乙烯利和激動(dòng)素對(duì)玉米莖稈抗倒伏和產(chǎn)量的影響*

劉文彬, 馮乃杰, 張盼盼, 李 東, 張洪鵬, 何天明, 趙晶晶, 徐延輝, 王 暢

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乙烯利和激動(dòng)素對(duì)玉米莖稈抗倒伏和產(chǎn)量的影響*

劉文彬, 馮乃杰**, 張盼盼, 李 東, 張洪鵬, 何天明, 趙晶晶, 徐延輝, 王 暢

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院 大慶 163319)

倒伏是影響玉米產(chǎn)量的主要原因之一, 為了探明不同時(shí)期噴施不同生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)玉米抗倒伏性和產(chǎn)量的影響, 選用玉米品種‘德美亞1號(hào)’和‘德美亞2號(hào)’為試驗(yàn)材料, 在5、7、9展葉期分別噴施乙烯利(ETH)和激動(dòng)素(KT), 以噴施清水為對(duì)照, 測(cè)定灌漿期基部莖稈形態(tài)、力學(xué)、化學(xué)組分及成熟后的倒伏率和產(chǎn)量。結(jié)果表明, 與對(duì)照相比, ‘德美亞1號(hào)’5展葉期噴施KT, 節(jié)間直徑顯著增加21.11%, 節(jié)間密度增加13.23%; 與對(duì)照相比, ‘德美亞2號(hào)’7展葉期噴施ETH, 使基部節(jié)間總長(zhǎng)度顯著降低14.41%, 節(jié)間直徑顯著增加10.70%, 節(jié)間密度顯著增加15.46%?！旅纴?號(hào)’和‘德美亞2號(hào)’7展葉期噴施ETH, 分別與對(duì)照相比, 折斷力顯著增加26.04%和16.77%, 穿刺強(qiáng)度顯著增加22.77%和14.62%。‘德美亞2號(hào)’9展葉期噴施ETH, 節(jié)間半纖維素、纖維素和木質(zhì)素組成的化學(xué)組分總含量比對(duì)照顯著增加25.49%。KT對(duì)兩個(gè)品種莖稈力學(xué)影響表現(xiàn)不同, ETH對(duì)兩個(gè)品種莖稈力學(xué)調(diào)控效果優(yōu)于KT處理。兩種調(diào)節(jié)劑處理均降低了兩種玉米收獲期的倒伏率。節(jié)間直徑與折斷力呈極顯著正相關(guān)(=0.905**), 節(jié)間化學(xué)組分總含量和節(jié)間直徑與倒伏率呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。兩個(gè)品種9展葉期噴施KT, 產(chǎn)量比對(duì)照極顯著增加22.24%和19.98%, 噴施ETH對(duì)產(chǎn)量影響不顯著。綜上, KT于兩個(gè)品種9展葉期噴施可顯著增加產(chǎn)量, ETH于兩個(gè)品種7展葉期噴施對(duì)抗倒伏性調(diào)控效果較好。

乙烯利; 激動(dòng)素; 玉米; 莖稈形態(tài); 莖稈力學(xué)特性; 抗倒性; 產(chǎn)量

黑龍江是玉米生產(chǎn)第一大省。由于土壤條件、耕作方式、栽培管理和種植密度等因素, 導(dǎo)致玉米植株過(guò)高, 莖稈纖細(xì), 抗倒伏能力差, 直接影響其收獲產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1-5]。玉米倒伏分為根倒、莖倒和根莖混合倒伏[6-7], 莖倒比根倒危害更大[8], 莖節(jié)倒折后, 影響地上和地下物質(zhì)交換和光合產(chǎn)物向庫(kù)的運(yùn)輸, 同時(shí)破壞了原有的群體結(jié)構(gòu), 影響葉片光合作用, 葉片面積變小, 灌漿效率下降, 穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)變小, 百粒重和生物學(xué)產(chǎn)量降低[4-5]。株高和穗位與倒伏呈顯著正相關(guān), 株高和穗位越高越容易倒伏[9]。Martin等[10]研究指出玉米抗倒伏性與基部莖節(jié)直徑有關(guān), 其中基部第3節(jié)直徑與倒伏性呈顯著負(fù)相關(guān), 基部第3節(jié)越粗抗倒伏能力越強(qiáng)。姚敏娜等[11]在種植密度對(duì)玉米莖稈影響試驗(yàn)中表明, 基部節(jié)間皮層結(jié)構(gòu)(機(jī)械組織厚度、機(jī)械細(xì)胞層數(shù)、皮層厚度/半徑)與節(jié)間直徑具有顯著正相關(guān), 與節(jié)間長(zhǎng)度和田間倒伏率呈負(fù)相關(guān)。劉衛(wèi)星等[12]對(duì)13個(gè)玉米品種進(jìn)行莖稈力學(xué)分析時(shí)發(fā)現(xiàn), 抗倒伏性強(qiáng)的品種在基部第3、4、5節(jié)的莖稈壓碎強(qiáng)度、穿刺強(qiáng)度和折斷力度均高于抗倒伏弱的品種, 基部莖稈力學(xué)特征與倒伏率呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。勾玲等[13]研究表明, 莖稈抗倒力學(xué)性狀與農(nóng)藝性狀密切相關(guān), 節(jié)間干物質(zhì)積累、尤其高位節(jié)間的干物質(zhì)積累較高的品種抗倒伏能力強(qiáng), 莖節(jié)密度(干物質(zhì)/單位莖長(zhǎng))對(duì)莖稈壓碎強(qiáng)度和外皮穿刺強(qiáng)度的正向影響最大。Wang等[14]進(jìn)行10個(gè)玉米品種的回歸分析得出, 影響抗折力的主要因素是皮層厚度/半徑、機(jī)械組織比例、維管束、纖維素和木質(zhì)素含量, 影響穿刺強(qiáng)度的主要因素是纖維素、木質(zhì)素含量和單位面積上維管束數(shù)量。

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑廣泛應(yīng)用于玉米抗倒伏中, 但調(diào)節(jié)劑的施用條件(包括濃度、處理時(shí)期和外界環(huán)境)較為嚴(yán)格。目前黑龍江種植面積較大的玉米品種為‘德美亞1號(hào)’和‘德美亞2號(hào)’, 但對(duì)其抗倒伏調(diào)節(jié)劑的研究尚少有報(bào)道。乙烯利為乙烯釋放劑, 可減少植物微管的橫向排列, 增加了微管的縱向排列, 微管縱向排列相應(yīng)地增加了微纖絲的縱向沉積, 限制細(xì)胞縱向擴(kuò)張的幅度, 這有利于膨壓推動(dòng)的細(xì)胞擴(kuò)張生長(zhǎng)向橫向進(jìn)行[15], 但使用不當(dāng)會(huì)造成減產(chǎn)[16-17]。激動(dòng)素是非天然的細(xì)胞分裂素, 激動(dòng)素處理后作物株高提高、穗位節(jié)增粗、葉綠素含量增加[18], 有延緩作物衰老的作用, 但在抗倒伏方面研究少有報(bào)道。本研究在黑龍江九三農(nóng)場(chǎng)易發(fā)生狂風(fēng)暴雨的8月份, 同時(shí)為玉米灌漿期, 選用常見(jiàn)的兩種類(lèi)型植物調(diào)節(jié)劑乙烯利和激動(dòng)素, 探究5、7、9展葉期噴施調(diào)節(jié)劑對(duì)玉米莖稈農(nóng)藝性狀、力學(xué)特性和化學(xué)組分的影響, 旨在為黑龍江玉米抗倒伏調(diào)節(jié)劑的研制與應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)計(jì)

供試玉米品種‘德美亞1號(hào)’和‘德美亞2號(hào)’, 為當(dāng)?shù)刂髟云贩N, 穗位節(jié)一般在基部第6節(jié)和第7節(jié)。試驗(yàn)于2015年在黑龍江農(nóng)墾九三管理局進(jìn)行, 種植土壤類(lèi)型為黑鈣土, 0~20 cm耕層土壤堿解氮含量266 mg·kg-1, 有效磷含量38.1 mg·kg-1, 速效鉀含量183 mg·kg-1, 有機(jī)質(zhì)含量55.1 g·kg-1, pH 6.25。于5月20日播種, 種植密度為9萬(wàn)株·hm-2, 大壟雙行種植, 壟寬1.1 m, 小區(qū)寬4.4 m、長(zhǎng)10 m, 處理和對(duì)照各設(shè)4次重復(fù), 共計(jì)72個(gè)小區(qū), 并隨機(jī)排列, 田間管理同當(dāng)?shù)卮筇锕芾怼Ｓ谟衩?、7、9展葉期噴施乙烯利(ETH, 濃度400 mg·L-1)和激動(dòng)素(KT, 濃度10 mg·L-1), 同時(shí)噴施清水為對(duì)照, 噴施量225 L·hm-2, 乙烯利和激動(dòng)素所選用的濃度均經(jīng)過(guò)黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)化控實(shí)驗(yàn)室篩選, 噴施時(shí)為減少液滴漂移到相鄰小區(qū), 小區(qū)間用塑料布間隔。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目和方法

于玉米籽粒灌漿期(9展葉期噴施調(diào)節(jié)劑后第20 d), 選取每個(gè)小區(qū)代表性植株4株, 剝?nèi)ト~鞘和葉片, 用卷尺測(cè)量基部5節(jié)節(jié)間長(zhǎng)度, 游標(biāo)卡尺測(cè)量節(jié)間直徑; 使用石家莊世亞科技SY-S03型植物莖稈強(qiáng)度測(cè)定儀測(cè)量基部第3、4、5節(jié)節(jié)間折斷力(兩個(gè)支點(diǎn)距離15 cm)和節(jié)間穿刺強(qiáng)度(探頭1 mm2); 測(cè)定后的植物莖節(jié)分段, 105 ℃下殺青30 min后80 ℃烘干至恒重稱(chēng)重, 選取基部第3節(jié)粉碎過(guò)篩(0.25 mm)保存; 用范式洗滌法測(cè)定半纖維素、纖維素和木質(zhì)素含量[19]。收獲期時(shí)測(cè)產(chǎn), 并查看連續(xù)50株的倒伏情況, 產(chǎn)量含水量折合為14%。

1.3 數(shù)據(jù)分析與處理

運(yùn)用Microsoft Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算與制圖; 應(yīng)用SPSS 21軟件對(duì)數(shù)據(jù)差異顯著性進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)玉米基部節(jié)間長(zhǎng)度的影響

基部節(jié)間長(zhǎng)度是玉米植株重要的農(nóng)藝指標(biāo)。圖1表明, 與對(duì)照相比, 5、7和9展葉期噴施激動(dòng)素處理‘德美亞1號(hào)’和‘德美亞2號(hào)’品種, 基部節(jié)間總長(zhǎng)度無(wú)顯著變化; 其中‘德美亞2號(hào)’9展葉期噴施激動(dòng)素基部第4節(jié)比對(duì)照增加達(dá)到顯著性水平。7展葉期噴施乙烯利, ‘德美亞1號(hào)’和‘德美亞2號(hào)’品種基部節(jié)間總長(zhǎng)度比對(duì)照顯著縮短; 與對(duì)照相比, 處理第1~5節(jié)間‘德美亞1號(hào)’分別縮短12.50%、10.81%、6.12%、15.90%和37.93%, ‘德美亞2號(hào)’分別縮短21.88%、18.25%、6.25%、11.36%和19.23%。5展葉期和9展葉期噴施乙烯利, ‘德美亞1號(hào)’和‘德美亞2號(hào)’基部節(jié)間總長(zhǎng)度與對(duì)照無(wú)顯著性差異。兩個(gè)玉米品種7展葉期噴施乙烯利, 基部第4、5節(jié)間長(zhǎng)度比對(duì)照顯著降低, 基部節(jié)間長(zhǎng)度縮短可以降低重心高和株高, 從而增加玉米抗倒伏性。

CK: 噴清水對(duì)照; KT: 噴施10 mg·L-1激動(dòng)素; ETH: 噴施40 mg·L-1乙烯利。不同小寫(xiě)字母表示同一品種同一處理時(shí)期不同處理間在0.05水平差異顯著。CK: spraying fresh water; KT: spraying 10 mg·L-1kinetin; ETH: spraying 40 mg·L-1ethephon. Different lowercase letters indicate significant differences among treatments spraying at the same time for the same variety at 0.05 level.

2.2 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)玉米基部節(jié)間直徑的影響

節(jié)間直徑與倒伏率顯著負(fù)相關(guān), 節(jié)間直徑越大抗倒伏能力越強(qiáng)。由圖2可以看出, 噴施乙烯利和激動(dòng)素后兩個(gè)品種基部各節(jié)位直徑均增加。與對(duì)照相比, ‘德美亞1號(hào)’激動(dòng)素處理5展葉期第1~5節(jié)間直徑顯著增加21.45%、24.79%、25.86%、19.65%和13.78%; 7、9展葉期處理與對(duì)照差異不顯著。與對(duì)照相比, ‘德美亞2號(hào)’激動(dòng)素噴施后基部節(jié)間直徑平均值5、7、9展葉期處理增加6.83%、6.20%和8.61%。與對(duì)照相比, ‘德美亞1號(hào)’乙烯利處理5、7展葉期處理節(jié)間直徑平均值比對(duì)照增加6.68%和5.54%, 9展葉期處理后基部第1~5節(jié)比對(duì)照顯著增加9.74%、9.46%、12.17%、10.09%和9.29%。乙烯利噴施于‘德美亞2號(hào)’后, 7展葉期處理基部第1~5節(jié)比對(duì)照顯著增加10.96%、11.41%、11.71%、9.71%和9.71%, 5和9展葉期處理節(jié)間直徑平均值比對(duì)照增加4.74%和5.52%。對(duì)‘德美亞1號(hào)’5展葉期噴施激動(dòng)素和對(duì)‘德美亞2號(hào)’7展葉期噴施乙烯利對(duì)節(jié)間直徑調(diào)控效果優(yōu)于同品種其他處理, 基部節(jié)間直徑的增加使莖倒伏幾率減少, 從而增加抗倒伏能力。

CK: 噴清水對(duì)照; KT: 噴施10 mg·L-1激動(dòng)素; ETH: 噴施40 mg·L-1乙烯利。不同小寫(xiě)字母表示同一品種同一處理時(shí)期不同處理間在0.05水平差異顯著。CK: spraying fresh water; KT: spraying 10 mg·L-1kinetin; ETH: spraying 40 mg·L-1ethephon. Different lowercase letters indicate significant differences among treatments spraying at the same time for the same variety at 0.05 level.

2.3 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)基部節(jié)間密度的影響

節(jié)間密度是指節(jié)間干物質(zhì)重/節(jié)間長(zhǎng)度, 即單位節(jié)間長(zhǎng)度干物質(zhì)重。由圖3看出, 與對(duì)照相比, 3展葉期噴施激動(dòng)素和7、9展葉期噴施乙烯利‘德美亞1號(hào)’和‘德美亞2號(hào)’節(jié)間密度增加。激動(dòng)素噴施于‘德美亞1號(hào)’5、7、9展葉期后節(jié)間密度平均值分別比對(duì)照增加13.23%、8.26%和5.97%。與對(duì)照相比, ‘德美亞2號(hào)’噴施激動(dòng)素后節(jié)間密度平均值5和7展葉期處理分別顯著增加22.66%和23.36%, 9展葉期處理第5節(jié)增加30.47%?！旅纴?號(hào)’5和9展葉期噴施乙烯利后, 節(jié)間密度平均值與對(duì)照無(wú)顯著差異, 7展葉期處理第3、4節(jié)顯著增加25.48%、68.67%?！旅纴?號(hào)’噴施乙烯利后, 7和9展葉期處理節(jié)間密度平均值分別比對(duì)照增加15.46%和16.70%, 5展葉期處理比對(duì)照降低并未達(dá)顯著水平?！旅纴?號(hào)’7展葉期噴施乙烯利處理和‘德美亞2號(hào)’5、7展葉期噴施激動(dòng)素處理對(duì)基部節(jié)間密度調(diào)控效果優(yōu)于同品種其他處理, 節(jié)間密度越大, 莖稈機(jī)械強(qiáng)度越大。

CK: 噴清水對(duì)照; KT: 噴施10 mg·L-1激動(dòng)素; ETH: 噴施40 mg·L-1乙烯利。不同小寫(xiě)字母表示同一品種同一處理時(shí)期不同處理間在0.05水平差異顯著。CK: spraying fresh water; KT: spraying 10 mg·L-1kinetin; ETH: spraying 40 mg·L-1ethephon. Different lowercase letters indicate significant differences among treatments spraying at the same time for the same variety at 0.05 level.

2.4 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)基部節(jié)間折斷力的影響

節(jié)間折斷力是莖節(jié)在一個(gè)固定距離的兩個(gè)支點(diǎn)上, 中點(diǎn)位置施加一個(gè)可以剛好使節(jié)間折斷的力的大小。圖4表明, 與對(duì)照相比, 激動(dòng)素處理后節(jié)間折斷力平均值5和7展葉期處理顯著增加38.38%和24.08%, 9展葉期處理增加7.45%且未達(dá)顯著水平。激動(dòng)素噴施于‘德美亞2號(hào)’后, 5、7、9展葉期處理節(jié)間折斷力平均值比對(duì)照增加5.96%、5.54%和5.32%, 并未達(dá)顯著水平?！旅纴?號(hào)’和‘德美亞2號(hào)’7展葉期噴施乙烯利對(duì)基部節(jié)間折斷力調(diào)控效果優(yōu)于其他展葉期乙烯利處理, 節(jié)間折斷力平均值分別比對(duì)照增加26.04%和16.77%, 其中‘德美亞1號(hào)’第3~5節(jié)比對(duì)照增加17.65%、24.73%和35.74%, ‘德美亞2號(hào)’第3~5節(jié)增加20.36%、8.21%和21.74%; 兩個(gè)品種乙烯利其他展葉期處理與對(duì)照差異不顯著。節(jié)間折斷力越大, 莖稈機(jī)械性能越好。

CK: 噴清水對(duì)照; KT: 噴施10 mg·L-1激動(dòng)素; ETH: 噴施40 mg·L-1乙烯利。不同小寫(xiě)字母表示同一品種同一處理時(shí)期不同處理間在0.05水平差異顯著。CK: spraying fresh water; KT: spraying 10 mg·L-1kinetin; ETH: spraying 40 mg·L-1ethephon. Different lowercase letters indicate significant differences among treatments spraying at the same time for the same variety at 0.05 level.

2.5 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)節(jié)間穿刺強(qiáng)度的影響

穿刺強(qiáng)度與倒伏率呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)[13], 穿刺強(qiáng)度越大抗倒伏能力越強(qiáng)。由圖5表明, 除‘德美亞2號(hào)’9展葉期激動(dòng)素處理外, 兩種調(diào)節(jié)劑處理均增加兩個(gè)品種節(jié)間穿刺強(qiáng)度平均值。與對(duì)照相比, ‘德美亞1號(hào)’噴施激動(dòng)素后節(jié)間穿刺強(qiáng)度平均值7和9展葉期顯著增加17.68%和16.82%, 5展葉期增加8.26%?！旅纴?號(hào)’5展葉期噴施激動(dòng)素后節(jié)間穿刺強(qiáng)度平均值比對(duì)照顯著增加14.97%, 7和9展葉期處理與對(duì)照無(wú)顯著性差異。乙烯利噴施于‘德美亞1號(hào)’, 5、7、9展葉期處理節(jié)間穿刺強(qiáng)度分別比對(duì)照顯著增加13.12%、22.77%和15.80%。與對(duì)照相比, 乙烯利噴施于‘德美亞2號(hào)’5和9展葉期處理節(jié)間穿刺強(qiáng)度平均值分別增加9.00%和9.02%, 7展葉期處理后第3、4、5節(jié)間穿刺強(qiáng)度分別比對(duì)照增加11.34%、7.59%和24.91%。7展葉期噴施乙烯利對(duì)節(jié)間穿刺強(qiáng)度調(diào)控效果優(yōu)于其他處理。

2.6 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)莖稈半纖維素、纖維素和木質(zhì)素的影響

半纖維素、纖維素使細(xì)胞壁有一定框架的同時(shí)富有彈性, 木質(zhì)素使細(xì)胞壁堅(jiān)硬具有機(jī)械強(qiáng)度, 其中纖維素既是初生細(xì)胞壁的主要成分又是次生細(xì)胞壁的主要成分。由圖6可知, 纖維素占化學(xué)組分的主要部分, 木質(zhì)素占比很小, 除‘德美亞1號(hào)’9展葉期乙烯利處理外, 其他處理化學(xué)組分含量均比對(duì)照增加。激動(dòng)素噴施于‘德美亞1號(hào)’, 5、7、9展葉期處理化學(xué)組分含量分別比對(duì)照增加3.02%、4.65%和5.29%, 并與對(duì)照無(wú)顯著性差異; 噴施于‘德美亞2號(hào)’, 5和9個(gè)展葉期處理化學(xué)組分含量與對(duì)照增加2.04%和11.10%, 7展葉期處理增加16.10%, 其中半纖維素和纖維素含量比對(duì)照顯著增加15.69%和20.22%。乙烯利噴施于‘德美亞1號(hào)’, 5展葉期處理化學(xué)組分含量比對(duì)照顯著增加8.82%, 其中半纖維素和纖維素含量分別比對(duì)照顯著增加29.33%和5.72%, 7和9展葉期處理化學(xué)組分含量與對(duì)照無(wú)顯著性差異。‘德美亞2號(hào)’噴施乙烯利后, 9展葉期處理化學(xué)組分含量比對(duì)照顯著增加25.49%, 其中纖維素和木質(zhì)素含量分別比對(duì)照顯著增加37.85%和27.33%。

CK: 噴清水對(duì)照; KT: 噴施10 mg·L-1激動(dòng)素; ETH: 噴施40 mg·L-1乙烯利。不同小寫(xiě)字母表示同一品種同一處理時(shí)期不同處理間在0.05水平差異顯著。CK: spraying fresh water; KT: spraying 10 mg·L-1kinetin; ETH: spraying 40 mg·L-1ethephon. Different lowercase letters indicate significant differences among treatments spraying at the same time for the same variety at 0.05 level.

圖6 不同時(shí)期噴施植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)不同玉米品種籽粒灌漿期莖稈化學(xué)組分的影響

Fig. 6 Effects of plant growth regulators sprayed at different times on stem chemical materials contents of different maize varieties at grain filling stage

CK: 噴清水對(duì)照; KT: 噴施10 mg·L-1激動(dòng)素; ETH: 噴施40 mg·L-1乙烯利。不同小寫(xiě)字母表示同一品種同一處理時(shí)期不同處理間在0.05水平差異顯著。CK: spraying fresh water; KT: spraying 10 mg·L-1kinetin; ETH: spraying 40 mg·L-1ethephon. Different lowercase letters indicate significant differences among treatments spraying at the same time for the same variety at 0.05 level.

2.7 倒伏相關(guān)性狀與倒伏率的相關(guān)性分析

不同時(shí)期噴施植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑均降低玉米倒伏率(表1), 對(duì)照倒伏率均高于11.25%, 處理倒伏率均低于10%。激動(dòng)素噴施于‘德美亞1號(hào)’, 9展葉期處理倒伏率比對(duì)照降低8.75%, 調(diào)控效果優(yōu)于同品種其他處理?！旅纴?號(hào)’7展葉期噴施乙烯利后倒伏率比對(duì)照降低10%。

從表2可以得出, 節(jié)間直徑、節(jié)間穿刺強(qiáng)度和莖稈化學(xué)組分含量與倒伏率呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。節(jié)間密度與節(jié)間折斷力和穿刺強(qiáng)度相關(guān)系數(shù)為0.156*和0.540*, 節(jié)間折斷力與節(jié)間直徑呈極顯著正相關(guān)(0.905**)。說(shuō)明降低節(jié)間長(zhǎng)度, 增加節(jié)間直徑、密度、折斷力、穿刺強(qiáng)度和化學(xué)組分均能降低玉米倒伏率。

表1 不同時(shí)期噴施植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)不同玉米品種籽粒灌漿期倒伏率的影響

CK: 噴清水對(duì)照; KT: 噴施10 mg·L-1激動(dòng)素; ETH: 噴施40 mg·L-1乙烯利。CK: sparying fresh water; KT: sparying 10 mg·L-1kinetin; ETH: sparying 40 mg·L-1ethephon.

表2 玉米倒伏性狀與倒伏率相關(guān)性分析

*和**分別表示5%和1%水平相關(guān)。* and ** denote significant correlation at 5% and 1% levels, respectively.

2.8 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)產(chǎn)量的影響

表3表明, ‘德美亞1號(hào)’和‘德美亞2號(hào)’在9展葉期噴施激動(dòng)素增產(chǎn)率最高達(dá)22.24%和19.98%, 并達(dá)極顯著水平; 與對(duì)照相比, 7展葉期噴施激動(dòng)素‘德美亞1號(hào)’極顯著增產(chǎn)19.90%和16.02%, ‘德美亞2號(hào)’極顯著增產(chǎn)16.02%, 激動(dòng)素5展葉期處理‘德美亞1號(hào)’和‘德美亞2號(hào)’產(chǎn)量比對(duì)照顯著增加17.29%和11.25%。與對(duì)照相比, 5、7、9展葉期噴施乙烯利‘德美亞1號(hào)’增產(chǎn)2.05%、5.26%和4.67%, ‘德美亞2號(hào)’增產(chǎn)0.88%、4.64%和9.44%, 兩個(gè)品種均未達(dá)顯著差異。

表3 不同時(shí)期噴施植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)不同玉米品種產(chǎn)量的影響

CK: 噴清水對(duì)照; KT: 噴施10 mg·L-1激動(dòng)素; ETH: 噴施40 mg·L-1乙烯利。不同小、大寫(xiě)字母分別表同一品種同一處理時(shí)期不同處理間差異達(dá)5%和1%顯著水平。CK: spraying fresh water; KT: spraying 10 mg·L-1kinetin; ETH: spraying 40 mg·L-1ethephon. Different lowercase and capital letters mean significant differences among treatments spraying at the same time for the same variety at 5% and 1% levels, respectively.

3 結(jié)論與討論

利用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑調(diào)控玉米基部節(jié)間長(zhǎng)度、直徑、密度、折斷力、穿刺強(qiáng)度和化學(xué)組分, 以提高玉米抗倒伏能力是當(dāng)今常用的栽培技術(shù)手段。噴施乙烯利可以降低作物基部節(jié)間長(zhǎng)度。本試驗(yàn)研究表明, ‘德美亞1號(hào)’和‘德美亞2號(hào)’兩個(gè)品種7展葉期噴施乙烯利, 可以顯著縮短基部節(jié)間總長(zhǎng)度, 并顯著增加莖粗, 這與前人的研究結(jié)果基本一致。衛(wèi)曉軼等[20]在多個(gè)基因型玉米噴施乙烯利后降低基部第1~6節(jié)節(jié)間長(zhǎng)度; Ye等[21]利用乙烯利和氮肥梯度處理玉米, 發(fā)現(xiàn)乙烯利顯著縮短第7~14節(jié)節(jié)間長(zhǎng)度, 增加節(jié)間直徑。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 激動(dòng)素對(duì)節(jié)間長(zhǎng)度影響不顯著, 既未縮短節(jié)間長(zhǎng)度也未增加節(jié)間長(zhǎng)度。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn), ‘德美亞1號(hào)’ 5展葉期噴施激動(dòng)素和‘德美亞2號(hào)’ 7展葉期噴施乙烯利對(duì)節(jié)間直徑的調(diào)控效果優(yōu)于同品種其他處理, 這可能是相同濃度調(diào)節(jié)劑處理時(shí)期不同導(dǎo)致的結(jié)果不同, 體現(xiàn)了植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的時(shí)效性。試驗(yàn)中激動(dòng)素和乙烯利對(duì)玉米節(jié)間直徑影響與前人研究基本一致, 李小艷等[18]在玉米抽雄期噴施細(xì)胞分裂素后節(jié)間直徑增加。關(guān)于調(diào)節(jié)劑對(duì)節(jié)間密度影響, 本研究發(fā)現(xiàn), 不同展葉期噴施激動(dòng)素均增加玉米節(jié)間密度, 但5展葉期噴施乙烯利與對(duì)照差異不顯著。Dourado等[22]研究表明, 用激動(dòng)素浸泡玉米種子后可以增加植株總干物質(zhì)積累。本研究發(fā)現(xiàn), ‘德美亞1號(hào)’ 7展葉期噴施乙烯利和‘德美亞2號(hào)’ 5、7展葉期噴施激動(dòng)素對(duì)節(jié)間密度調(diào)控效果優(yōu)于同品種其他處理。本試驗(yàn)倒伏農(nóng)藝性狀相關(guān)分析表明倒伏率與節(jié)間直徑極顯著負(fù)相關(guān), 節(jié)間長(zhǎng)度對(duì)倒伏有正效應(yīng), 節(jié)間密度對(duì)倒伏率有負(fù)效應(yīng)。綜合上述研究結(jié)果和相關(guān)性分析表明, 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)玉米農(nóng)藝性狀影響最優(yōu)時(shí)期為: ‘德美亞1號(hào)’ 5展葉期噴施激動(dòng)素, ‘德美亞2號(hào)’ 7展葉期噴施乙烯利。

關(guān)于激動(dòng)素和乙烯利對(duì)節(jié)間折斷力影響, 本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 5、7展葉期噴施激動(dòng)素顯著增加‘德美亞1號(hào)’基部第3、4、5節(jié)節(jié)間折斷力, 但對(duì)‘德美亞2號(hào)’與‘德美亞1號(hào)’表現(xiàn)不一致, 對(duì)‘德美亞2號(hào)’調(diào)控能力較弱。前人研究表明, 激動(dòng)素雖然發(fā)現(xiàn)了40多年, 但末實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的商業(yè)化, 主要原因是其影響因素復(fù)雜[23]。本試驗(yàn)表明, 對(duì)節(jié)間折斷力, ‘德美亞1號(hào)’ 5展葉期噴施激動(dòng)素調(diào)控效果優(yōu)于同品種其他處理, ‘德美亞2號(hào)’ 7展葉期噴施乙烯利調(diào)控效果優(yōu)于同品種其他處理。從相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn), 節(jié)間直徑與節(jié)間折斷力極顯著正相關(guān), 這與勾玲等[13]在群體密度對(duì)玉米抗倒伏力學(xué)影響研究結(jié)果一致。兩種調(diào)節(jié)劑對(duì)節(jié)間穿刺強(qiáng)度的影響, 本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn), ‘德美亞2號(hào)’ 5展葉期噴施激動(dòng)素和‘德美亞1號(hào)’ 7展葉期噴施乙烯利調(diào)控效果較好, 節(jié)間穿刺強(qiáng)度與倒伏呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)。綜合節(jié)間力學(xué)和相關(guān)性分析表明, 激動(dòng)素施用時(shí)期需要根據(jù)具體品種而定, 乙烯利最適時(shí)期為7展葉期噴施兩個(gè)品種。

化學(xué)組分中半纖維素、纖維素和木質(zhì)素是組成細(xì)胞骨架的必須物質(zhì)。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn), 化學(xué)組分與倒伏顯著負(fù)相關(guān), 激動(dòng)素在3個(gè)展葉期處理對(duì)‘德美亞1號(hào)’化學(xué)組分含量影響依次為: 5展葉期<7展葉期<9展葉期, 這與產(chǎn)量表現(xiàn)一致, 隨著展葉期的延后產(chǎn)量增加幅度越大。激動(dòng)素噴施于‘德美亞2號(hào)’, 7、9展葉期處理化學(xué)組分比對(duì)照顯著增加, 同時(shí)7、9展葉期處理產(chǎn)量與對(duì)照達(dá)極顯著水平。‘德美亞2號(hào)’9展葉期噴施乙烯利, 化學(xué)組分比對(duì)照顯著增加, 同時(shí), 本試驗(yàn)研究也發(fā)現(xiàn)乙烯利對(duì)產(chǎn)量增加不顯著, 這由于單株穗重減少, 但單位面積株數(shù)比對(duì)照增加, 結(jié)果與前人研究基本一致[24]。

本試驗(yàn)只是對(duì)玉米灌漿期基部節(jié)間形態(tài)、力學(xué)和化學(xué)組分進(jìn)行分析研究, 由于調(diào)節(jié)劑專(zhuān)一性和時(shí)效性, 同時(shí)調(diào)節(jié)劑還有‘反跳’現(xiàn)象等, 要系統(tǒng)了解激動(dòng)素和乙烯利對(duì)玉米影響, 需要進(jìn)行多種相關(guān)酶和激素的深層調(diào)控機(jī)理研究。

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Effects of ethephon and kinetin on lodging-resistance and yield of maize*

LIU Wenbin, FENG Naijie**, ZHANG Panpan, LI Dong, ZHANG Hongpeng, HE Tianming, ZHAO Jingjing, XU Yanhui, WANG Chang

(College of Agronomy, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China)

Lodging is one of the major factors affecting yield of maize. To determine the effect of plant growth regulator application dates on lodging-resistance and yield of maize, the foliage of ‘Demeiya-1’ and ‘Demeiya-2’ were sprayed with 400 mg×L-1ethephon (ETH), 10 mg×L-1kinetin (KT) and fresh water (CK) at the 5-, 7- and 9-leaf stages, respectively. Then stem morphology, mechanical indicators, chemical properties, lodging rates at filling stage and grain yield of maize were determined. The results showed that compared with CK, KT treatment at 5-leaf stage increased internode diameter by 21.11% and internode density by 13.23% in ‘Demeiya-1’ maize variety. Also ETH treatment at 7-leaf stage reduced the total length of basal internode by 14.41%, but then increased internode diameter by 10.70% and internode density by 15.46% in ‘Demeiya-2’ maize variety. ETH treatment at 7-leaf stage increased the break strength of internode by 26.04% and 16.77%, and internode penetration strength by 22.77% and 14.62% respectively in ‘Demeiya-1’ and ‘Demeiya-2’ maize varieties. The contents of hemicellulose, cellulose and lignin in internode of ‘Demeiya-2’ increased by 25.49% under ETH treatment at 9-leaf stage. The effect of ETH on mechanics of maize stalks regulation were better than that of KT, although the two plant growth regulators all reduced lodging rate of both maize cultivars. There was a highly significant positive correlation between internode diameter and break strength (= 0.905**), but significant or extremely significant negative correlation was noted between lodging rate and chemical compositions contents or internode diameter of internode. KT application at 9-leaf stage significantly increased grain yield of ‘Demeiya-1’ (22.24%) and ‘Demeiya-2’ (19.98%), while ETH treatment had no significant effects on maize yield. Based on the results therefore, KT treatment at 9-leaf stage significantly increased maize yield, but lodging-resistance under ETH treatment at 7-leaf stage was better than that under KT.

Ethephon; Kinetin; Maize; Stem morphology; Mechanics of crop stalk; Lodging-resistance; Yield

Jan. 23, 2017; accepted Mar. 23, 2017

S312

A

1671-3990(2017)09-1326-09

10.13930/j.cnki.cjea.170083

2017-01-23

2017-03-23

* 國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD20B04)和黑龍江農(nóng)墾總局科技攻關(guān)項(xiàng)目(HNK12A-06-03, HNK12A-09-02)資助

* This study was supported by the National Key Technologies R & D Program of China (2012BAD20B04) and the Province Farms Reclamation Bureau Key Technologies R & D Program of Heilongjiang (HNK12A-06-03, HNK12A-09-02).

** Corresponding author, E-mail: dqfnj@126.com

**通訊作者:馮乃杰, 主要研究方向?yàn)樽魑锘瘜W(xué)控制與技術(shù)。E-mail: dqfnj@126.com

劉文彬, 研究方向?yàn)樽魑锘瘜W(xué)控制與技術(shù)。E-mail: 137540804@qq.com

劉文彬, 馮乃杰, 張盼盼, 李東, 張洪鵬, 何天明, 趙晶晶, 徐延輝, 王暢. 乙烯利和激動(dòng)素對(duì)玉米莖稈抗倒伏和產(chǎn)量的影響[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2017, 25(9): 1326-1334

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