不同葉面肥對(duì)晚稻葉片衰老和產(chǎn)量的影響

何 虎,楊 宙,邱在輝,肖宇龍,帥 鵬,付高平

(1.江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 水稻研究所/水稻國家工程實(shí)驗(yàn)室(南昌)/國家水稻改良中心 南昌分中心,江西 南昌 330200;2.江西省種子管理局,江西 南昌 330046)

作物的整個(gè)生育過程需要從土壤中吸收大量的營養(yǎng)物質(zhì),但是部分中微量元素?zé)o法完全得到滿足,會(huì)影響作物的正常生長。葉片是作物最重要的營養(yǎng)器官,在對(duì)葉片養(yǎng)分吸收利用效果的研究基礎(chǔ)上,人們開發(fā)出了葉面施肥技術(shù)[1]。葉面肥通過葉面噴施使用,直接被葉片吸收,其利用效率高,效果明顯且見效快[2-3]。葉面肥可以彌補(bǔ)作物后期養(yǎng)分的缺失,成為土壤施肥的有效輔助措施,可為高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)提供保障。除保證產(chǎn)量外,葉面肥還對(duì)提高作物的抗逆性、延緩葉片衰老和促進(jìn)成熟有明顯的效果。葉面肥的針對(duì)性強(qiáng),施用量小,施用過程操作簡單,有利于節(jié)約成本,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于蔬菜、果樹和大田作物的生產(chǎn)。

目前市場(chǎng)上的葉面肥產(chǎn)品數(shù)量增長迅速,類型繁多,發(fā)揮其噴施效果的關(guān)鍵在于掌握養(yǎng)分吸收過程和營養(yǎng)作用機(jī)理[3]。與土壤肥料相比,葉面肥的主要特點(diǎn)體現(xiàn)在養(yǎng)分吸收過程上。葉面肥養(yǎng)分一般通過葉面的氣孔、葉面角質(zhì)層的親水小孔或細(xì)胞質(zhì)外連絲3種途徑被吸收利用,其中氣孔是養(yǎng)分進(jìn)入葉片最主要的途徑[4]。葉片對(duì)養(yǎng)分的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)能力與多種因素有關(guān),如葉片類型和齡期、作物生長階段和營養(yǎng)狀況、外界環(huán)境條件以及葉面肥的養(yǎng)分特性等[5-7]。不同葉面肥噴施后對(duì)作物產(chǎn)生的效應(yīng)不盡相同,作物在不同生長發(fā)育階段對(duì)養(yǎng)分的需求特性存在差異,所以葉面肥的效果還會(huì)受到噴施時(shí)期的影響[8-10]。

水稻是三大糧食作物之一,也是我國一半以上人口的主食,在種植業(yè)中占有重要的地位。傳統(tǒng)的水稻生產(chǎn)以施用基肥為主,不利于生育期相對(duì)較長的品種的產(chǎn)量形成。適時(shí)噴施葉面肥可以在一定程度上解決這個(gè)問題。有關(guān)研究表明,葉面肥能夠提高部分水稻品種的成穗率、結(jié)實(shí)率或千粒重,最終得到增產(chǎn)的效果[11]。據(jù)湯海濤等[12]報(bào)道，在噴施3種葉面肥后,水稻的產(chǎn)量顯著增加,并且稻谷中的重金屬含量大幅降低。另外,孔令國等[13]發(fā)現(xiàn)將葉面肥與適量的氮肥配合使用,不僅能增加水稻產(chǎn)量,還能提高稻米品質(zhì)。

當(dāng)前水稻上應(yīng)用的葉面肥的有效成分主要為磷酸二氫鉀和尿素,營養(yǎng)元素比較單一,效果的穩(wěn)定性也有待改善。近些年水稻栽培品種呈現(xiàn)多樣化的趨勢(shì),品種之間對(duì)養(yǎng)分的需求存在差異。晚稻品種的生物量大,對(duì)養(yǎng)分的吸收能力強(qiáng),但是在生育后期葉片容易早衰，導(dǎo)致根系活力降低,使產(chǎn)量潛力不能充分發(fā)揮[14]。本研究以晚稻品種為試驗(yàn)對(duì)象,在不同的生育期噴施各種葉面肥,分析了不同葉面肥處理對(duì)葉片衰老進(jìn)程和產(chǎn)量性狀的影響,旨在為晚稻高產(chǎn)栽培中的葉面肥施用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試水稻品種是五優(yōu)308,由廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所選育,種子從位于江西省南昌市南昌縣的種子市場(chǎng)購買。該品種全生育期112 d,適合在長江中下游稻區(qū)作雙季晚稻種植。使用的葉面肥有3種,分別是康樸葉面肥、康樸凱普克和谷樂豐,均從江西省南昌市南昌縣的農(nóng)資化工大市場(chǎng)購買,它們的具體信息見表1。

表1 供試葉面肥的具體信息

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地點(diǎn)位于江西省南昌市溫圳鎮(zhèn),田塊屬于三等耕地,土壤類型為中潴灰潮沙泥田,灌溉設(shè)施齊全。試驗(yàn)包含噴施時(shí)期和葉面肥類型兩個(gè)因素,噴施時(shí)期為齊穗前7 d (A)、齊穗期(B)和齊穗后7 d (C);葉面肥類型為康樸葉面肥(a)、康樸凱普克(b)和谷樂豐(c),共9個(gè)葉面肥噴施處理(Aa、Ab、Ac、Ba、Bb、Bc、Ca、Cb、Cc)。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),每個(gè)處理3次重復(fù),每個(gè)重復(fù)包括9個(gè)葉面肥噴施處理和1個(gè)對(duì)照(CK)共10個(gè)小區(qū),小區(qū)面積10 m2。

水稻在6月底播種,7月底移栽,采用機(jī)插種植。水稻的行距為30 cm,株距為10 cm；水肥管理和病蟲害防治按照當(dāng)?shù)氐母弋a(chǎn)栽培模式進(jìn)行。每667 m2面積的葉面肥用30 L水溶解或稀釋,試驗(yàn)小區(qū)的用量根據(jù)實(shí)際面積計(jì)算,用噴壺人工噴施,對(duì)照小區(qū)噴施清水。

1.3 晚稻葉片衰老相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定

在噴施葉面肥7 d后,在處理小區(qū)和對(duì)照小區(qū)中各取10片正常的劍葉,測(cè)定丙二醛(MDA)含量以及過氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)這3種保護(hù)酶的活性。CAT活性用南京建成生物工程研究所的試劑盒測(cè)定,丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)活性用上海索橋生物科技有限公司的試劑盒測(cè)定,操作過程按照試劑盒的說明書進(jìn)行,對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物用美國MD SpectraMax 190型全波長酶標(biāo)儀讀取相應(yīng)波長處的吸光度值,最后按照說明書提供的公式計(jì)算最終結(jié)果。

在噴施葉面肥后，每隔7 d,在處理小區(qū)和對(duì)照小區(qū)中各選擇10個(gè)生長正常的植株,用SPAD-502型葉綠素測(cè)定儀測(cè)定主穗劍葉中部的葉綠素含量。在齊穗后21 d，在所有小區(qū)中各選5個(gè)代表性植株,測(cè)量各個(gè)分蘗劍葉、倒二葉和倒三葉的長度和寬度,計(jì)算長寬比。

1.4 晚稻產(chǎn)量性狀的考察

在水稻成熟后，從各小區(qū)中取3個(gè)樣品,每個(gè)樣品包含5個(gè)代表性植株,晾干后考察有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重。然后收割邊行以外的植株,脫粒并晾干后稱重,計(jì)算小區(qū)的產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用SPSS 16.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,用LSD法的t測(cè)驗(yàn)比較各處理與對(duì)照之間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施時(shí)期和葉面肥類型對(duì)水稻劍葉生理指標(biāo)的影響

取噴施葉面肥7 d后的晚稻劍葉測(cè)定生理指標(biāo),結(jié)果表明除了處理Ba外,其它所有處理的MDA含量都顯著低于對(duì)照。MDA含量在生育后期普遍升高,但是噴施葉面肥減小了MDA含量的上升幅度。噴施時(shí)期A的CAT活性顯著低于對(duì)照的,噴施時(shí)期B的CAT活性顯著高于對(duì)照的,而噴施時(shí)期C與對(duì)照之間沒有顯著性差異。從總體上來看,噴施葉面肥能使水稻在生育后期保持更為穩(wěn)定的CAT活性。噴施時(shí)期A的SOD活性顯著低于對(duì)照的,噴施時(shí)期B和C的SOD活性顯著高于對(duì)照的,說明在齊穗期噴施葉面肥大幅度提高了水稻的SOD活性。Aa、Bb、Ca和Cb這4個(gè)處理的POD活性顯著高于對(duì)照的,其他處理與對(duì)照差異不顯著(圖1)。

“*”表示與CK相比有顯著性差異。下同。

2.2 噴施時(shí)期和葉面肥類型對(duì)水稻葉片葉綠素含量的影響

噴施時(shí)期A在7 d后(齊穗期)測(cè)量時(shí),水稻劍葉的葉綠素含量并沒有出現(xiàn)顯著差異。14 d和21 d后葉綠素含量依次下降,但是噴施葉面肥處理的下降幅度較小,其中噴施康樸葉面肥和谷樂豐的處理顯著高于對(duì)照。噴施時(shí)期B和C的處理各個(gè)時(shí)期葉綠素含量都顯著高于對(duì)照的,表明3種葉面肥都具有維持葉綠素含量的效果(表2)。

表2 各個(gè)小區(qū)的水稻葉片葉綠素含量(SPAD值)

2.3 噴施時(shí)期和葉面肥類型對(duì)水稻葉片長寬比的影響

所有噴施葉面肥處理的水稻劍葉和倒二葉的長寬比都小于對(duì)照的,分別有7個(gè)和6個(gè)達(dá)到顯著差異水平。葉面肥對(duì)水稻倒三葉長寬比的影響較小,僅有3個(gè)處理與對(duì)照間的差異達(dá)到了顯著水平(圖2)。噴施處理的水稻葉長沒有發(fā)生明顯變化,長寬比降低的原因在于橫向衰減弱,維持了較大的寬度,表明葉片在生育后期的衰老較為緩慢。

圖2 各個(gè)小區(qū)的葉片長寬比

2.4 噴施時(shí)期和葉面肥類型對(duì)水稻產(chǎn)量性狀的影響

從表3可以看出：在齊穗前7 d(A)及齊穗期(B)噴施葉面肥使晚稻品種五優(yōu)308的有效穗數(shù)和千粒重略有降低,但是每穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率大幅增加;在齊穗后7 d(C)噴施的效果主要為每穗粒數(shù)的大幅增加；Ab、Ac、Bc、Ca、Cb和Cc這6個(gè)處理的水稻實(shí)際產(chǎn)量顯著高于對(duì)照的,其中葉面肥谷樂豐(c)在不同的時(shí)期噴施,以及3種葉面肥在齊穗后7 d(C)噴施都具有增產(chǎn)的效果。

表3 各個(gè)小區(qū)的水稻產(chǎn)量及其性狀

根據(jù)葉面肥的單價(jià)和施用量計(jì)算成本,然后結(jié)合產(chǎn)量分析上述6個(gè)增產(chǎn)處理的投入產(chǎn)出比,發(fā)現(xiàn)在齊穗期或齊穗后7 d噴施谷樂豐所獲得的投入產(chǎn)出比較高,分別為10.56和9.60,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。在齊穗后7 d噴施康樸凱普克增加的產(chǎn)值最多,但是葉面肥成本太高,影響了投入產(chǎn)出比(表4)。

3 討論與結(jié)論

衰老是水稻生育后期的必然結(jié)果,其中葉片的表現(xiàn)最為明顯,其外觀形態(tài)和生理指標(biāo)都會(huì)發(fā)生變化。外觀形態(tài)的變化是葉片枯黃,即葉綠素含量降低,以及邊緣組織因細(xì)胞程序性死亡而發(fā)生衰減。生理指標(biāo)的變化是細(xì)胞損傷相關(guān)物質(zhì)如MDA的含量升高,以及各種保護(hù)酶活性降低。上述變化如果發(fā)生過早,會(huì)導(dǎo)致水稻葉片的功能提前喪失,對(duì)產(chǎn)量造成影響。對(duì)此,采用各種栽培管理措施延緩水稻葉片的衰老進(jìn)程,可以起到維持高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的效果。

表4 不同葉面肥處理對(duì)晚稻的增產(chǎn)效果和經(jīng)濟(jì)效益

葉綠素含量的表現(xiàn)直觀,測(cè)定簡便,是反映水稻逆境脅迫和衰老程度的重要指標(biāo)。在本研究中,3種葉面肥都提高了晚稻劍葉的葉綠素含量,尤其在齊穗期及以后噴施時(shí)效果更為明顯。噴施葉面肥后,水稻葉片的長寬比相比對(duì)照變小,其中劍葉和倒二葉表現(xiàn)得較為明顯。長寬比變小的原因在于維持了較大的寬度,表明葉面肥可以減弱葉片細(xì)胞程序性死亡的程度。因此,這3種葉面肥有助于維持水稻生育后期的葉綠素含量,抑制細(xì)胞程序性死亡,在外觀形態(tài)上延緩葉片的衰老。對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),不同葉面肥的防衰老效果存在差異,同種葉面肥在不同時(shí)期噴施所產(chǎn)生的效果也不同。

在生理指標(biāo)方面,9個(gè)葉面肥噴施處理中有8個(gè)的MDA含量顯著低于對(duì)照,減弱了水稻植株所受的損傷。CAT和SOD活性在不同葉面肥處理之間的差異不大,但是受噴施時(shí)期的影響較為明顯,齊穗期噴施葉面肥都能大幅提高這兩種保護(hù)酶的活性。POD活性的變化規(guī)律與CAT和SOD不同,同時(shí)受到葉面肥類型和噴施時(shí)期的影響。保護(hù)酶的功能在于清除植物體內(nèi)的有毒物質(zhì),其活性變化是改變?nèi)~片衰老進(jìn)程的內(nèi)在因素。根據(jù)上述結(jié)果,推測(cè)3種葉面肥均能不同程度地提高保護(hù)酶的整體活性,并使各保護(hù)酶在不同的生育時(shí)期發(fā)揮作用,維持葉片的生理功能。

水稻產(chǎn)量性狀在葉面肥類型之間差異不大,主要與噴施時(shí)期有關(guān)。同一葉面肥在不同時(shí)期噴施獲得的實(shí)際產(chǎn)量不同,不同葉面肥的最佳噴施時(shí)期也存在差異,從而證明了噴施時(shí)期的重要性。這些結(jié)果可以為葉面肥在水稻上的合理有效利用提供指導(dǎo)。本研究篩選出了6個(gè)顯著增產(chǎn)的處理,其中齊穗期或齊穗后7 d噴施谷樂豐模式的投入產(chǎn)出比最高,有示范推廣的前景。