水稻三種化控劑復配及壯秧機理研究

丁 偉，李如意，孔祥男

（東北農業(yè)大學農學院，哈爾濱 150030）

水稻是我國重要糧食作物。20世紀80年代我國引進旱育稀植栽培技術，水稻產量大幅提高[1]。目前中國北方水稻生產中主要育苗方式為旱育秧苗。水稻旱育秧過程存在播種量過大、育秧操作不當或苗床水分、溫度和養(yǎng)分管理不到位等問題，易引起秧苗徒長、根系不發(fā)達、降低干物質積累[2]，影響水稻秧苗素質及產量。研究表明，化控劑在促進作物根系生長、改善生理特性和預防病害等方面有重要作用[3-4]，但利用化控劑促、控水稻秧苗生長和培育壯秧方面仍缺少基礎數據，尤其是長期、大量使用成分較為單一的化控劑，水稻旱育秧苗出現(xiàn)抗藥性，水稻秧苗徒長、根系不發(fā)達，水稻移栽后返青慢、有效分蘗減少導致水稻嚴重減產[5]。Wang等研究表明，烯效唑通過提高水稻幼苗IAA氧化酶活性或抑制GA生物合成降低內源IAA或GA含量，控制水稻幼苗生長，有效緩解育秧過程中秧苗徒長問題，且通過提高植物體內脫落酸和降低MDA含量，啟動抗逆基因表達，提高作物抗逆性[6]。α-萘乙酸鈉與烯效唑在降低IAA含量，調節(jié)內源激素分布有類似功能，具有促根壯苗，提升植株光合作用等功能[7]。復硝酚鈉具有雙向調控作用，可協(xié)調營養(yǎng)和生殖生長關系，提高細胞活力，增加株高促進植物生長發(fā)育[8]。3種化控劑單獨應用在控制作物生長、提高種子活力、促進根系發(fā)達、提高植株抗性方面發(fā)揮作用[9-10]，多應用于花卉、果蔬等園林，以調控生長發(fā)育及提高產量[11]。關于烯效唑、復硝酚鈉、α-萘乙酸鈉3種化控劑復配聯(lián)合應用于水稻旱育秧相關研究國內外鮮見報道。

本文研究烯效唑、復硝酚鈉及α-萘乙酸鈉3種化控劑復配最佳配比及其在水稻旱育秧過程中壯秧機理，探討3種化控劑土壤處理對水稻秧苗素質和抗逆酶活性、土壤酶活性及土壤養(yǎng)分含量的影響，明確3種化控劑聯(lián)合應用的最佳效果，為寒地水稻旱育壯秧、提高秧苗抗逆能力提供理論依據，對推廣化控劑復配指導水稻生產具有重要實踐意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試水稻品種為“黑大香1號”。

供試藥劑：5%烯效唑可濕性粉劑，購自江蘇七洲綠色化工股份有限公司；98%復硝酚鈉原粉，購自鄭州鄭氏化工產品有限公司，98%α-萘乙酸鈉原粉，購自安陽全豐生物科技有限公司。

1.2 試驗設計

田間試驗位于哈爾濱市阿城區(qū)料甸鄉(xiāng)，阿城區(qū)4～5月平均最高氣溫18.16℃。采用隨機區(qū)組試驗設計，共設16個處理，見表1。將供試藥劑與過篩（16目）土壤均勻混合，每處理12個育秧盤，澆透底水后播種。分別在水稻2.5葉期和4葉期取樣調查，各項指標測定均3次重復。

1.3 測定方法

1.3.1 水稻苗期形態(tài)指標及干物質積累測定

于水稻2.5葉期和4葉期分別測定水稻株高、莖基部寬度、百株地上部及地下部干重。使用游標卡尺測定莖基部寬度，采用烘干法測定干重，105℃殺青30 min，60℃烘干至恒重。

1.3.2 水稻秧苗SOD、POD、MDA含量測定

取新鮮水稻葉片，參照文獻[12]方法，氮藍四唑光化還原法測定超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）活性。

過氧化物酶（Peroxidase，POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法測定[12]。

丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量采用硫代巴比妥酸比色法測定。

表1 化控劑及施藥劑量Table 1 Chemical regulator and application dosage

1.3.3 水稻苗期土壤酶活性及土壤N、P、K含量測定

將植株根系附近土壤收集后烘干過1 mm篩。

土壤脲酶、土壤磷酸酶和過氧化氫酶活性測定分別采用靛酚比色法、磷酸苯二鈉比色法和KMnO4滴定法[13]。

土壤速效磷含量測定采用鉬銻抗比色法，土壤速效鉀含量測定采用火焰光度法，土壤堿解氮含量測定采用酚二磺酸比色法[14]。

1.3.4 數據處理

采用Excel 2013軟件處理原始數據，應用DPS 9.01軟件分析數據，P＜0.05水平差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 化控劑對水稻秧苗形態(tài)指標及干物質積累的影響

3種化控劑均可有效調控株高，增加莖基部寬度及根系干物質積累，復硝酚鈉顯著提高地上部干物質積累。其中烯效唑3.125 mg a.i.·kg-1+α-萘乙酸鈉、復硝酚鈉各11.58 mg a.i.·kg-1處理，水稻4葉期株高較對照降低7.04%，莖基部寬度增加94.89%，百株根干重增加71.64%。烯效唑劑量分別為4.17、5.21與11.58 mg a.i.·kg-1α-萘乙酸鈉、復硝酚鈉復配施用時，水稻株高、莖基部寬度及干物質積累顯著降低。表明化控劑復配具有促進水稻根系生長、培育壯秧作用，最適劑量為烯效唑3.125mga.i.·kg-1、α-萘乙酸鈉、復硝酚鈉各11.58 mg a.i.·kg-1（見表2和3）。此外，試驗發(fā)現(xiàn)，2.5葉期α-萘乙酸鈉各單劑處理均對秧苗表現(xiàn)抑制作用，可能與水稻品種、藥物劑量及環(huán)境因素等有關。

2.2 化控劑對水稻秧苗抗逆酶活性的影響

化控劑處理可顯著提高水稻葉片SOD、POD含量，降低MDA含量。其中烯效唑3.125 mg a.i.·kg-1+α-萘乙酸鈉、復硝酚鈉各11.58 mg a.i.·kg-1處理，4葉期水稻葉片SOD、POD含量分別提高20.98%和57.11%，MDA降低16.37%。當烯效唑劑量為4.17和5.21 mg a.i.·kg-1時，水稻SOD、POD含量顯著降低，MDA含量明顯升高，說明化控劑在合適劑量下可有效提高秧苗抗逆境能力，本試驗最適劑量為烯效唑3.125 mg a.i.·kg-1、α-萘乙酸鈉和復硝酚鈉各11.58 mg a.i.·kg-1，隨化控劑施用量升高，SOD、POD含量呈先升后降趨勢，MDA則相反，三元復配效果優(yōu)于二元復配和單劑處理（見圖1～3）。

表2 水稻苗期形態(tài)指標Table 2 Morphological index in rice seedling

表3 水稻苗期干物質積累Table 3 Dry matter accumulation in rice seedling （g·100株-1）

2.3 化控劑對水稻苗床土壤酶活性及土壤養(yǎng)分含量的影響

2.3.1 對土壤酶活性的影響

化控劑處理顯著提高水稻苗床土壤磷酸酶、土壤脲酶、土壤過氧化氫酶活性。其中三元復配處理效果優(yōu)于單劑處理及二元復配處理，以烯效唑3.125 mg a.i.·kg-1+α-萘乙酸鈉和復硝酚鈉各11.58mg a.i.·kg-1最佳，三種土壤酶活性分別提高42.11%、31.45%和10.73%。隨烯效唑劑量增加，土壤酶活性均顯著降低。表明化控劑以1∶3.7∶3.7比例復配顯著提高土壤酶活性，從而促進秧苗對土壤養(yǎng)分吸收與利用（見表4）。

2.3.2 對土壤養(yǎng)分含量的影響

烯效唑3.125 mg a.i.·kg-1+α-萘乙酸鈉和復硝酚鈉各11.58 mg a.i.·kg-1處理，水稻4葉期土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別降低25.78%、28.55%、21.82%。烯效唑劑量分別為4.17和5.21 mg a.i.·kg-1與α-萘乙酸鈉、復硝酚鈉復配時，土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量均顯著高于對照。說明化控劑最佳劑量三元復配可明顯促進水稻根系土壤養(yǎng)分吸收，促進稻秧生長發(fā)育?；貏舛壬邥r，土壤養(yǎng)分含量呈先降后升趨勢（見表5）。

表4 水稻苗期土壤酶活性Table 4 Soil enzyme activities in rice seedling

表5 水稻苗期土壤養(yǎng)分含量Table 5 Soil nutrient content in rice seedling

續(xù)表

3 討 論

已有研究表明，秧苗纖細或過高加大機插生產難度，易導致水稻生育后期出現(xiàn)倒伏，不利于機械化收獲，并嚴重影響稻米品質和產量[15]。水稻壯秧劑應用在促進根系生長、提高秧苗素質和抗逆性及對養(yǎng)分的吸收利用等方面發(fā)揮重要作用[16]，但僅限于解決水稻苗期病害和滿足養(yǎng)分需要，生產中苗床水分和溫度管理不當易出現(xiàn)水稻秧苗徒長、根系不發(fā)達等問題。目前已明確烯效唑、萘乙酸可有效促進根系生長、提高水稻幼苗根冠比，復硝酚鈉浸種顯著提高秧苗干物質積累、根系活力及壯苗指數[17]，α-萘乙酸鈉與復硝酚鈉復配后植株莖粗有明顯促進效果[18]。但目前國內外關于烯效唑、α-萘乙酸鈉、復硝酚鈉三種化控劑最佳比例復配并應用于水稻秧田土壤處理的研究鮮有報道，且施用方法也僅限于明確單劑噴施或浸種處理[19]。SOD、POD清除活性氧自由基，降低逆境對膜結構傷害，直接反映植株抗逆性。MDA是膜脂過氧化產物，反映生物膜受傷害水平。目前已明確烯效唑、吲哚丁酸和α-萘乙酸可通過增強低溫下幼苗抗逆酶活性，提高脯氨酸含量，降低MDA含量，提高幼苗抗逆性[20]，但合理復配發(fā)揮聯(lián)合作用效果目前尚不明確。本試驗分別對烯效唑、α-萘乙酸鈉、復硝酚鈉作單劑和復配土壤處理，當3種藥劑以最佳比例1∶3.7∶3.7復配施用時，即烯效唑3.125 mg a.i.·kg-1、α-萘乙酸鈉、復硝酚鈉各11.58 mg a.i.·kg-1，作用效果優(yōu)于二元復配及單劑處理，降低水稻株高，防止秧苗徒長，促進根系發(fā)育，表現(xiàn)3種化控劑聯(lián)合增效作用。提高SOD、POD酶活性，降低MDA含量，說明3種化控劑結合可穩(wěn)定細胞膜結構，減輕膜受傷害程度，在提高水稻秧苗對低溫冷害和病害抗性方面發(fā)揮重要作用。

崔向超等研究表明，1.8%復硝酚鈉稀釋液處理番茄幼苗，有效提高土壤堿性磷酸酶活性[21]。卜令鐸等發(fā)現(xiàn)，復硝酚鈉灌根處理提升土壤養(yǎng)分吸收率，土壤氮、磷、鉀利用率顯著提高20%～50%[22]。土壤酶活是反映土壤生物化學動向和強度的重要指標。土壤脲酶可將尿素水解為氨和CO2，土壤磷酸酶影響土壤磷素轉化方向，土壤過氧化氫酶則降低過氧化氫對植物毒害。目前關于烯效唑、α-萘乙酸鈉、復硝酚鈉對水稻苗床土壤酶活性及土壤養(yǎng)分含量的報道較少。本試驗研究表明，當烯效唑、α-萘乙酸鈉、復硝酚鈉以最佳比例1∶3.7∶3.7復配施用時，水稻土壤磷酸酶、脲酶、過氧化氫酶活性升高、養(yǎng)分含量降低，化控劑改變土壤微生物數量及土壤呼吸強度，改善土壤性狀，土壤酶活性增加使營養(yǎng)物質分解、釋放速度加快，促進水稻根系對土壤堿解氮、速效磷、速效鉀吸收利用，降低土壤中N、P、K含量。水稻秧苗吸收利用養(yǎng)分能力增強，對提高秧苗生長量、促進形成壯苗發(fā)揮重要作用。本研究3種化控劑以最佳比例復配混土施用后，通過相互協(xié)調作用，共同調控內源激素含量及分布，提高細胞活力，降低水稻株高、防止秧苗徒長，促進根系生長，增加水稻秧苗莖基部寬度及根系干物質積累，提高抗逆酶及土壤酶活性。3種化控劑復配，對培育水稻壯秧、提高水稻秧苗素質及抗逆境能力具有重要作用，為水稻生產提高單產水平奠定基礎。

4 結 論

烯效唑與α-萘乙酸鈉、復硝酚鈉以1∶3.7∶3.7三元復配土壤處理具有優(yōu)良效果，最適施用劑量為：烯效唑 3.125 mg a.i.·kg-1、α-萘乙酸鈉11.58 mg a.i.·kg-1，復硝酚鈉 11.58 mg a.i.·kg-1，可有效控制水稻株高，增加秧苗莖基部寬度，促進根系生長和干物質積累，顯著提高葉片中SOD、POD含量，降低MDA含量，土壤脲酶、磷酸酶和過氧化氫酶活性增加，降低土壤中堿解氮、速效磷、速效鉀含量，對培育水稻壯苗發(fā)揮重要作用。