为:有机质含量9.7 g/kg,速效氮55.1 mg/kg,速效磷14.1 mg/kg,速效钾322 mg/kg, pH 7.1。

1.3 试验设计

设对照(不施药)、施用猛发兜共两个处理,每处理3个重复，小区面积为20 m2。不同处理的育秧方式相同,秧龄为4叶1心时移栽,每穴栽插两株,行株距为26.67 cm×26.67 cm。于6月25日播种,7月20日移栽,移栽后7 d施用分蘖返青肥(拌入1.5 kg/hm2猛发兜)；其余肥料(复合肥)的施用量均相同,其中基肥∶分蘖肥∶穗肥=5∶2∶3,基肥于移栽前耕耙田时施用,分蘖肥于移栽后7 d施用,穗肥于倒4叶时施用。田间水分管理及病虫草害防治等均按照常规高产栽培要求实施。

1.4 考察指标及方法

在水稻成熟后,各小区随机取样5蔸,每蔸选取主茎,分别测定穗下第1～5节间基部至穗顶长度、穗长、穗重及株高(植株基部到穗尖的距离),用游标卡尺测定各节间的茎壁厚度；测定各节间茎秆的抗折力、该节间长度及鲜重,按马均等[19]的方法计算各节间的弯曲力矩：弯曲力矩=节间基部至穗顶长度(cm)×该节间基部至穗顶鲜重(g);同时,每小区调查50穴，计算有效穗数；再在其中取5个有效穗,计算一次枝梗数、二次枝梗数、每穗粒数、结实率和千粒重。

1.5 数据统计分析

用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 猛发兜对晚稻泰优871产量及产量构成因素的影响

由表1可知：与未施用猛发兜的对照相比，施用猛发兜后有效穗数平均提高了8.50%,每穗粒数提高了2.35%,与对照间的差异达显著水平；千粒重增加了1.15%,差异达到极显著水平；结实率平均提高了1.51个百分点,理论产量平均提高了14.56%,差异达极显著水平；实际产量提高了11.29%,差异达到极显著水平。由相关分析结果(如表2)可以看出:各产量构成因子对产量形成的影响表现为结实率>千粒重>有效穗数>每穗粒数。

表1 施用猛发兜对泰优871产量及产量构成因素的影响

注:“*”表示在0.05水平上差异显著(P<0.05);“**”表示在0.01水平上差异极显著(P<0.01)。下同。

表2 泰优871产量因子间的相关系数

注:x1为有效穗数;x2为每穗粒数;x3为结实率;x4为千粒重;y为产量。

2.2 猛发兜对晚稻泰优871穗部性状的影响

如表3所示,穗长、穗重、一次枝梗数、二次枝梗数这4个与产量相关的性状在施用猛发兜后与对照的差异均达到了显著水平，其中穗长较对照增加了8.80%～13.78%,穗重提高了7.96%～9.53%,一次枝梗数提高了36.96%～49.66%,二次枝梗数提高了105.08%～129.84%,说明施用猛发兜可有效提高穗长,增加一次枝梗和二次枝梗的数量,增加总粒数,从而提高产量。

表3 施用猛发兜对泰优871穗部性状的影响

2.3 猛发兜对晚稻泰优871叶片性状的影响

由表4进一步分析可知：施用猛发兜后,叶片的SPAD值明显高于对照,差异达到极显著水平；剑叶长度较对照极显著降低，而其宽度显著增加,表明施用猛发兜可有效调控剑叶性状,改善群体结构,增加通风及透光性。

表4 施用猛发兜对泰优871剑叶性状的影响

2.4 猛发兜对泰优871茎秆物理性状及抗倒伏性能的影响

由表5可知：施用猛发兜后,泰优871的茎秆高度明显低于未施用猛发兜的对照,差异达到极显著水平；基部第一节间到第四伸长节间长度均显著下降,其中基部第一、第二、第三伸长节间长度下降最为明显,分别较对照降低了32.92%、38.08%、28.67%；穗下节间则显著提高,较对照提高了9.7%。施用猛发兜后第一至第五伸长节间茎壁厚度均显著高于对照,茎壁厚度分别增加了31.07%、38.75%、13.85%、15.09%和16.67%,差异均达到显著或极显著水平。施用猛发兜后基部第一、第二和第三伸长节间的弯曲力矩较对照均显著降低；第四伸长节间的弯曲力矩与对照差异不显著；穗下节间的弯曲力矩则显著高于对照。

表5 施用猛发兜对泰优871茎秆性状的影响

注:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分别代表基部第1、2、3、4、5节间。

3 讨论与结论

前人研究指出,水稻的抗倒伏能力与植株高度、基部节间长度、节间茎壁厚度显著相关。基部前3个节间承载稻穗和其他节间的重量,其形态性状与稻株抗倒伏能力直接相关[20]。张忠旭等提出[21],基部N1与N2节间越短,水稻植株的抗倒伏能力越强。同时有研究[22]表明,增加茎壁厚度可以明显提高茎壁面积,有效增加水稻植株茎秆的抗折力。因此,合理的节间配置,缩短基部节间和提高茎秆的物理抗性是有效提高水稻抗倒伏能力的方法。本试验研究发现,在返青期施用猛发兜显著降低了水稻的株高,使茎秆的负荷相应减少,抗倒伏能力增强。原因是基部第一、第二、第三、第四伸长节间的长度减小, 各节间壁厚增加，且茎壁厚度的增加幅度小于节间长度的增加幅度,故而弯曲力矩也降低了。本研究还发现，施用猛发兜后,水稻群体的有效穗数显著增加,剑叶长度减小,宽度增加,SPAD值显著高于对照,说明施用猛发兜虽然增加了有效穗数,但并未影响水稻植株的通风与透光,反而有效改善了功能叶的状况。以往的研究大多是在水稻拔节期施用植物生长调节剂来缩短基部节间长度,降低株高,达到抗倒伏的目的。但该方面的研究虽然提高了水稻的抗倒性,保证了水稻的稳产性,但并未有效提高水稻的产量[23]。本研究在水稻返青期施用新型功能型肥料猛发兜，不仅提高了水稻的抗倒伏能力，而且有效提高了群体的有效穗数,增加了穗粒数,提高了千粒重,进而提高了产量。因此，猛发兜可作为水稻优质高产栽培中的适宜调控剂加以推广应用。