丙酰芸苔素内酯施用浓度对水稻植株性状和产量的影响

李青超,赵秀梅,王立达,刘 悦,兰 英,刘 洋,韩业辉,王连霞

(黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院,黑龙江齐齐哈尔 161006)

黑龙江省粳稻常年种植面积400万hm2左右,占全国粳稻种植面积的50%,也是世界最大的粳稻种植区[1],是国家粮食安全的“压舱石”,对保障我国粮食安全极为重要[2]。植物生长调节剂是仿照植物激素的化学结构,人工合成的具有植物激素的活性物质[3],通过调节植物体内源激素的含量与分配,调控相关基因组的表达,重新分配表达产物,进而影响植物的生长和发育[4]。美国学者于1970年在油菜花粉内首次发现这类化合物,定名为油菜素,又称芸苔素内酯[5]。丙酰芸苔素内酯是芸苔素内酯分子结构上的2,3位的羟基酰化和22、23位的羟基氧化,相比芸苔素内酯可延长持效期,又称长效芸苔素[6]。研究表明,水稻孕穗期喷施芸苔素内酯可促进水稻生长,增产5%～8%[7],芸苔素内酯可明显提升水稻千粒重和结实率[8],0.01%芸苔素内酯水剂对水稻株高和穗长影响不明显[9],水稻分蘖期、破口期和齐穗期各喷施1次芸苔素内酯,可增强水稻抗旱能力并增产9.65%[10]。笔者通过丙酰芸苔素内酯不同施用浓度对水稻植株性状和产量的研究,明确实际应用效果,为其在水稻生产中的推广应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料水稻品种为齐粳10,生育期136 d左右,需≥10 ℃活动积温2 500 ℃左右。供试药剂为0.003%丙酰芸苔素内酯水剂,由中农立华农用化学品有限公司提供。

1.2 试验地概况

1.2.1气候条件。试验时间为2022年5—10月,地点位于齐齐哈尔市泰来县大兴镇,终霜期为4月15日,始霜期为10月7日,无霜期为175 d。生育期(4月15日—10月7日)≥10 ℃的活动积温为3 366.5 ℃。

1.2.2土壤状况。土壤性质介于砂土和黏土之间,肥力适中,基本性状见表1。

表1 试验地土壤基本情况Table 1 Basic soil conditions of the experimental site

1.3 试验设计采用单因素拉丁方设计,试验因素为0.003%丙酰芸苔素内酯水剂施用浓度,设4个处理,处理A稀释500倍液,处理B常规用量稀释2 000倍液,处理C稀释3 000倍液,处理D稀释4 000倍液,每个处理5次重复,设喷施等量清水空白对照(CK),共计25个试验单元,每个试验单元面积50 m2,周围设保护行10 m,各试验单元用塑料波纹挡板隔开,隔离行2 m。

1.4 试验方法选择晴朗无风天气,水稻移栽后10 d第一次施药,间隔7 d后第二次施药,对照区喷施等量清水,使用背负式电动喷雾器(型号MDL-24380)对各重复区水稻植株均匀喷雾。

水稻移栽后5 d使用乙氧氟草醚封闭处理,移栽20 d后使用氰氟·吡啶酯茎叶处理,其他田间管理同当地实际生产保持一致。

1.5 调查项目与方法

1.5.1植株性状。水稻临近收获前各重复采用棋盘式取样5个点,每点随机调查4丛,共计20丛,调查记录植株高度、穗长、分蘖数、穗下节间长度、倒2节间长度、倒3节间长度。

1.5.2产量构成因子和产量。水稻成熟期,试验单元采用5点取样法,每点随机选取4丛水稻,共计20丛,调查测量并记录每穗总粒数、每穗实粒数、结实率、千粒重,每个重复单独收获脱粒烘干测产。

1.6 数据处理采用Excel 2019软件处理数据和作图,运用新复极差法进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同浓度丙酰芸苔素内酯对水稻植株性状的影响由表1可知,处理B的植株高度最高为100.9 cm,分蘖数最多为23.0,穗下节间、倒2节间和倒3节间的长度最长分别为22.3、19.7和16.4 cm,与其他处理及对照(CK)均差异显著,处理A的植株高度最矮为85.0 cm,分蘖数最少为16.9,穗下节间、倒2节间和倒3节间的长度最短分别为14.6、12.8和11.1 cm,与其他处理及对照差异均显著,各处理及对照穗长差异不显著。说明0.003%丙酰芸苔素内酯水剂高浓度会抑制水稻生长,低浓度没有明显效果,常规用量稀释2 000倍液可以增加水稻植株高度、节间长度和分蘖数,对穗长影响不大。

表1 不同浓度丙酰芸苔素内酯对水稻植株性状的影响Table 1 Effects of different concentrations of propionyl brassinolide on rice plant characters

2.2 不同浓度丙酰芸苔素内酯对水稻产量构成因子的影响由表2可知,处理B的每穗总粒数、每穗实粒数和千粒重最高且与其他处理及对照差异显著,每穗总粒数、实粒数和千粒重分别为137.2粒、128.9粒和32.1 g,处理A的产量构成因子指标最低,且与其他处理及对照(CK)差异显著,处理C、D和对照(CK)之间的产量构成因子差异不显著。说明0.003%丙酰芸苔素内酯水剂常规用量稀释2 000倍液可以增加水稻每穗总粒数、每穗实粒数和千粒重,高浓度会降低水稻产量构成因子指标,过低浓度则效果不明显。

表2 不同浓度丙酰芸苔素内酯对水稻产量构成因子的影响Table 2 Effects of different concentrations of propionyl brassinolide on rice yield components

2.3 不同浓度丙酰芸苔素内酯对水稻产量的影响由图1可知,处理B的产量最高为7 362.7 kg/km2,处理A的产量最低为6 658.9 kg/km2,处理A、B和对照(CK)之间差异显著,处理C、D和对照(CK)之间差异不显著。说明0.003%丙酰芸苔素内酯水剂常规用量稀释2 000倍液可以增加水稻产量,高浓度使用产量降低明显,过低浓度使用没有增产效果。

注:不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicated significant difference between different treatments (P<0.05).图1 不同浓度丙酰芸苔素内酯对水稻产量的影响Fig.1 Effect of different concentrations of propionyl brassinolide on rice yield

3 讨论

水稻生长过程中,合理施用植物生长调节剂调控生长,能够改变植株形态,促进营养成分的吸收,进而对水稻生长特性产生重要影响[11]。水稻产量是由产量各因子构成的,各因子间互相协调达到合理状态,才能提高水稻产量[12]。徐兴兵等[13]研究表明,水稻孕穗期和扬花期叶面喷施芸苔素内酯,可使水稻产量各因子协调增长,水稻群体产量增加。在水稻生产机械化、集约化背景下,合理使用丙酰芸苔素内酯,对促进水稻生长发育和增强抗病性、保证水稻高产稳产具有重要意义[14]。

高浓度丙酰芸苔素内酯会抑制水稻生长和降低产量,所以在实际生产中要严格遵守使用浓度。此外,在试验中未发现对周围环境和试验区域内其他有益生物造成不利影响,所以丙酰芸苔素内酯作为一种优良的生长调节剂,安全性较高,可在水稻生产上推广应用。该试验仅用了一个水稻品种齐粳10,一种植物生长调节剂丙酰芸苔素内酯,不能体现出不同水稻品种和植物生长调节剂种类的差异性,下一步验证多种植物生长调节剂的复配使用对不同水稻品种植株性状和产量的影响。

4 结论

水稻移栽后,0.003%丙酰芸苔素内酯水剂稀释2 000倍液叶面喷施2次,可以增加水稻植株高度、节间长度和分蘖数,符合吴挺[15]的研究结果,提升水稻每穗总粒数、每穗实粒数和千粒重产量构成因子,进而提高水稻产量,此结果和闻祥成等[16]的研究结果一致。