几种植物生长调节剂对春谷生长发育及产量的影响

常 乐，王丽霞 ，郭二虎，张艾英

（1. 长治职业技术学院，山西 长治 046000；2. 山西农业大学山西省农业科学院谷子研究所，山西 长治 046000）

0 引言

【研究意义】谷子Setariatalica（L.）Beauv.起源于中国，具有高效利用水分、营养丰富且成分均衡、粮饲兼用等特征，是水资源匮乏时的战略贮备作物，同时也是膳食结构调整、平衡营养的特色杂粮作物之一[1−5]。随着农业产业结构调整和人民生活水平的提高，谷子需求量不断增加，近年来种植面积逐渐扩大[6−10]，规模种植效益凸显[11]。与玉米、小麦等大宗作物相比，谷子生产过程机械化程度还不高，离艺机一体化、全程机械化等目标还有较大差距[12−15]。因此，降低谷子主栽品种株高且不减产是实现谷子生产艺机一体化、全程机械化首先要克服的难题，而应用化控手段是降低作物株高的重要方法。因此，研究植物生长调节剂在谷子生产上的应用及调控机理，对提高谷子机械化程度具有重要意义。【前人研究进展】前人对植物生长调节剂在水稻、玉米、小麦等作物上的应用进行了大量研究，在提高作物品质、产量，以及在矮化植株、生根壮苗、增强抗倒伏能力、调节开花结实时间等方面取得了诸多成果[16−22]。目前，植物生长调节剂在谷子的应用研究主要集中在杂交谷和夏谷。麻慧芳等[23]研究表明，植物生长调节剂和叶面肥可以解决谷子生产上遇到的早衰问题，特别是对现在大面积推广的杂交谷子效果更好。夏雪岩等[24]筛选了适合谷子杂交种防早衰的植物生长调节剂和叶面肥。【本研究切入点】春谷株高较夏谷高，抗倒伏能力弱，农机农艺配套集成的难度相对更高；有关植物生长调节剂在春谷上的应用研究少见报道，特别是在山西长治地区谷子上的相关研究还未见报道。【拟解决的关键问题】探讨5种植物生长调节剂对春谷生长发育和产量的影响，筛选适当的植物生长调节剂及喷施时期，旨在为谷子生产中农机农艺配套集成技术提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试春谷品种为长生07。试验地点在山西省长治市壶关县西庄村，前茬玉米。供试药剂、成分和生产厂家见表1。

1.2 试验方法

分别于2016年、2017年的5月中旬播种。间苗定苗后，分别于拔节前（苗期）和拔节初期（拔节期）喷施各药剂和清水对照。随机区组设计，各小区7行、行长3.5 m、行距0.4 cm，面积9.8 m2，3次重复。药剂使用剂量按生产厂家推荐配比。田间管理同常规。

1.3 测定项目

1.3.1 农艺性状调查与小区测产 在春谷灌浆期、成熟期，各小区在中间行约1 m长中取均匀一致的5个单株，调查农艺性状，将各营养器官分开，称量鲜重；于烘箱105 ℃杀青30 min后调至80 ℃烘干，至恒重后称量干重。于成熟期，去边行后取中间6 m2（3 m×2 m）的谷穗，测小区产量，折算每公顷产量。

1.3.2 SPAD值和光合速率测定 春谷抽穗后，各处理选长势均匀的5株挂标签。用叶绿素测定仪SPAD-502测倒二叶叶绿素含量（SPAD值），各叶取10个点测定，取平均值。开花后，取倒二叶用美国产CIRAS-2型光合速率仪测定净光合速率（net photosynthetic rate, Pn），取平均值。

1.4 数据分析

数据处理用SPSS19.0统计分析软件进行方差分析和差异显著性检验，采用Excel 2003作图。

表 1 试验用药剂Table 1 PGRs used in experimentation

2 结果与分析

2.1 植物生长调节剂对春谷主要农艺性状的影响

对株高的影响：由表2可见，除C处理能使植株略增加株高外，其他处理均不同程度使植株矮化。其中：除E处理外，其他药剂处理在苗期施药对植株矮化的效果均优于在拔节期施药。D处理矮化效果最显著，在苗期和拔节期施用矮壮素的处理，株高分别降低8.16%和5.34%，均比CK显著变矮（P＜0.05）。

表 2 不同处理施药后春谷植株农艺性状比较Table 2 Agronomic characteristics of plants sprayed by PGRs

对茎粗的影响：与CK相比，除C处理外，其余药剂处理的鞘茎均有不同程度增粗。E处理于拔节期施药的茎粗比CK增加5.38%（P＜0.05），效果好于苗期施药（+2.82%）；其余药剂处理均为苗期施药比拔节期施药效果更佳，其中：苗期喷施矮壮素（D处理）的效果最好，茎粗为8.32 cm，比CK处理增加6.67%，差异显著（P＜0.05），其余药剂处理的茎粗与CK处理差异均不显著。

对次生根数的影响：与CK相比，B处理和D处理苗期施药的次生根数显著增多（P＜0.05），其余各药剂处理苗期施药的次生根数也有不同程度增多，但差异不显著；E处理和D处理拔节期施药的次生根数显著增多（P＜0.05），其余药剂处理拔节期施药的次生根数有所减少，其中A处理与CK相比显著减少（P＜0.05），其他处理差异不显著。

对根干重的影响：苗期施药的各药剂处理，根干重均有不同程度增加，B处理、C处理、D处理、A处理的根干重均比CK显著增加（P＜0.05）；拔节期喷药的各药剂处理，除D处理（差异不显著）外，其余药剂处理的根干重均不同程度增加，其中E处理、B处理、C处理与CK差异均达显著水平（P＜0.05）。

综上结果，苗期施用缩节胺（A）、多效唑（B）、矮壮素（D）对植株矮化、鞘茎增粗效果均优于拔节期施药。其中矮壮素（D）矮化效果最好。乙烯利（E）于拔节期施用，鞘茎增粗效果优于苗期施药。苗期施用多效唑（B）、矮壮素（D），次生根数显著增多。拔节期施用矮壮素（D）和乙烯利（E），次数根数显著增多。无论是苗期还是拔节期施用多效唑（B）、矮壮素（D）、乙烯利（E），都能使根干重显著增加，缩节胺（A）仅在苗期施用使根干重显著增加。

2.2 不同处理对春谷干物质积累的影响

由表3可见，苗期施药，不同处理地上部干物质积累量高低顺序为：B、A、D、C、CK、E。其中，A处理和B处理地上部干物质总量相近，分别为52.57 g和52.84 g，分别较CK增加4.70%和5.24%。其中，A处理和B处理的穗干重分别为28.50 g和28.21 g，分别较CK增加8.12%和7.02%，有显著差异（P＜0.05）。B处理的叶干重为9.47 g，较CK增加22.04%，B处理的叶干重与其他处理均有显著差异（P＜0.05）。B处理的鞘干重为4.51 g，较CK增加14.18%，有显著性差异（P＜0.05）。各处理的茎干重与CK均无显著差异。

表 3 不同处理对春谷干物质积累的影响Table 3 Effect of spraying PGRs on dry matter accumulation in millet plants

拔节期施药，不同处理地上部干物质积累量高低顺序为：E、B、A、CK、D、C。其中，E处理的地上部干物质总量为54.50 g，较CK增加8.54%，差异显著（P＜0.05）。E处理和A处理的穗干重相近，分别为28.61 g和28.29 g，分别较CK增加8.54%和7.32%，有显著差异（P＜0.05）。E处理的叶干重为8.73 g，较CK增加12.5%，有显著差异（P＜0.05）；鞘干重为4.25 g，较CK增加7.59%，差异显著（P＜0.05）。各处理茎干重均无显著差异。

综上结果，苗期施用缩节胺（A）、多效唑（B），能显著提高植株穗干重和地上部干物质积累量。苗期施用多效唑（B）能显著提高叶干重，苗期施用各药剂对茎干重影响不大。拔节期施用乙烯利（E），植株穗干重、叶干重、鞘干重及地上部干物质积累量均显著提高；施用缩节胺（A）亦可显著提高穗干重；拔节期施用各药剂对茎干重影响不大。

2.3 不同处理对春谷产量及产量构成因素的影响

对产量的影响：由表 4、5可知，2016年和2017年两年的产量略有差别，但规律一致，苗期施药比拔节期施药对春谷产量的影响更大。苗期施药，2016年各处理春谷产量依次为A、B、D、C、CK、E，除E处理产量略有降低但未至显著水平外，其余处理均增产，其中：A处理和B处理分别较CK增产13.46%和10.38%，差异均达显著水平（P＜0.05）。2017年各药剂处理均较CK增产，产量依次为B、A、D、C、E、CK，其中：B处理、A处理和D处理分别较CK增产10.71%、5.93%和5.67%，差异均达显著水平（P＜0.05）。拔节期施药，两年各处理春谷产量顺序表现不完全一致，但均以E处理最高、C处理最低，2016年和2017年E处理分别较CK增产8.76%和7.59%，C处理分别较CK减产7.98%和6.19%，差异均达显著水平（P＜0.05）。综上结果，苗期喷施不同的植物生长调节剂，除乙烯利（E）外，其余各药剂均能起到增产作用，其中多效唑（B）和缩节胺（A）增产效果最佳；而拔节期喷施乙烯利（E）增产效果最佳。

苗期施药对穗重、穗粒重的影响：2016年除E处理的穗重、穗粒重较CK有所降低（P＞0.05）外，其余各药剂处理的穗重、穗粒重均有增加，其中：A处理和B处理的穗重分别较CK增加12.8%和7.82%，差异显著（P＜0.05）；穗粒重分别较CK增加13.46%和10.38%，差异显著（P＜0.05）。2017年施药，除E处理的穗重较CK略降低外，其余药剂处理的穗重、穗粒重均有增加，其中：B处理的穗重、穗粒重分别较CK增加11.21%、10.71%，差异显著（P＜0.05）；D处理的穗重较CK增加8.24%，差异显著（P＜0.05）。

表 4 2016年不同处理对春谷产量及产量构成因素的影响Table 4 Effects of spraying PGRs on millet yield and yield factors in 2016

表 5 2017年不同处理对春谷产量及产量构成因素的影响Table 5 Effects of spraying PGRs on millet yield and yield factors in 2017

拔节期施药对穗重、穗粒重的影响：除C处理和D处理的穗重、穗粒重均有所降低外，其余药剂处理均有增加，其中：2016年，E处理的穗重、穗粒重分别较CK增加7.7%、8.76%，差异显著（P＜0.05）；2017年，E处理的穗重、穗粒重分别较CK增加7.76%、7.59%，差异显著（P＜0.05）。

对出谷率的影响：不同时期喷施不同药剂后出谷率略有增减，但均未达显著水平。2016年的出谷率（84.11%～86.68%）与2017年（69.71%～74.16%）相差较大。这与2017年灌浆后期雨水较多影响灌浆，导致秕籽较多有关。

2.4 不同处理对春谷灌浆期叶绿素SPAD值的影响

由图1可见，与CK相比，除C处理和E处理有所降低外，其他药剂处理的叶绿素含量均有不同程度提高。其中：苗期施药，B处理的SPAD值最高，为64.3，较CK增加5.76%，差异显著（P＜0.05）；D处理（62.7）和A处理（62.1）分别较CK增加3.13%和2.14%，差异不显著。拔节期施药，D处理的SPAD值最高，为63.2，较对照增加3.95%，差异显著（P＜0.05）；A处理（62.0）和B处理（61.3）分别较CK增加1.97%和0.82%，差异均不显著。综上结果，无论是苗期还是拔节期施用多效唑（B）、矮壮素（D）、缩节胺（A），都有增加春谷叶片叶绿素含量的作用。

2.5 不同处理对春谷光合作用的影响

由图2可见，与CK相比，除C处理和E处理的叶片净光合速率（Pn）降低外，其他药剂处理不同程度提高。其中：苗期施药，D处理和A处理的净光合速率分别为18.20 μmol·m−2·s−1和17.46 μmol·m−2·s−1，分别比CK提高16.07%和11.35%，差异显著（P＜0.05）；B处理（16.32 μmol·m−2·s−1）较CK提高4.08%，C处理（13.76 μmol·m−2·s−1）较CK降低12.24%，差异显著（P＜0.05）；其他药剂处理与CK差异不显著。拔节期施药，D处理的净光合速率最高，为18.04 μmol·m−2·s−1，较CK增 加15.05%，差 异 显 著（P＜0.05）；其他药剂处理与CK差异均不显著。从本试验结果来看，无论是苗期还是拔节期，施用多效唑（B）、矮壮素（D）、缩节胺（A），对春谷叶片光合作用都有促进作用。

3 讨论与结论

植物生长调节剂对植株生长发育的每个环节，如光合作用、呼吸作用、物质吸收与运转等都有影响，且药剂用量小、见效快、效益高、残毒少[25−26]。本研究分析了在春谷发育不同时期，喷施缩节胺、多效唑、矮壮素、乙烯利、赤霉酸等5种植物生长调节剂后，对其叶绿素、光合速率、干物质积累、农艺性状、产量等指标的影响，探讨不同植物生长调节剂应用于春谷生产的效果。

苗期喷施矮壮素可显著降低株高（−8.16%），增加茎粗（+6.67%）、次生根数（+18.18%），提高抗倒伏能力；亦能增加叶片叶绿素含量（+3.13%），提高净光合效率（+16.07%），为植株提供更多的同化物，达到增产效果。这与夏雪岩[24]的研究结果一致。对于春谷而言，在苗期喷施矮壮素比在拔节期效果更好。这与夏雪岩[27]等在夏谷拔节初期喷施效果更好的研究结果正好相反。究其原因可能是春谷与夏谷播种时间不同，药剂作用于生长锥的时间不同。春谷播种早，苗期持续时间长，小苗时喷药对生长锥的作用时间长。而夏谷的播种期正值夏季高温高湿时节，谷苗生长快、苗期短，因此在拔节期喷施药剂作用于生长锥的时间长于苗期。春谷在拔节期喷施矮壮素，虽对一些农艺性状、光合特性指标有提高作用，但穗重、穗粒重明显减少，影响穗发育，造成减产。

从多效唑对植株生长的抑制作用看，苗期、拔节期喷施多效唑后，株高分别比对照降低4.19%、2.24%；茎粗分别比对照增加5.00%、3.21%，具有提高抗倒伏能力的作用。这与聂荫恩[28]结论一致。苗期喷药能显著增加21.21%的次生根数，苗期、拔节期喷施显著增加34.3%、30.4%的根重。苗期喷施亦可显著增加地上部干重5.24%，显著增加叶、鞘干重（22.04%、14.08%）。从各项结果来看，苗期喷施多效唑的影响均比拔节期更大。

缩节胺也能起到降低株高增加茎粗的作用，但相比多效唑来说效果更弱。苗期、拔节期喷施缩节胺后，株高仅比对照降低2.31%、0.79%；苗期处理茎粗增加4.1%，拔节期处理仅增加1.67%。这与庄云等[29]、雒景吾[30]的研究结果一致。

拔节期喷施乙烯利相比苗期施用，植株矮化效果更好，茎粗较对照显著增加（5.38%），次生根数显著增加（21.21%），根重显著增加（39.6%），穗干重和地上部干重均显著增加8.54%，但叶绿素含量和净光合速率均降低。说明乙烯利有促进叶片衰老和籽粒催熟作用。针对目前谷子机械化收割，存在收获时叶片未黄衰易缠绕，造成收获损失、杂质较多等问题，可考虑在成熟末期喷施乙烯利，使叶片早失绿，促进籽粒成熟，以利于机械化收获。

赤霉酸能使植株株高增加，但不能增加叶片的叶绿素含量和光合速率，这与麻慧芳[23]研究结果一致。从其苗期喷施可使穗重、穗粒重增加，从而达到增产作用看，可考虑将其用于提高杂交种的结实率方向。

本研究仅限于在中晚熟春谷区的试验，某些方面与对夏谷的研究结果差异很大，这可能与春谷和夏谷播种季节不同且属于不同生态区，对药剂的敏感性存在差异有关。本试验仅按推荐量进行，且受试验地安排影响，面积偏小，今后尚须进一步扩大试验面积进行后续试验验证，并期待深入探讨使用时期和剂量的实际效果，以及从SOD、MDA、ROS和可溶性蛋白等生理生化指标的角度进行深入研究。

试验结果表明，中晚熟区春谷可通过在苗期喷施多效唑、矮壮素，或拔节期喷施乙烯利的措施，使现有品种降低株高，增加茎粗，增强抗倒伏能力，实现春谷农艺农机配套，最终实现从种到收全程机械化栽培。