不同叶面肥对晚稻叶片衰老和产量的影响

何 虎,杨 宙,邱在辉,肖宇龙,帅 鹏,付高平

(1.江西省农业科学院 水稻研究所/水稻国家工程实验室(南昌)/国家水稻改良中心 南昌分中心,江西 南昌 330200;2.江西省种子管理局,江西 南昌 330046)

作物的整个生育过程需要从土壤中吸收大量的营养物质,但是部分中微量元素无法完全得到满足,会影响作物的正常生长。叶片是作物最重要的营养器官,在对叶片养分吸收利用效果的研究基础上,人们开发出了叶面施肥技术[1]。叶面肥通过叶面喷施使用,直接被叶片吸收,其利用效率高,效果明显且见效快[2-3]。叶面肥可以弥补作物后期养分的缺失,成为土壤施肥的有效辅助措施,可为高产和稳产提供保障。除保证产量外,叶面肥还对提高作物的抗逆性、延缓叶片衰老和促进成熟有明显的效果。叶面肥的针对性强,施用量小,施用过程操作简单,有利于节约成本,已经被广泛应用于蔬菜、果树和大田作物的生产。

目前市场上的叶面肥产品数量增长迅速,类型繁多,发挥其喷施效果的关键在于掌握养分吸收过程和营养作用机理[3]。与土壤肥料相比,叶面肥的主要特点体现在养分吸收过程上。叶面肥养分一般通过叶面的气孔、叶面角质层的亲水小孔或细胞质外连丝3种途径被吸收利用,其中气孔是养分进入叶片最主要的途径[4]。叶片对养分的吸收转运能力与多种因素有关,如叶片类型和龄期、作物生长阶段和营养状况、外界环境条件以及叶面肥的养分特性等[5-7]。不同叶面肥喷施后对作物产生的效应不尽相同,作物在不同生长发育阶段对养分的需求特性存在差异,所以叶面肥的效果还会受到喷施时期的影响[8-10]。

水稻是三大粮食作物之一,也是我国一半以上人口的主食,在种植业中占有重要的地位。传统的水稻生产以施用基肥为主,不利于生育期相对较长的品种的产量形成。适时喷施叶面肥可以在一定程度上解决这个问题。有关研究表明,叶面肥能够提高部分水稻品种的成穗率、结实率或千粒重,最终得到增产的效果[11]。据汤海涛等[12]报道，在喷施3种叶面肥后,水稻的产量显著增加,并且稻谷中的重金属含量大幅降低。另外,孔令国等[13]发现将叶面肥与适量的氮肥配合使用,不仅能增加水稻产量,还能提高稻米品质。

当前水稻上应用的叶面肥的有效成分主要为磷酸二氢钾和尿素,营养元素比较单一,效果的稳定性也有待改善。近些年水稻栽培品种呈现多样化的趋势,品种之间对养分的需求存在差异。晚稻品种的生物量大,对养分的吸收能力强,但是在生育后期叶片容易早衰，导致根系活力降低,使产量潜力不能充分发挥[14]。本研究以晚稻品种为试验对象,在不同的生育期喷施各种叶面肥,分析了不同叶面肥处理对叶片衰老进程和产量性状的影响,旨在为晚稻高产栽培中的叶面肥施用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试水稻品种是五优308,由广东省农业科学院水稻研究所选育,种子从位于江西省南昌市南昌县的种子市场购买。该品种全生育期112 d,适合在长江中下游稻区作双季晚稻种植。使用的叶面肥有3种,分别是康朴叶面肥、康朴凯普克和谷乐丰,均从江西省南昌市南昌县的农资化工大市场购买,它们的具体信息见表1。

表1 供试叶面肥的具体信息

1.2 试验设计

试验地点位于江西省南昌市温圳镇,田块属于三等耕地,土壤类型为中潴灰潮沙泥田,灌溉设施齐全。试验包含喷施时期和叶面肥类型两个因素,喷施时期为齐穗前7 d (A)、齐穗期(B)和齐穗后7 d (C);叶面肥类型为康朴叶面肥(a)、康朴凯普克(b)和谷乐丰(c),共9个叶面肥喷施处理(Aa、Ab、Ac、Ba、Bb、Bc、Ca、Cb、Cc)。试验采用随机区组设计,每个处理3次重复,每个重复包括9个叶面肥喷施处理和1个对照(CK)共10个小区,小区面积10 m2。

水稻在6月底播种,7月底移栽,采用机插种植。水稻的行距为30 cm,株距为10 cm；水肥管理和病虫害防治按照当地的高产栽培模式进行。每667 m2面积的叶面肥用30 L水溶解或稀释,试验小区的用量根据实际面积计算,用喷壶人工喷施,对照小区喷施清水。

1.3 晚稻叶片衰老相关指标的测定

在喷施叶面肥7 d后,在处理小区和对照小区中各取10片正常的剑叶,测定丙二醛(MDA)含量以及过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)这3种保护酶的活性。CAT活性用南京建成生物工程研究所的试剂盒测定,丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性用上海索桥生物科技有限公司的试剂盒测定,操作过程按照试剂盒的说明书进行,对反应产物用美国MD SpectraMax 190型全波长酶标仪读取相应波长处的吸光度值,最后按照说明书提供的公式计算最终结果。

在喷施叶面肥后，每隔7 d,在处理小区和对照小区中各选择10个生长正常的植株,用SPAD-502型叶绿素测定仪测定主穗剑叶中部的叶绿素含量。在齐穗后21 d，在所有小区中各选5个代表性植株,测量各个分蘖剑叶、倒二叶和倒三叶的长度和宽度,计算长宽比。

1.4 晚稻产量性状的考察

在水稻成熟后，从各小区中取3个样品,每个样品包含5个代表性植株,晾干后考察有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重。然后收割边行以外的植株,脱粒并晾干后称重,计算小区的产量。

1.5 数据分析

用SPSS 16.0软件对试验数据进行统计分析,用LSD法的t测验比较各处理与对照之间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 喷施时期和叶面肥类型对水稻剑叶生理指标的影响

取喷施叶面肥7 d后的晚稻剑叶测定生理指标,结果表明除了处理Ba外,其它所有处理的MDA含量都显著低于对照。MDA含量在生育后期普遍升高,但是喷施叶面肥减小了MDA含量的上升幅度。喷施时期A的CAT活性显著低于对照的,喷施时期B的CAT活性显著高于对照的,而喷施时期C与对照之间没有显著性差异。从总体上来看,喷施叶面肥能使水稻在生育后期保持更为稳定的CAT活性。喷施时期A的SOD活性显著低于对照的,喷施时期B和C的SOD活性显著高于对照的,说明在齐穗期喷施叶面肥大幅度提高了水稻的SOD活性。Aa、Bb、Ca和Cb这4个处理的POD活性显著高于对照的,其他处理与对照差异不显著(图1)。

“*”表示与CK相比有显著性差异。下同。

2.2 喷施时期和叶面肥类型对水稻叶片叶绿素含量的影响

喷施时期A在7 d后(齐穗期)测量时,水稻剑叶的叶绿素含量并没有出现显著差异。14 d和21 d后叶绿素含量依次下降,但是喷施叶面肥处理的下降幅度较小,其中喷施康朴叶面肥和谷乐丰的处理显著高于对照。喷施时期B和C的处理各个时期叶绿素含量都显著高于对照的,表明3种叶面肥都具有维持叶绿素含量的效果(表2)。

表2 各个小区的水稻叶片叶绿素含量(SPAD值)

2.3 喷施时期和叶面肥类型对水稻叶片长宽比的影响

所有喷施叶面肥处理的水稻剑叶和倒二叶的长宽比都小于对照的,分别有7个和6个达到显著差异水平。叶面肥对水稻倒三叶长宽比的影响较小,仅有3个处理与对照间的差异达到了显著水平(图2)。喷施处理的水稻叶长没有发生明显变化,长宽比降低的原因在于横向衰减弱,维持了较大的宽度,表明叶片在生育后期的衰老较为缓慢。

图2 各个小区的叶片长宽比

2.4 喷施时期和叶面肥类型对水稻产量性状的影响

从表3可以看出：在齐穗前7 d(A)及齐穗期(B)喷施叶面肥使晚稻品种五优308的有效穗数和千粒重略有降低,但是每穗粒数和结实率大幅增加;在齐穗后7 d(C)喷施的效果主要为每穗粒数的大幅增加；Ab、Ac、Bc、Ca、Cb和Cc这6个处理的水稻实际产量显著高于对照的,其中叶面肥谷乐丰(c)在不同的时期喷施,以及3种叶面肥在齐穗后7 d(C)喷施都具有增产的效果。

表3 各个小区的水稻产量及其性状

根据叶面肥的单价和施用量计算成本,然后结合产量分析上述6个增产处理的投入产出比,发现在齐穗期或齐穗后7 d喷施谷乐丰所获得的投入产出比较高,分别为10.56和9.60,具有较好的经济效益。在齐穗后7 d喷施康朴凯普克增加的产值最多,但是叶面肥成本太高,影响了投入产出比(表4)。

3 讨论与结论

衰老是水稻生育后期的必然结果,其中叶片的表现最为明显,其外观形态和生理指标都会发生变化。外观形态的变化是叶片枯黄,即叶绿素含量降低,以及边缘组织因细胞程序性死亡而发生衰减。生理指标的变化是细胞损伤相关物质如MDA的含量升高,以及各种保护酶活性降低。上述变化如果发生过早,会导致水稻叶片的功能提前丧失,对产量造成影响。对此,采用各种栽培管理措施延缓水稻叶片的衰老进程,可以起到维持高产稳产的效果。

表4 不同叶面肥处理对晚稻的增产效果和经济效益

叶绿素含量的表现直观,测定简便,是反映水稻逆境胁迫和衰老程度的重要指标。在本研究中,3种叶面肥都提高了晚稻剑叶的叶绿素含量,尤其在齐穗期及以后喷施时效果更为明显。喷施叶面肥后,水稻叶片的长宽比相比对照变小,其中剑叶和倒二叶表现得较为明显。长宽比变小的原因在于维持了较大的宽度,表明叶面肥可以减弱叶片细胞程序性死亡的程度。因此,这3种叶面肥有助于维持水稻生育后期的叶绿素含量,抑制细胞程序性死亡,在外观形态上延缓叶片的衰老。对比分析发现,不同叶面肥的防衰老效果存在差异,同种叶面肥在不同时期喷施所产生的效果也不同。

在生理指标方面,9个叶面肥喷施处理中有8个的MDA含量显著低于对照,减弱了水稻植株所受的损伤。CAT和SOD活性在不同叶面肥处理之间的差异不大,但是受喷施时期的影响较为明显,齐穗期喷施叶面肥都能大幅提高这两种保护酶的活性。POD活性的变化规律与CAT和SOD不同,同时受到叶面肥类型和喷施时期的影响。保护酶的功能在于清除植物体内的有毒物质,其活性变化是改变叶片衰老进程的内在因素。根据上述结果,推测3种叶面肥均能不同程度地提高保护酶的整体活性,并使各保护酶在不同的生育时期发挥作用,维持叶片的生理功能。

水稻产量性状在叶面肥类型之间差异不大,主要与喷施时期有关。同一叶面肥在不同时期喷施获得的实际产量不同,不同叶面肥的最佳喷施时期也存在差异,从而证明了喷施时期的重要性。这些结果可以为叶面肥在水稻上的合理有效利用提供指导。本研究筛选出了6个显著增产的处理,其中齐穗期或齐穗后7 d喷施谷乐丰模式的投入产出比最高,有示范推广的前景。