叠盘出苗低温炼芽处理对早稻秧苗素质的影响

2023-12-13章秋琳朱德峰陈惠哲张玉屏向镜张义凯王亚梁

中国稻米 2023年6期

章秋琳朱德峰陈惠哲张玉屏向镜张义凯王亚梁

（中国水稻研究所/水稻生物育种全国重点实验室，杭州 311400；*通信作者：wangyl0103@126.com）

双季稻生产对保障水稻稳产增产和国家粮食安全起着十分重要的作用。随着经济社会发展和农村劳动力转移，水稻生产向轻简规模化发展，双季早稻直播和机插面积显著增加[1]。与直播相比，机插具有明显的丰产优势[2]。机插的关键是育秧，育秧的关键是出苗。为了提高育秧效率并避免早稻出苗期间的低温伤害，中国水稻研究所研发了叠盘出苗育秧技术[3]，提高了工厂化育供秧效率。然而，气候变化加剧对双季早稻育秧造成严重影响，其中双季早稻育秧期间的低温冷害，会增加早稻烂种烂秧现象[4]。前人研究发现，通过炼芽能增加水稻秧苗抗逆性，促进水稻生长[5]。在前期预备试验中，作者发现叠盘出苗后通过低温炼芽处理能够缓解育秧期低温对秧苗的伤害。因此，作者进行了早稻叠盘出苗低温炼芽处理对秧苗素质影响的试验，以期为早稻育秧应对低温伤害提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用生产上大面积种植的早稻品种中嘉早17。

1.2 试验设计

试验在2022 年3 月早稻育秧期开展。采用裂区设计，主区为炼芽处理，设置叠盘出苗不炼芽（对照，CK）和低温炼芽，副区为育秧处理，分露天育秧和薄膜覆盖育秧。试验共4 个处理，每个处理20 个秧盘，3 次重复。种子在3 月15 日浸种，3 月18 日催芽，每盘播种量60 g，叠盘后暗室出苗，暗室恒温32 ℃，相对湿度维持在100%。48 h 暗室出苗结束后进行不炼芽和炼芽处理，不炼芽处理叠盘出苗后大田直接摆放育秧，炼芽处理在低温15 ℃下叠盘放置24 h 后大田摆放育秧。育秧分露天育秧和薄膜覆盖育秧2 个处理，处理时间15 d。之后打开薄膜一直到育秧30 d 结束。露天和薄膜覆盖育秧15 d 期间的空气温度如图1 所示。

图1 露天和薄膜覆盖育秧处理15 d 期间的空气温度

1.3 测定项目及方法

1.3.1 成苗率

秧龄30 d 时每处理取样3 盘，每盘取10 cm×10 cm统计秧苗成苗数和未成苗种子数，计算成苗率。成苗率（%）=成苗数/（成苗数+未成苗种子数）×100%。

1.3.2 叶绿素含量

秧龄15 d 和秧龄30 d 时每处理取秧苗15 株，剪下叶片混匀，采用95%乙醇提取法[6]测定叶绿素a、叶绿素b 和类胡萝卜素含量。

1.3.3 秧苗性状和干物质积累量

秧龄15 d 和秧龄30 d 时每处理取3 盘，每盘300株测定叶龄、株高和根长。每处理秧盘取大小一致秧苗30 株，分地上部和地下部，烘干测定干物质积累量。

1.3.4 秧苗充实度

秧苗充实度（mg/cm）=秧苗茎叶干物质量（mg）/株高（cm）。

1.4 数据处理

采用Excel 2016 进行数据统计并作图，采用SAS 9.4 进行方差分析，student-t 检验不炼芽处理和低温炼芽处理之间的差异。

2 结果与分析

2.1 成苗率

由图2 可知，不炼芽条件下，露天育秧的成苗率比薄膜覆盖育秧低18.8%，低温炼芽处理提高了露天育秧秧苗成苗率，露天育秧下炼芽处理秧苗成苗率比不炼芽处理提高8.8%。在薄膜覆盖育秧条件下，炼芽与不炼芽处理间成苗率差异不大。以上结果说明，叠盘出苗后遇低温，通过低温炼芽处理能够提高秧苗成苗率。

图2 叠盘出苗低温炼芽处理对秧苗成苗率的影响

2.2 秧苗叶绿素

如图3 所示，低温炼芽处理增加了露天育秧的叶绿素和类胡萝卜素含量，与不炼芽处理相比，炼芽处理后露天育秧15 d 秧苗叶绿素a、叶绿素b 和类胡萝卜素含量分别增加11.8%、9.1%和5.1%，露天育秧30 d秧苗叶绿素a、叶绿素b 和类胡萝卜素含量分别增加42.7%、29.6%和39.0%。然而在薄膜覆盖育秧下，与不炼芽处理相比，炼芽处理秧苗的叶绿素含量呈下降趋势，但不显著。

图3 叠盘出苗炼芽处理对秧苗叶绿素的影响

2.3 秧苗性状

如表1 所示，炼芽处理和育秧方式对秧苗株高、叶龄和根长有显著影响。露天育秧15 d，炼芽处理的秧苗株高、叶龄和根长分别比不炼芽处理增加6.0%、14.5%和20.5%；露天育秧30 d，炼芽处理的秧苗株高、叶龄和根长比不炼芽处理有增加的趋势，其中根长增幅显著。薄膜覆盖育秧15 d，炼芽处理的株高、叶龄和根长与不炼芽处理相比有下降趋势，其中株高显著降低22.3%；薄膜覆盖育秧30 d，与不炼芽处理相比，炼芽处理的秧苗株高下降6.0%，叶龄和根长分别增加5.1%和7.3%，均达显著水平。

表1 叠盘出苗炼芽处理对秧苗性状的影响

2.4 秧苗干物质积累量

如表2 所示，炼芽处理和育秧方式对秧苗干物质积累和充实度有显著影响。露天育秧15 d，炼芽处理的秧苗茎叶干物质量、根干物质量和秧苗充实度分别比不炼芽处理增加22.0%、25.7%和15.5%；露天育秧30 d，炼芽处理的秧苗株高、叶龄和根长比不炼芽处理增加13.1%、10.8%和6.9%。薄膜覆盖育秧15 d，炼芽处理的茎叶干物质量和根干物质量与不炼芽处理相比下降，但秧苗充实度显著增加7.2%。

表2 叠盘出苗炼芽处理对秧苗干物质积累的影响

3 讨论

低温对水稻成苗会造成显著影响。王亚梁等[7]研究表明，低温对种子发芽的影响与种子糖代谢受阻有关，这可能也是低温导致秧苗成苗率下降的主要原因。试验中发现，通过低温炼芽处理显著提高了秧苗成苗率，这也说明，低温并不是导致秧苗死亡的主要原因，可能是光照和低温的交互作用导致，然而相应的生理机制还需要进一步研究。对叶绿素含量进行检测，未炼芽处理的秧苗叶绿素含量显著低于经过低温炼芽处理的秧苗，说明叠盘出苗摆盘后叶绿素形成受到了低温的影响，这与低温破坏叶绿体结构以及抑制相关酶活性有关[8]。低温破坏叶绿素形成进而影响干物质积累，因此出现低温下秧苗变弱和干物质积累降低的现象。有研究发现，通过炼芽处理，促进了低温下叶绿素形成，低温炼芽处理过程中，叠盘出苗后的芽一直处在黑暗中，叶绿素尚未形成[9]，通过低温锻炼，提高了低温下叶绿体的叶绿素合成能力，进而促进了叶片光合作用和干物质积累。研究中发现，低温降低了秧苗的株高和根长，特别是基部茎节的伸长受到了影响，这与低温抑制生长素、赤霉素和细胞分裂素等激素合成有关[10]。然而，低温炼芽如何影响激素形成调控秧苗生长的相关机理需进一步研究。