?块根膨大期施用激素对木薯GR4农艺性状和产量的影响?

2020-05-06段元杰杨玉皎孟富宣刘海刚黄洁魏云霞

湖南农业科学 2020年2期

段元杰杨玉皎孟富宣刘海刚黄洁魏云霞

摘要：为了揭示木薯品种桂热4号（GR4）块根膨大期一次性施入外源激素对农艺性状和产量指标的影响，试验设置了以外源激素（多效唑、赤霉素、矮壮素和2，4-D）为主处理，施用方式（浇施、喷施）为副处理的裂区试验，对比分析了各处理木薯生长和产量状况。结果表明：施用多效唑、矮壮素和2，4-D同时限制了地上茎叶生物量和地下薯块产量增加，叶面喷施赤霉素可明显增加茎叶生物量和薯块产量，外源激素能在一定程度上调节同化物的合成分配，但增产的根本首先在于增加整株的光合同化产物总量。GR4块根膨大期一次性喷施赤霉素操作成本低，增产明显，可以作为一项增产增收的技术运用。

关键词：木薯;外源激素;GR4;农艺性状;产量

中图分类号：S533 文献标识码：A文章编号：1006-060X（2020）02-0015-04

Abstract： In order to reveal the effect of one-off application of exogenous hormones on agronomic characteristics and yield indices of cassava GR4 in the root expansion period， a split area experiment was set up， in which the exogenous hormones （PP333， GA， CCC and 2，4-D） were the main treatments and the application methods （watering and spraying） were the secondary treatments. The results showed that the treatment of PP333， CCC and 2，4-D restricted the increases of biomass in leaves and stems and tuber root yield. Spraying GA on the leaf promoted the increases of biomass and tuber yield significantly. This study shows that exogenous hormones can regulate the synthesis and distribution of photoassimilates， but the essence of increasing production is to increase the total assimilation products. Spraying GA once in the period of tuber root expansion is low cost， which can be used as a technique to increase production and income.

Key words： cassava （Manihot esculenta Crantz）; exogenous hormones; GR4; agronomic characteristics; yield

木薯（Manihot esculenta Crantz）是大戟科（Euphor-

biaceae）木薯属（Manihot）植物，耐贫瘠、干旱，粗生易种，广泛分布于热带、亚热带地區，我国广东、广西、海南、福建、江西、云南、贵州等地均有栽培[1]。木薯块根淀粉含量丰富，鲜薯淀粉含量20%～40%，干物质淀粉含量80%以上，有“地下粮仓”和“淀粉之王”的美称[2]，是世界第六大粮食作物[3]，同时也被作为新兴的能源作物广泛开发利用[4]。茎叶干物质中粗蛋白含量20.6%～33.64%，必需氨基酸含量较高，维生素、大量元素和微量元素含量丰富，是理想的禽畜饲料来源[5]。

植物根茎叶的生长发育过程受许多因素影响，内源激素是主要的影响因素之一。植物内源激素通过调节能量、物质转化来影响同化物的运输和分配[6];施用外源激素可以引起植物内源激素种类、含量的显著变化，从而影响植株生长发育，最终表现在产量和质量上[7]。近年来，施用外源激素增产增收的做法逐渐被认可，在许多作物上取得了较好经济效益。杨建昌等[8]在水稻齐穗期用吲哚乙酸、赤霉素、6-苄氨基嘌呤和激动素处理叶片和谷穗，发现几种处理方式均有利于单株产量提高，增产方式由于处理部位不同存在差异，处理叶片的结实率较高，处理穗子的粒重增加显著。刘秀杰[9]比较了叶面喷施烯效唑、矮壮素及膨大素对马铃薯扦插苗生长和产量的影响，发现3种植物生长调节剂对马铃薯扦插苗均有控制植株生长、增加种薯产量的作用。周月英等[10]研究了在甘薯叶面喷施植物动力2003和天然芸苔素对产量的影响，结果表明两种激素都有明显的增产效果，植物动力2003的增产增收效果更好，甘薯鲜产增加35.4%。

木薯在块根膨大期植株生长旺盛，茎叶生长量较大，叶量达到整个生长期最高峰，块根膨大生长迅速，是木薯产量形成的重要时期[11]。笔者以农艺性状和丰产性较好的GR4为材料，在块根膨大期采用多效唑、赤霉素、矮壮素和2， 4-D进行浇施和叶面喷施处理，综合比较不同外源激素调控处理对木薯农艺性状和产量的影响，为探索外源激素在木薯高产栽培上的推广应用提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于云南省农业科学院热区生态农业研究所苴林基地（101°49′E，25°51′N），海拔1 120 m，属典型的干热河谷气候，干燥炎热，光热资源比较充足。年均温21.7℃，最高气温42℃，最低气温4℃，年平均降雨632.47 mm，年平均蒸发量3 911.2 mm，年平均空气湿度56.14%，年平均干燥度2.8，试验地土壤类型为沙壤土，pH值为5.53，有机质含量3.86 g/kg，

全氮含量0.054%，全磷含量90 mg/kg，全钾含量0.884%。

1.2 供试材料

试验用木薯品种为桂热4号（GR4），种茎是当天收获的达到300 d生育期的老熟种茎，挑选长势基本一致的中下部茎径20～26 mm老熟茎段，锯成长约15.0 cm、有5～8个芽眼的茎段备用。

1.3 试验方法

试验设置外源激素和施用方式2个因素。外源激素设置30 mg/L多效唑（P）、50 mg/L赤霉素（G）、100 g/L矮壮素（C）、50 mg/L 2， 4-D（A）4种处理，施用方式处理下设置根部浇施和叶面喷施2种处理，以清水处理作为对照（CK）。每个处理设3个小区，每个小区种植5行，每行7株，共35株，株行距0.8 m×1.0 m，随机区组排列，芽眼向上朝北45°角倾斜种植种茎，入土12 cm，露出3 cm。种植后140 d（块根膨大期）左右，在无风的天气，17：00按设定小区进行外源激素处理，浇施剂量为500 mL/株，于根部15 cm范围内缓缓浇入;喷施用背负式自动喷雾器喷雾，剂量以叶面充分湿润、药液开始下滴为止。

用内镶贴片式滴灌带灌溉，种植后2个月第一次除草并在茎干基部10 cm范围内穴施尿素900 kg/hm2;种植后4个月第二次除草，同时穴施复合肥750 kg/hm2，施肥方法同上，种植11个月后收获。

1.4 测定项目及方法

收获时参照木薯种质资源描述规范[12]调查，各小区随机抽取4株木薯，测量株高、茎径、鲜薯条数等农艺性状，全部收获后统计鲜茎叶重（除薯块外的茎叶和纤维根鲜重）、鲜薯重（薯块鲜重）等产量指标，并计算收获指数、薯干率（DMC）、鲜薯粗淀粉含量（SC）、薯干产量和淀粉产量[13]等指标（以上所有测量只针对除边行以外的内部15株木薯进行）。计算公式（1）（2）（3）（4）（5）如下。

W1表示随机抽取的接近但不大于5 kg的鲜薯在空气中的质量，W2表示抽取称重木薯在水中的质量。

1.5 数据处理

用Excel对各小区试验数据进行统计分析，用DPS

统计软件进行方差分析，采用LSD法检验差异显著性。

2 结果与分析

2.1 施用激素对木薯GR4农艺性状的影响

由表1可知，在GR4薯块膨大期施用不同的外源激素、同一种外源激素以不同的方式施用对农艺性状影响显著。叶面喷施赤霉素（G）的株高为233.83 cm、鲜薯条数为10.08条，分别比CK增长6.81%和16.26%，茎径比CK增长了4.65%，说明叶面喷施赤霉素（G）促进了木薯地上部分茎干伸长生长、茎干增粗和植株贮藏根的形成。根部浇施赤霉素（G）不利于木薯农艺性指标增长，株高和茎径分别比CK减小16.41%和9.39%，鲜薯条数与CK相比差异不显著。施用多效唑（P）、矮壮素（C）和2， 4-D（A）的处理茎径均高于CK，都有利于茎径的增粗，浇施2， 4-D（A）的茎径达最大值，为28.27 mm，比CK增长了10.56%，喷施矮壮素（C）次之，比对照增长了8.60%。各激素对株高的矮化效果，浇施条件下依次为G>P>C >A，喷施条件下依次为P>C>A>G，总体（浇施和喷施的平均值）为P>G>C>A。其中，以浇施G矮化效果最大，为183.00 cm，浇施P次之，为185.00 cm。这说明激素浇施和多效唑更有利于矮化植株。

2.2 施用激素对木薯GR4产量的影响

由表2可知，单株鲜薯条数、单株鲜茎叶重和公顷鲜茎叶重在各处理之间存在显著性差异，薯块产量、淀粉产量和收获指数在不同处理之间的差异均不显著。试验地处极端干热地区，单株鲜薯重、公顷鲜薯重、公顷薯干产量和公顷淀粉产量指标在不同激素处理的重复之间差异较大，各重复之间差异明显，但各处理之间的差异均未达显著水平。对4种激素不同施用方式的比较发现，多效唑（P）和赤霉素（G）喷施对木薯地上生物量和地下薯块、淀粉产量的增产效果优于浇施，其中喷施赤霉素（G）的鲜茎叶产量显著高于浇施。矮壮素（C）和2， 4-D（A）则表现出浇施对木薯地上生物量和地下薯块、淀粉产量的增产效果优于喷施，收获指数喷施优于浇施。喷施赤霉素（G）的单株鲜薯条数、单株鲜茎叶重、单株鲜薯重、单位面积鲜茎叶重、鲜薯重、薯干重、淀粉重均达最大值，分别比CK增长了16.26%、7.58%、5.76%、7.38%、5.91%、10.32%和15.17%，说明叶面喷施赤霉素（G）能够促进木薯地上部分生物量增加和地下薯块增产增收。浇施多效唑（P）的单株鲜薯条数、单株鲜茎叶重、单株鲜薯重、单位面积的鲜茎叶重、鲜薯重、薯干重、淀粉重均达最小值，分别比CK减小21.22%、26.54%、22.48%、38.49%、22.38%、22.13%和21.90%，其中单株鲜茎叶重和公顷鲜茎叶重显著小于CK，表明浇施多效唑（P）抑制了木薯地上部分茎叶和地下薯块生长。

3 结论与讨论

木薯GR4在种植后140 d左右进入块根膨大期，此时正值茎叶生长高峰，茎叶徒长消耗大量养分，地下薯块迅速膨大也需要源源不断地供给养分，运用外源激素调控木薯地上茎叶和地下根系的生长发育对获得高产具有重要意义。

外源植物激素浇施到土壤中，只有少部分直接接触到根系表面，大部分在土壤中横向、纵向扩散，受土壤胶粒吸附、淋失和微生物分解等影响[14]，移动性差，难分解的激素表现出起作用慢，持续时间长;容易流动，容易被土壤微生物分解的激素表现出作用时间比较短甚至没有明显表现，叶面喷施外源激素直接接触叶片，吸收和作用时间较快，叶片承载激素的量有限，一次性喷施后植株实际处理激素的量可能远小于浇灌所用量，同样会出现作用持续时间短的现象。这在短期内植株生长的差异明显，但这种差异会随着生长时间的延长而减弱，甚至消失。試验中激素施用后2个月可以明显观察到施用多效唑和矮壮素的处理株高增长缓慢，茎径增粗迅速，喷施赤霉素的处理茎干伸长较快，枝叶增多，长势旺盛，到次年2月采收时不同处理间差异变小，农艺性状指标趋同。在外源激素促进植株地上部分旺长的作用消失之后植株

继续生长，施用激素促进生长、长势旺盛的植株和没有施用激素的植株与施用激素抑制生长、长势较弱的植株相比，地上部分生物量有更高的起点，在同样的条件下单株光合同化产物绝对值大，为茎叶和块根的生长奠定了良好的物质基础，随着生长时间的延长就会表现出试验中喷施赤霉素处理的株高、地上茎叶产量、地下薯块产量均高于施用多效唑和矮壮素处理的现象。

多效唑能被植物各个部位吸收，移动性较差，吸收后主要是通过木质部向上和横向运输至新发枝梢，在土壤中不易被分解，效用持续时间较长，叶面喷施比浇施起作用的时间快但效用持续时间短[15-16]。试验中浇施多效唑的株高和地上部分产量小于喷施处理与前人的研究相符[17-19]，但浇施处理的地下部分没有积累更多的产量，可能是由于浇施长时间限制了茎叶的生长，光合面积减小，茎叶向块根转运的养分少导致的。赤霉素在植物体内的运输没有极性，可以双向运输[20]，在促进植物生长上不存在超最适浓度的抑制作用[21]，外源添加赤霉素具有促进植株地上部分的生长，抑制或延缓块茎的形成的作用[22-23]。但试验中浇施赤霉素却表现出同时抑制木薯植株地上部分和块茎生长的现象，这可能是由于施用的方式和时间的不同所致，关于根部浇施赤霉素对植株地上部分生长和块根发育过程中的生理作用尚需深入研究。矮壮素是一种水溶性抑制剂，浇施不易被土壤固定，喷施对叶面覆蜡质的植物药效减弱，在土壤中容易被微生物分解[24-25]。矮壮素可以由植物的叶、嫩枝、芽、根系吸收[26]，具有提高根系吸水能力和叶片同化能力，促使更多的同化产物向根部运输的作用[27]。试验中浇施矮壮素的矮化效果比喷施好，浇施处理地上茎叶产量和地下薯块产量更高，这可能是由于浇施吸收激素更多，更大程度上促进木薯根系吸水抗旱（试验地干旱炎热，气候恶劣），有利于分支和叶片生长，为根系储存同化物奠定了更好的基础。

综上所述，在GR4木薯块根膨大期一次性施用外源激素具有一定的促进光合产物合成和调节同化物分配的作用，但从采收时的产量调查分析来看，促进增产增收的根本在于先促进植株地上生物量的增加，为累积光合产物打好基础。试验中块根膨大期叶面喷施赤霉素最有利于木薯地上部分生物量和地下薯块产量增加，操作成本较小，可以作为一项增产技术推广使用。下一步应该结合木薯生长发育时期，外源激素种类、施用方式、施用浓度等对植株的生理生化响

应进行研究，更准确把握外源激素的作用机制，更大发挥外源激素对木薯增产作用，为生产实践提供指导服务。

参考文献：

[1] 姬卿，傅国华，闵义. 我国木薯种植的发展及未来总产预测与市场需求趋势[J]. 贵州农业科学，2015（3）：62-66.

[2] 张鹏，安冬，马秋香，等. 木薯分子育种中若干基本科学问题的思考与研究进展[J]. 中国科学：生命科学，2013，43（12）：1082-1089.

[3] 韦本辉. 中国木薯栽培技术与产业发展[M]. 北京：中国农业出版社， 2008.

[4] 袁展汽，肖运萍，刘仁根，等. 江西种植能源作物木薯的优势条件及发展对策[J]. 中国农学通报， 2010， 26（14）：396-399.

[5] Castellanos R，Altamirano S B，Moretti R H. Nutritional characteristics of Cassava（Manihot esculenta Crantz） leaf protein concentrates obtained by ultrafiltration and acidic thermocoagulation[J]. Plant Foods for Human Nutrition，1994， 45（4）：357-363.

[6] Dulin A F.Peculiarities of energy exchange in detached barley leaves enriched by phytohormones[J].Biologicheskie Nauki，1976（10）：94-98.

[7] 段娜，贾玉奎，徐军，等. 植物内源激素研究进展[J]. 中国农学通报，2015，31（2）：159-165.

[8] 杨建昌，王志琴，朱庆森. 外源植物激素对水稻光合能力与产量的影响[J]. 江苏农学院学报，1995，16（1）：27-31.

[9] 刘秀杰. 植物生长调节剂对马铃薯种薯繁育的影响[J]. 黑龙江农业科学，2011（3）：45-46.

[10] 周月英，郑华，刘利华，等. 两种激素对甘薯经济性状及产量效益的影响[J]. 湖南农业科学，2000（3）：19-20.

[11] 姚一华，蒋强，董蒙蒙，等. 不同施氮水平对块根膨大期木薯叶片光合特性的影响[J]. 西南农业学报，2017，30（7）：1516-1521.

[12] 李开绵. 热带经济作物种质资源描述规范[M]. 北京：中国农业出版社，2005.

[13] NY/T2446—2013，热带作物品种区域试验技术规程[S]..

[14] 徐瑞薇，胡钦红，靳伟，等. 多效唑在土壤中降解、吸附和淋溶作用[J]. 环境化学，1994，13（1）：53-59.

[15] 刘会宁，朱建强. 多效唑作用机理及在落叶果树上的应用[J]. 湖北农学院学报，2001（1）：80-84.

[16] 倪竹如，刘智宏，张百寿，等. 多效唑在柑桔上的吸收与运转研究[J]. 浙江农业学报，1992，4（4）：169-173.

[17] 甄俊乔，甄红丽. 矮壮素对大丽花生长发育的影响[J]. 河北农业科学，2011，15（5）：20-22.