化学调控下穗肥施氮量对水稻产量及抗倒性的影响

王英豪　汪源　蒋岩　姜恒鑫　赵灿　王维领　霍中洋

摘要：为探究大田栽培条件下，不同植物生长调节剂及穗氮肥施用量对水稻产量及其构成要素和茎秆抗倒性的影响，研究提高产量和增强抗倒伏能力的穗肥施氮量及植物生长调节剂，以金香玉1号为供试品种，在拔节前一个叶龄期喷施不同种类的植物生长调节剂和施用不同量尿素，在齐穗后20 d测定水稻各节间长度及抗折力等主要物理性状，比较研究不同穗肥施用量下不同植物生长调节剂对水稻产量及其构成要素、株高、茎秆抗倒伏能力等的影响。结果表明，喷施烯效唑、多效唑、烯效·甲哌和吨田宝均能增加产量，其中烯效·甲哌的增产效果最为显著，其原因在于有效穗数、每穗颖花数的增加较明显。在施用尿素112.5 kg/hm2的情况下，多效唑降低株高的效果最为显著。4种生长调节剂均缩短了基部第1节间（N1）、第2节间（N2）、第3节间（N3）长度，对基部第4节间（N4）长度影响不大，抗倒伏能力的增加主要在于基部节间抗折力的增加。由此得出，在拔节前一个叶龄期喷施植物生长调节剂均能降低株高和基部第1节间、第2节间、第3节间的长度，增强基部第1节间、第2节间的抗折力，从而减少田间倒伏情况，提高产量。

关键词：生长调节剂；穗肥；水稻；产量；抗倒伏能力

中图分类号：S511.06文献标志码：A文章编号：1002-1302（2023）11-0092-05

水稻是江苏省第一大粮食作物，其种植面积占全省粮食作物的40％左右，全省80％的城乡居民以稻米为主食［1］。因此，为实现种粮增效和农民增收，稳定发展水稻生产是我省的有力举措，同时也是确保全省口粮安全的需要。目前，水稻生产过程中仍存在许多问题，其中倒伏是影响水稻优质高产的主要因素之一［2］。研究表明，倒伏是影响水稻优质高产的主要因素之一，倒伏不仅会使叶片和根系等器官受到抑制而影响光合产物的生成和运输，而且会导致机械收割困难，造成产量的下降。群体物质生产力、生物产量和经济产量会随着株高的增加而增加，但是同时水稻发生倒伏的概率也大大上升［3-6］。研究表明，在合理减少施氮总量的基础上，适当降低穗肥比例能有效增加水稻茎秆基部节间直径，促进节间碳水化合物和钾含量积累，提高节间折断弯矩、断面系数和弯曲应力，在降低倒伏风险的同时获得理想的产量［7-8］。

植物生长调节剂是一类能调控植物生长发育的化学类药剂，不仅可以提高水稻单位面积产量，改善稻米品质，还可以调整株高、茎长及茎粗，影响水稻茎秆抗折力、茎秆穿刺力以及茎秆中纤维素、半纤维素、木质素的成分和叶片保护酶的活性及同化物含量等，对产量的提高具有重要意义［9-12］。因此，在水稻前中期生长旺盛的前提下，在某个时期内通过喷施植物生长调节剂来达到有效控制株高、降低重心高度、缩短茎秆节间长度、增大茎粗和增强茎秆的机械强度等目的，既能防止水稻倒伏，避免对水稻产量造成损失，又能改善稻米品质，增加效益。本研究以水稻品种金香玉1号为材料，通过设置不同的穗肥施氮量和化学调控处理，探讨不同穗肥施氮量下的不同植物生长调节剂对水稻产量形成及抗倒伏性能的影响，为水稻生产中合理使用穗氮肥和植物生长调节剂提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验点概况

试验于2021年6—10月在江苏省兴化市钓鱼镇姚家村进行，试验田前作为小麦。土壤为勤泥土，质地黏性，地力中等，0～20 cm土层含有机质含量26.8 g/kg，全氮含量1.9 g/kg，速效磷含量 13.6 mg/kg，速效钾含量156.6 mg/kg。

1.2试验材料

供试品种为金香玉1号，是迟熟中粳品种，由江苏金土地种业有限公司、江苏里下河地区农业科学研究所选育，属于优质软米品质。

供试药剂：5%可湿性烯效唑粉剂，由江苏剑牌农化股份有限公司生产；15%可湿性多效唑粉剂，由四川润尔科技有限公司生产；吨田宝为中国农业科学院作物科学研究所国家发明专利产品；烯效·甲哌，由山西浩之大生物科技有限公司生产；尿素由山东润银生物化工股份有限公司生产，总氮含量≥45%。

1.3試验设计

试验设8个处理：A1，喷施15%可湿性多效唑粉剂900 g/hm²+施用尿素225.0 kg/hm²；A2，喷施5%可湿性烯效唑粉剂75 g/hm²+施用尿素 225.0 kg/hm²；A3，施用尿素225.0 kg/hm²；A4，喷施15%可湿性多效唑粉剂900 g/hm²+施用尿素112.5 kg/hm²；A5，喷施5%可湿性烯效唑粉剂 75 g/hm²+施用尿素112.5 kg/hm²；A6，施用尿素 112.5 kg/hm²；A7，喷施烯效·甲哌600 mL/hm²+施用尿素112.5 kg/hm²；A8，喷施吨田宝 1 800 mL/hm²+施用尿素112.5 kg/hm²。使用手动喷雾器进行均匀细水喷雾。施药时均为晴朗、无风天气。每个小区面积448 m²。6月3日播种，6月24日移栽，机插秧，移栽行株距为30 cm×12 cm，喷药时期为拔节前一个叶龄期。

1.4测定内容与方法

1.4.1稻米加工品质的测定于成熟期适期收获，经脱粒机脱粒去除杂质自然风干至标准水分后贮藏３个月。待其理化性质稳定后，每个处理称取3份150 g样本，参照GB/T 17891—1999《优质稻谷》测定糙米率、精米率、整精米率。

1.4.2植株株高、穗长及节间特性齐穗后20 d，对每个处理小区进行取样，进行形态指标、力学特性的测定。

1.4.2.1形态指标测定株高、穗长、重心高度和基部第1、第2、第3、第4节间（N1、N2、N3、N4）长度。株高为水稻茎基部到顶叶拉展后最顶部的距离。将新鲜茎秆地上部（包括穗子、叶片和叶鞘）水平置于刀口上并左右移动，直至其平衡卧于刀口上。这时与刀口的接触点即为重心，测定重心至茎秆基部的距离即为重心高度。

1.4.2.2力学特性将待测茎秆节间（保留叶鞘）置于自制的测定器上，令该节间中点与测定器中点对应（第1节间支点间距为3 cm，第2、第3、第4节间支点间距为5 cm，将3 cm换算成5 cm，即3 cm的抗折力×0.6），将弹簧测力计调成纪录峰值模式，在节间中点拉弹簧测力计，拉至茎秆刚刚折断时，读取弹簧测力计显示数值（即抗折力，单位为N），再将单位换算成g。按Seko的方法［13］计算弯曲力矩和倒伏指数。弯曲力矩=节间基部至穗顶长度（cm）×该节间基部至穗顶鲜质量（g）；倒伏指数=弯曲力矩/抗折力×100。

1.4.3产量测定成熟期普查每个小区50穴，计算有效穗数，取5穴调查每穗颖花数、结实率，以 1 000 粒实粒样本（干种子）称质量，重复3次（误差不超过 0.05 g）求取千粒质量，从而求取理论产量。从成熟期各小区割取50穴，脱粒、去杂晒干后称质量求取实际产量。

1.4.4主要生育期叶面积指数的测定分别于水稻拔节期、抽穗期、成熟期，采用5点取样法，按照调查的平均茎蘖数，每小区随机取５穴代表性样品，分解为茎秆、叶片和穗（抽穗后），将各器官放置烘箱中，在80 ℃下烘干至恒质量后测定各时期干物质质量。采用比重法（从每株随机选取20张叶片，统一剪取10 cm长度作为比重叶，量出每张叶片宽度求取平均值w，烘干称取比重叶干物质质量和每株叶片总干物质质量，每株叶面积＝每株叶片总干物质重×0.1×w/比重叶干物质质量，从而计算出叶面积指数）测定叶面积指数。

2结果与分析

2.1化学调控下穗肥施氮量对水稻产量及其构成要素的影响

由表1可知，与相应对照（A3或A6处理）相比，喷施一定浓度烯效唑、多效唑、烯效·甲哌和吨田宝都有增产效果；其中A7处理的产量最高，较A6处理增产14.46%。在同一穗肥施用水平下，多效唑的增产效果和烯效唑相比差异不显著（P≥0.05）。在同一化学调控下，穗肥施用112.5 kg/hm²尿素的产量要比施用225.0 kg/hm²的高，在喷施烯效唑或多效唑的情况下，随着穗肥施氮量的增加，每穗颖花数显著增加。有效穗数和结实率随着穗肥施氮量的增加差异均不显著；千粒质量会随着穗肥施氮量的增加而显著降低，烯效唑和多效唑处理的千粒质量均高于对应清水对照（A3或A6处理）。烯效·甲哌和吨田宝处理与对照（A6处理）相比，有效穗数和每穗颖花数均显著增加，结实率和千粒质量均与对照无显著差异，实际产量仅烯效·甲哌处理显著高于对照。

2.2化学调控下穗肥施氮量对水稻抗倒伏能力的影响

水稻植株的倒伏指数与茎秆的抗折力成反比，与弯曲力矩成正比。倒伏指数降低，抗倒伏能力增强，植株发生倒伏的概率就小［14］。从表2可以看出，喷施烯效唑、多效唑、烯效·甲哌和吨田宝都增加了水稻的抗倒伏能力，尤其对水稻茎秆基部第1、第2、第3节间的抗倒效果影响显著，对基部第4节间效果影响不显著。无论是在施用112.5 kg/hm²尿素的穗肥处理还是在施用225.0 kg/hm²尿素的穗肥处理中，喷施多效唑、烯效唑、烯效·甲哌和吨田宝处理均减小了水稻茎秆基部第1、第2、第3节间的倒伏指数，对基部第4节间的倒伏指数没有显著影响。在喷施烯效唑或多效唑的情况下，穗肥增施尿素会增加基部第1、第2节间的倒伏指数，且对基部第1节间的倒伏指数有显著影响。进一步分析发现，倒伏指数显著降低主要是由抗折力的显著增加引起的。由结果可得，施用112.5 kg/hm²尿素穗肥处理的抗倒伏效果较好；其中，多效唑对基部第1节间的抗倒伏能力影响强于烯效唑、烯效·甲哌和吨田宝，这4种生长调节剂对基部第2和第3节间的抗倒伏能力的影响多数差异不显著，且大多数与清水对照（A6处理）差异显著。

2.3化学调控下穗肥施氮量对水稻加工品质的影响

由表3可知，喷施烯效唑、多效唑、烯效·甲哌和吨田宝均能提高糙米率、精米率和整精米率，而穗肥增施尿素反而会显著降低稻米加工品质。因此，在穗肥施氮量为112.5 kg/hm²时，稻米糙米率、精米率和整精米率最高；烯效·甲哌和吨田宝在改善加工品质方面效果并没有烯效唑和多效唑好。其中A5处理的整精米率最高，较对照（A6处理）提高0.9百分点。

2.4化学调控下穗肥施氮量对水稻各节间长度和株高的影响

喷施生化调节剂和增施穗肥对水稻株高和节间长度等茎秆形态有一定影响。由表4可知，增施穗肥可以增加重心高度，A1与A4处理、A2与A5处理差异显著。与相应对照相比，喷施烯效唑、多效唑、烯效·甲哌和吨田宝的处理均能不同程度降低重心高度，A4处理降幅最大，达到8.3%；施用112.5 kg/hm²尿素的穗肥處理比施用 225.0 kg/hm² 尿素的穗肥处理降低重心高度的效果好。穗肥增施尿素会增加株高。多效唑降低株高的效果比烯效唑好（A1处理＜A2处理，A4处理＜A5处理），与A6处理相比，烯效·甲哌和吨田宝处理均能显著降低株高；在施用112.5、225.0 kg/hm²尿素的穗肥处理中，喷施烯效唑和多效唑均能显著降低株高。与对照相比，喷施烯效唑能显著降低基部第1、第2、第3节间长度，对基部第4节间长度的影响效果不显著；与对照相比，喷施多效唑降低了基部第1、第2、等3节间长度，对基部第4节间长度影响不大。增施穗肥和喷施生化调节剂能不同程度增加穗长，同时也降低了重心高度，A2处理的穗长增幅最大。

2.5化学调控下穗肥施氮量对水稻叶面积指数影响

由表5可知，在穗肥施氮量相同的情况下，喷施多效唑、烯效唑和烯效·甲哌处理叶面积指数在抽穗期和成熟期显著高于相应清水对照（A3或A6处理）。在喷施多效唑和烯效唑的情况下， 随着穗肥施氮量的增加，叶面积指数没有显著差异。在施用112.5 kg/hm²尿素的穗肥处理中，喷施多效唑、烯效唑、烯效·甲哌和吨田宝处理的叶面积指数在抽穗期分别较清水对照（A6处理）提高3.48%、3.16%、2.21%和0.79%，在成熟期分别较清水对照提高3.59%、3.31%、6.63%和0.28%。在施用225.0 kg/hm²尿素的穗肥处理中，喷施多效唑和烯效唑处理，叶面积指数在抽穗期分别较清水对照（A3处理）提高1.69%和1.54%，在成熟期分别较清水对照提高2.75%和2.47%。由此可见，多效唑在提高叶面积指数方面要比烯效唑好。

3讨论

3.1影响水稻抗倒伏能力的因素

倒伏是限制水稻优质高产和品质的主要因素之一［14］。据研究，茎高、茎粗、茎秆的机械强度都会影响作物倒伏［15］。茎秆的抗倒性会随着茎秆的机械强度的增强而提高，它与节间粗、单位茎长的干物质量、维管束的大小分布以及钾硅含量等茎秆的化学组成都有密切的关系［16］。整体上讲，茎秆越粗，截面惯性矩越大，倒伏力矩越小，茎秆越不易倒伏，茎秆节间越短越不易倒伏，尤其是下位节间越短越抗挫折性倒伏［17］。关于多效唑和烯效唑对水稻抗倒伏能力的影响，其主要是通过抑制赤霉素生物合成来完成的，同时还会影响生长素和脱落酸的含量，从而控制植株旺长，改善与倒伏有关的形态和生理性状［18］。本试验中，随着穗肥施氮量的减少，水稻茎秆基部第1、第2和第3节间抗折力增加，倒伏指数降低，抗倒伏能力提高。多效唑、烯效唑、烯效·甲哌和吨田宝这4种植物生长调节剂能不同程度地降低株高，其主要原因通是缩短了基部第1、第2和第3节间的长度。这与前人的研究［19-21］基本一致。

3.2植物生长调节剂对水稻产量及其构成因素的影响

植物生长调节剂对水稻产量及其构成因素的影响已有不少研究。周骏辉等研究发现，生长调节剂对产量、单位面积穗数及穗实粒数有降低效果，且效果不显著［22］。李玥莹研究发现，生长调节剂可以增加千粒质量和结实率，而对每穴穗数影响不大，增产达8.3%～13.6%，结果表明，烯效唑是通过增加千粒质量和结实率来提高产量的［23］。项祖芬研究发现，生长调节剂对千粒质量有一定的增效作用，可提高0.3 g左右［24］。周宇研究发现，生长调节剂能提高水稻产量，对水稻有一定的增产作用［25］。本试验中，烯效·甲哌增产效果优于其他3种生长调节剂的原因在于显著增加了有效穗数，其较同穗肥施氮量的清水对照（A6处理）增产14.46%，喷施这4种化学调控剂均可提高产量，增加穗数、穗粒数；烯效唑和多效唑可以显著增加结实率。这与前人研究结果［26-28］基本一致。

3.3穗肥施氮量对水稻产量及其构成因素的影响

前人研究发现，油菜素甾醇的生物合成和信号转导的增强可以通过增加穗肥施氮量来完成，促进水稻颖花分化，减少其退化，进而形成较高的每穗粒数［29］。籽粒蔗糖-淀粉代谢关键酶活性也受穗肥施氮量影响，进而影响结实率和千粒质量，最终影响产量［30-31］。因此，合理施用穗氮肥是水稻增产的一项重要管理措施。本试验中，在化学调控下，增施穗氮肥对水稻产量没有显著影响，但显著增加了每穗颖花数，显著降低了千粒质量，对有效穗数和结实率的作用效果不显著。据前人研究，适当减少穗氮肥的施用量，并不会显著降低水稻产量，甚至会一定程度提高产量［32］。因此，在植物生长调节剂的作用下，适当减少穗肥施氮量，不仅可以节约成本，更能有效增强基部节间的抗倒伏能力，减轻倒伏对水稻的危害，从而提高产量；还可以显著提高水稻加工品质，提升经济效益。

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