喷施微生物菌肥对广东丝苗香米产量形成及茎鞘物质转运特性的影响

黄琢理，刘栩薇，梁陆欣，郜子峰，付晓萌，廖 荣，王树丽,2，莫钊文,2

(1. 华南农业大学 农学院，广州 510642；2. 农业部华南地区作物栽培科学观测实验站，广州 510642)

香稻因具有独特的香味、高营养价值和优良的品质而备受消费者的青睐[1-2]。香米的市场需求量日益增加，刺激了其种植生产过程对高产和浓香的追求[3]。传统的香稻生产受香稻品种特性和栽培技术等不足的制约，因此，前人在香稻浓香、安全、优质和产量等方面开展了大量研究[4-7]。目前，有关提高香稻产量的研究主要着眼于肥料施用和灌溉方式等农艺措施[8-11]。

微生物菌肥具有有效菌株，能向植物提供养分，促进生长或提高抗性的微生物接种剂，被广泛应用于农业生产中[12]。施用菌肥能促进土壤养分的释放[13]，增加土壤肥料利用率[14]，提高土壤有效菌数量和土壤酶活性[15]，从而改善土壤对作物的养分供应。施用菌肥还能促进作物的根系生长[16]，提高根系活力和抗氧化酶活性，并增加叶片中的叶绿素含量[17]，提高光合效率，从而使作物获得充足的养分并有效地积累光合产物[15,18]，进而提高作物的生物量和产量，相关应用在白菜[14]、生菜[19]、快菜[20]、番茄[21]、黄瓜[15]以及水稻[22]等作物上面已有报道。此外，施用菌肥还能提高稻米的品质和商品价值[23]。

在微生物菌肥影响作物产量形成的相关研究中，前人多采用土壤施用方式，且未深入分析作物产量形成的物质积累与分配基础。本研究以广东丝苗香米的代表性品种‘美香占2号’和‘象牙香占’为材料开展大田试验，在破口期进行微生物菌肥喷施处理，旨在探究喷施菌肥对丝苗香米产量形成及茎鞘物质转运特性的影响，并筛选出较优的喷施浓度，以期进一步完善香稻的高产栽培技术体系。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试丝苗香米品种为‘美香占2号’和‘象牙香占’，由华南农业大学农学院提供。供试微生物菌肥含有效活菌数≥106cfu·g-1，菌种包括固氮螺菌、根瘤菌、溶磷菌、乳酸杆菌、光合细菌、硝化菌、放线菌和酵母菌等，并含大量元素(氮≥5%、磷≥8%、钾≥9%、钙≥0.17%、镁≥0.42%、硫≥2.46%)，微量元素(铜、硼、锰、锌、铁、钼)以及有机物(芦荟提取物≥5%、腐殖酸≥4.4%、氨基 酸≥5%、蛋白质≥3%)(IBG Ventures(马来西亚)有限责任公司)。

1.2 试验设计

试验于2017年在华南农业大学农场进行，设4个处理，分别为对照(CK)：喷施清水；J1：喷施0.25 g·L-1菌肥；J2：喷施0.50 g·L-1菌肥；J3：喷施1.00 g·L-1菌肥，采用裂区区组排列，小区面积24 m2，重复3次。喷施处理于水稻破口期晴朗无风的下午进行，每隔1 d喷施1次，共3次，菌肥稀释液喷施用量为100 mL·m-2。试验于3月11日播种，播种后22 d按照行距为30 cm，株距为12 cm(每穴4苗)移栽。香稻专用肥用量为750 kg·hm-2[4]，基肥和分蘖肥分别施用 470 kg·hm-2和280 kg·hm-2，各处理病虫草害防治以及灌溉等措施同田间管理。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 干质量和株高的测定 于抽穗期(喷施菌肥处理3 d后)和成熟期，在各小区随机调查50株稻株的有效穗数，根据调查所得的平均有效穗数，随机选取代表性稻株5穴，测量其茎基部到最高穗顶的长度，把植株剪为茎鞘、叶和穗 3 部分，置于105 ℃的鼓风干燥箱中30 min，然后于 65 ℃烘干至恒量后取出并立即称量。

1.3.2 产量及其构成因素的测定 于各小区中使用五点取样法，即划定5块面积为1 m2的收获区域，将此区域的稻株收割脱粒，晒干稻谷后进行称量，测定产量；并随机选取100穴稻株测定有效穗数，基于测定得的平均有效穗数随机选取5穴稻株，收获晒干后考种，测定每穗总粒数、千粒质量和结实率。

1.3.3 茎鞘物质运转特性与收获指数的计算 茎鞘物质运转特性与收获指数的计算参考魏中伟等[24]，根据生物量及产量数据，按如下公式来分析计算收获指数、抽穗后干质量增量、茎鞘物质输出率和茎鞘物质转运率：

收获指数=产量/成熟期地上部干质量

抽穗后干质量增量=成熟期地上部干质量-抽穗期地上部干质量

茎鞘物质输出率=(抽穗期茎鞘干质量-成熟期茎鞘干质量)/抽穗期茎鞘干质量×100%

茎鞘物质转运率=(抽穗期茎鞘干质量-成熟期茎鞘干质量)/籽粒干质量×100%

1.4 数据分析

采用Excel 2016录入与整理数据，并使用Statistix 8.1 和LSD最小显著差数法进行方差分析及多重比较。

2 结果与分析

2.1 喷施微生物菌肥对丝苗香米产量及其构成因素的影响

如表1所示，与对照相比，喷施不同质量浓度的菌肥均增加2种丝苗香米的产量，增幅为 4.74%～ 27.02%，且喷施0.50 g·L-1菌肥的增产效果最优。就‘美香占2号’而言,喷施不同质量浓度的菌肥均显著提升其每穗总粒数，增幅为23.87%～28.00%，但对其有效穗数和结实率的影响不显著；喷施0.25 g·L-1及0.50 g·L-1菌肥则显著增加其千粒质量。可见，喷施菌肥使‘美香占2号’增产的原因可能是显著增加其每穗总粒数和千粒质量。

2.2 喷施微生物菌肥对丝苗香米生物量的影响

如表2所示，在抽穗期的生物量指标中，喷施不同质量浓度的菌肥对2种丝苗香米的茎鞘干质量影响不显著。与对照相比，喷施0.25 g·L-1菌肥显著增加了‘美香占2号’的叶干质量，以及2种丝苗香米的穗干质量和总干质量。与喷施 0.50 g·L-1菌肥相比，喷施0.25 g·L-1菌肥显著提高了‘象牙香占’的叶干质量。这表明喷施 0.25 g·L-1菌肥对抽穗期丝苗香米的生长促进作用为各处理中最优。在成熟期的生物量指标中，与对照相比，喷施0.25 g·L-1菌肥显著增加了2种丝苗香米的株高和‘美香占2号’的茎鞘干质量，而喷施0.50 g·L-1菌肥则显著增加了‘象牙香占’的茎鞘干质量。表明喷施适宜浓度的菌肥有利于促进丝苗香米的成熟期茎鞘干物质积累。喷施不同质量浓度的菌肥对2种丝苗香米的叶干质量、穗干质量和总干质量影响不显著，但均提高了2种丝苗香米的总干质量。

表1 喷施微生物菌肥下丝苗香米产量及其构成因素Table 1 Yield and traitsrelated to yield in fragrant long grain riceunder treatment of microbial fertilizer

注:同一品种不同小写字母表示在0.05水平上差异显著(P<0.05)。下同。

Note:Lower case letters followed by the same cultivar indicate significant difference(P<0.05).The same below.

表2 喷施微生物菌肥下丝苗香米抽穗期和成熟期生物量Table 2 Dry mass of fragrant long grain rice at heading and maturity stages under treatment of microbial fertilizer

2.3 喷施微生物菌肥对丝苗香米收获指数的影响

如图1所示，2种丝苗香米的收获指数在对照和菌肥处理间的差异不显著，但均在喷施0.50 g·L-1菌肥处理下最高，与对照相比分别提高11.63%和15.91%。这表明，与其他处理相比，喷施0.50 g·L-1菌肥在提高丝苗香米生物量的基础上能更有效地增加经济产量。

2.4 喷施微生物菌肥对丝苗香米抽穗后干质量增量的影响

由图2可知，与对照相比，不同质量浓度的菌肥处理均提升‘美香占2号’的抽穗后干质量增量，但并不显著。就‘象牙香占’而言，喷施0.25 g·L-1菌肥对其抽穗后干质量增量无显著影响，而喷施0.50 g·L-1和1.00 g·L-1菌肥均提升其抽穗后干质量增量，增幅分别为41.82%和 63.84%。这表明2种丝苗香米抽穗后的干物质积累对喷施菌肥的响应存在明显差异，而喷施 0.50 g·L-1和1.00 g·L-1菌肥对‘象牙香占’抽穗后的干物质积累有较优的促进效果。

同一品种不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，相同小写字母表示差异不显著(P>0.05)。下图同

Different lowercase letters followed in the same cultivar indicate significant difference(P<0.05)，same lowercase letters indicate no significant difference(P>0.05).The same below

图1 喷施微生物菌肥下丝苗香米收获指数
Fig.1 Harvest index in fragrant long grain rice
under treatment of microbial fertilizer

2.5 喷施微生物菌肥对丝苗香米茎鞘物质输出率及转运率的影响

如图3和4所示，与对照相比，喷施不同浓度的菌肥对‘美香占2号’的茎鞘物质输出率和转运率的影响不显著。就‘象牙香占’而言，与对照相比，喷施0.25 g·L-1菌肥显著增加了其茎鞘物质输出率和转运率，增幅分别为77.94%和 66.71%。喷施0.50 g·L-1菌肥显著提升了其茎鞘物质转运率，增幅为50.37%。而喷施1.00 g·L-1菌肥对其茎鞘物质输出率和转运率无显著影响。可见，喷施适宜质量浓度的菌肥能促进‘象牙香占’茎鞘物质的输出和转运，并在0.25 g·L-1的喷施质量浓度下效果最优。

图2 喷施微生物菌肥下丝苗香米抽穗后干质量增量Fig.2 Dry mass increment of fragrant long grain rice after heading stage under treatment of microbial fertilizer

图3 喷施微生物菌肥下丝苗香米茎鞘物质输出率Fig.3 Output rate of stem and sheath matter in fragrant long grain rice under treatment of microbial fertilizer

图4 喷施微生物菌肥下丝苗香米茎鞘物质转运率Fig.4 Transportation rate of stem and sheath matter in fragrant long grain under treatment of microbial fertilizer application

3 讨 论

已有研究表明，在土壤中单独或复混施用微生物菌肥能使水稻增产[13,22,25]。本研究中，喷施微生物菌肥增加了2种丝苗香米的产量，与史秀宏等[22]的报道一致。就水稻产量构成因素而言，鲁杰等[23]的研究表明，施用微生物菌肥与常规施肥相比降低了有效穗数和每穗总粒数，提高了千粒质量和结实率。史秀宏等[22]的研究表明，施用硅酸盐微生物菌剂提高了每穗总粒数、千粒质量和结实率。喷施0.25 g·L-1和0.50 g·L-1菌肥显著提高了‘美香占2号’千粒质量，与史秀宏等[22]以及鲁杰等[23]的结果一致；而喷施不同质量浓度的菌肥均显著提高了每穗总粒数，这与鲁杰等[23]的结果相反，推测原因为本试验是在常规施肥的基础上喷施菌肥，而鲁杰等[23]的研究比较了减氮处理下喷施菌肥与常规施肥处理间的差异。而对于‘象牙香占’，喷施微生物菌肥对其有效穗数、每穗总粒数、千粒质量和结实率均无显著影响，表明2种丝苗香米在产量构成因素上对喷施菌肥的响应有明显差异。

水稻干物质的生产、分配、运转是产量形成的基础，生物量的积累以及在生殖生长期向稻谷分配运转的效率对产量有决定性的影响[26]。施用微生物菌肥对白菜[14]、甜菜[18]、水稻[22]、甜茶[17]等作物的生物量积累有促进作用。本研究中，喷施微生物菌肥不同程度地增加了2种丝苗香米抽穗期和成熟期的总干质量，与史秀宏等[22]的研究结果一致，这可能为增产提供了物质积累基础。

水稻产量的66.7%～75%来自于抽穗后的干物质积累，其余来自抽穗前茎鞘干物质的输出转运，茎鞘物质转运特性与水稻的产量关系密切[27]。目前鲜见施用微生物菌肥对水稻茎鞘物质转运特性的相关研究。本研究中，随着微生物菌肥施用质量浓度的升高，2种丝苗香米的收获指数均表现出先增加后降低的趋势，而喷施0.50 g·L-1菌肥更有效地调优了谷草比。对于‘美香占2号’，喷施菌肥降低了其成熟期叶干质量，增加了成熟期穗干质量和抽穗后干质量增量，虽然对其茎鞘物质输出率和转运率均无显著影响，却使其增产，原因可能是喷施菌肥促进‘美香占2号’抽穗后的干物质积累以及叶片干物质向稻穗的转运。而对于‘象牙香占’，喷施菌肥总体上提升了其抽穗后干物质积累量和茎鞘物质转运特性，促进了其茎鞘物质向籽粒的转运，进而使其 增产。

4 结 论

喷施不同质量浓度的微生物菌肥能调控丝苗香米的每穗总粒数、千粒质量、各时期的生物量以及茎鞘物质转运特性，进而提高产量。‘美香占2号’和‘象牙香占’对喷施微生物菌肥的响应存在明显差异。喷施0.50 g·L-1菌肥对2种丝苗香米均具有较优的增产效果。