屈 成，李恩宇，陈光辉*

(1.湖南生物机电职业技术学院,湖南 长沙 410127;2.湖南农业大学 农学院,湖南 长沙 410128)

0 引言

随着社会经济的高速发展,我国水稻生产形式已发生深刻变化。全程机械化栽培技术已成为南方水稻生产的关键,而钵体育秧和机械插秧技术的完美结合是全面推广水稻全程机械化生产的核心技术[1]。我国南方水稻多熟制地区机插秧苗普遍存在“苗小质弱、与大田早生快发不协调、个体与群体关系不协调、前中后期生育不协调”等缺陷,导致产量不高、品质不稳与多熟季节矛盾加剧等问题发生[2-3]。有研究表明,叶龄在3.5叶左右且苗高不超过20 cm,茎基宽大且根系发达的秧苗在机械移栽后返青快且抗逆性强[4]。植物生长调节剂具有用量小、作用速度快、效益高、残毒少等特点,可以调节内源激素系统的平衡,能定向调控作物的生长发育。但目前主要利用“多效唑培育水稻壮秧技术”,其他化控剂的研究和应用较少。如果植物生长调节剂使用不当，则会导致秧苗的死亡，造成经济损失,因此系统研究常用植物生长调节剂对晚稻工厂化育秧秧苗质量的影响,对提高秧苗素质及促进水稻机械化生产技术发展具有重要意义。

多效唑(MET)和烯效唑(S3307)在调控作物生产、提高抗逆性、增加作物产量等方面的应用研究较多,成臣等[5]的研究结果表明,在南方双季晚稻区施用适宜浓度的MET能增加秧苗的根长、根数、叶龄,降低苗高,使后期水稻保持较高的茎蘖数和有效穗数,从而增加产量。在秧龄大于24 d时,用S3307浸种可显著提高秧苗的质量,增加秧苗的壮秧指数和根系盘结力,抑制大秧龄造成的秧苗徒长；秧龄越长，S3307的增产效果越显著[6]。有关赤霉素(GA3)、萘乙酸(NAA)、6-苄氨基嘌呤(6-BA)、生长素(2,4-D)、脱落酸(ABA)和膨大剂(CPPU)对水稻秧苗质量影响的研究较少,刘希财等[7]研究了GA3、NAA浸种对水稻秧苗的影响,结果表明150 mg/kg的GA3和70 mg/kg的NAA对水稻秧苗叶龄、白根数、总根数、秧苗鲜质量和干质量有促进作用。在高盐的环境中,GA3可显著增强水稻幼苗的抗性,促进幼苗生长,提高秧苗素质[8]。邓接楼等[9]通过比较咪酰胺、石灰水、浸种灵和赤霉素的浸种效果,认为赤霉素浸泡水稻种子24 h的效果最优,可以提高发芽率和发芽指数,显著增加根长和苗长。齐德强等[10]的研究表明,ABA能促进秧苗的生长,增加叶片过氧化物酶的活性,提高秧苗素质和植株抗性。前人针对秧苗的化控技术研究主要集中在MET和S3307处理对秧苗素质和稻谷产量的影响方面,而针对不同浓度的常用植物生长调节剂对工厂化育秧成秧质量影响评价方面的研究较少,且对不同秧苗素质指标之间的相关性也尚不明确。鉴于此，我们以南方双季稻区主栽晚稻品种桃优香占与泰优390为试验材料,评价了不同植物生长调节剂对工厂化育秧成秧质量的影响,并对在不同浓度植物生长调节剂处理下获得的成秧各项质量指标进行了相关分析,旨在为化控技术在培育壮秧中的应用以及南方晚稻高质量秧苗的培育提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试水稻品种为桃优香占与泰优390,分别由湖南金健种业科技有限公司和湖南优至种业有限公司提供。育秧基质购自湖南省湘辉农业技术开发有限公司,其总孔隙度为50%～90%, pH 值5.0～6.5,容重0.3 g/cm3,碱解氮1250 mg/kg,速效钾2625 mg/kg,速效磷423 mg/kg。MET和S3307为江苏七洲绿色化工股份有限公司产品,ABA、NAA、2,4-D、6-BA、CPPU、GA3均购于Sigma公司。

1.2 试验设计

试验于2019年在长沙市浏阳市沿溪镇花园村湖南农业大学实习基地进行。试验采用6种浓度的MET、S3307、ABA、NAA、2,4-D、6-BA、CPPU、GA3浸种(见表1),以C0(清水)为对照；每个处理4次重复,区组完全随机设计。选择饱满度一致、无病虫害的种子，装在网袋内,用清水冲洗净后,加入不同浓度的植物生长调节剂浸种24 h,每隔12 h换1次水；完成浸种后将种子沥干,置于37 ℃恒温光照培养箱内进行催芽,光周期为光照12 h/黑暗12 h。

表1 不同植物生长调节剂浓度处理 mg/L

1.3 试验方法

育秧盘规格为58 cm×22 cm×2.5 cm(长×宽×高)；采用湘晖公司的水稻育秧专用基质作床土；待水稻种子完全发芽后进行播种,每盘均匀撒播70 g,各处理重复4次。在播种时一次性完成基质铺底、播种、洒水、盖基质等工序。

1.4 测定项目及方法

在播种后第25天,每处理选取秧苗整齐一致的3盘,每盘选取10 cm×10 cm的秧块,选取长势整齐一致、具有代表性的植株，测定秧苗的叶龄、绿叶数、苗高、白根数、总根数等指标。从选取的10 cm×10 cm秧块中取长势整齐一致的10株秧苗，用直尺测定秧苗茎基宽；取长势整齐一致的100株秧苗，用吸水纸擦干后测定鲜质量；将用于测定鲜质量的秧苗在105 ℃下杀青30 min，然后在80 ℃下烘干至重量恒定,测定干质量。

1.5 数据处理与分析

采用Excel 2013软件对试验数据进行统计分析,用DPS 7.05统计软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同植物生长调节剂对机插杂交晚稻秧苗叶龄的影响

选择适宜秧龄的水稻秧苗进行机械化移栽,能减轻机械化移栽对秧苗的损伤,较好地协调千粒重、有效穗、穗粒数之间的关系。有研究表明机插晚稻的适宜叶龄为2.5～4.0叶[11]。从表2可以看出，不同植物生长调节剂显著影响桃优香占和泰优390秧苗的叶龄,不同浓度的MET、S3307、2,4-D和CPPU均提高了桃优香占和泰优390秧苗的叶龄,其中C3～C4浓度的MET、C3～C5浓度的S3307、C1～C5浓度的2,4-D和C3～C5浓度的CPPU均显著提高了两个品种秧苗的叶龄,较对照分别增加了3.15%～30.50%,1.62%～11.32%,2.08%～17.19%和6.27%～12.07%。低浓度(C1～C4)的6-BA浸种抑制了秧苗的叶龄,但高浓度(C5)的6-BA可在一定程度上增加秧苗的叶龄。GA3对秧苗叶龄的影响存在品种效应,C2～C3浓度的GA3可增加秧苗的叶龄。NAA处理显著降低了两个品种秧苗的叶龄。总体而言,以MET处理对秧苗的叶龄促进作用最明显,其C5处理的桃优香占秧苗叶龄增加了28.87%,C3处理的泰优390秧苗叶龄增加了30.48%。

表2 不同植物生长调节剂对机插杂交晚稻秧苗叶龄的影响 叶

2.2 不同植物生长调节剂对机插杂交晚稻秧苗绿叶数的影响

绿叶数是工厂化育秧成秧质量的重要考察指标,直接影响着机械化移栽后光合作用面积[12]。由表3可知,MET处理增加了桃优香占和泰优390秧苗的绿叶数,其中C5浓度的MET显著增加了桃优香占秧苗的绿叶数,较C0的增幅为29.96%；C3～C5浓度的MET显著增加了泰优390秧苗的绿叶数,较C0的增幅为15.81%～22.53%。C1～C3浓度的ABA显著增加了秧苗的绿叶数,而高浓度(C4～C5)的ABA则抑制了秧苗的绿叶数,这表明ABA对水稻秧苗的绿叶数存在浓度效应。C4～C5浓度的6-BA和C5浓度的GA3均显著提高了桃优香占和泰优390秧苗的绿叶数,分别提高了24.25%～50.62%和9.02%～10.15%。C2～C4浓度的S3307处理能显著增加泰优390秧苗的绿叶数,而不同浓度的S3307、NAA浸种均降低了桃优香占秧苗的绿叶数,这说明S3307和NAA对秧苗的绿叶数的影响存在品种间差异和浓度效应。总体而言,MET以及适宜浓度的6-BA、GA3和ABA能够增加水稻秧苗的绿叶数,且以6-BA对水稻秧苗绿叶数的促进作用最佳。

表3 不同植物生长调节剂对机插杂交晚稻秧苗绿叶数的影响

2.3 不同植物生长调节剂对机插杂交晚稻秧苗苗高的影响

有研究表明,水稻机插秧苗要求苗高在12～18 cm,秧苗太高不利于机插操作,且会增加机械损伤和倒伏风险；秧苗太矮则影响叶片的空间分布以及植物接受光照的强度[13]。本试验结果(表4)表明，MET、S3307、NAA、2,4-D、ABA、6-BA、CPPU均具有抑制秧苗生长的作用,但在不同品种间具有一定的差异。具体来说，C1～C5浓度的MET、S3307和6-BA均能控制水稻秧苗的生长,随着浓度增加控高效果更明显,其中经MET、S3307和6-BA处理的秧苗高度分别降低了16.45%～54.36%、37.03%～74.86%和1.81%～56.14%。C1～C5浓度的GA3均显著促进了秧苗的生长,在C1～C5范围内浓度增加时秧苗生长速度更快。ABA和CPPU处理能抑制桃优香占秧苗的生长，但对泰优390的生长具有促进作用,C1～C5处理均能显著增加秧苗的苗高,C2浓度的ABA处理和C1浓度的CPPU处理对秧苗的生长促进作用最强。总体而言,MET和6-BA处理后秧苗高度在12～18 cm,适合作为机插秧苗。

表4 不同植物生长调节剂对机插杂交晚稻秧苗苗高的影响 cm

2.4 不同植物生长调节剂对机插杂交晚稻秧苗白根数的影响

白根数是衡量水稻根系质量优劣的重要指标。由表5可知,不同植物生长调节剂对水稻机插秧苗白根数的影响不同。不同浓度的MET和2,4-D处理均显著降低了桃优香占和泰优390秧苗的白根数,且随着施用浓度在C1～C5范围内增加，秧苗白根数的降低效果更为明显。不同浓度的S3307和NAA均降低了桃优香占秧苗的白根数,但C4～C5浓度的S3307和NAA能增加泰优390秧苗的白根数,S3307和NAA分别增加了5.31%～8.10%和5.76%～8.65%,这说明不同品种对S3307和NAA的敏感程度及对浓度的响应阈值存在差异。高浓度(C4～C5)的GA3处理均能显著增加桃优香占和泰优390的白根数,增加了19.21%～131.65%。综上所述,本试验大部分植物生长调节剂对秧苗白根数具有抑制作用,高浓度的S3307、NAA和GA3处理能明显增加秧苗的白根数,对秧苗的根系生长有明显的促进作用。

表5 不同植物生长调节剂对机插杂交晚稻秧苗白根数的影响

2.5 不同植物生长调节剂对机插杂交晚稻秧苗总根数的影响

由表6可知,植物生长调节剂对秧苗总根数的影响与对白根数的影响趋势基本一致。就桃优香占而言,C1和C2浓度的MET、C1浓度的S3307、C1浓度的2,4-D、C1浓度的ABA和C5浓度的GA3处理均在一定程度上增加了秧苗的总根数,但差异未达到显著水平；其余各植物生长调节剂均不同程度地减少了秧苗的总根数。就泰优390而言,C1～C3浓度的MET处理也表现出了剂量效应；C5浓度的S3307处理和C4浓度的NAA处理在一定程度上提升了秧苗的总根数,但均未达到显著水平;其余各植物生长调节剂均不同程度地降低了秧苗的总根数。总体而言,低浓度的MET处理对秧苗的总根数有一定的促进作用,而S3307、NAA、 ABA和GA3处理对秧苗的总根数影响存在剂量效应和品种效应。

表6 不同植物生长调节剂对机插杂交晚稻秧苗总根数的影响

2.6 不同植物生长调节剂对机插杂交晚稻秧苗茎基宽的影响

茎基宽是反映壮秧指数和秧苗素质的一个重要指标。由表7可知,MET和S3307处理能提高水稻秧苗的茎基宽,在C1～C5范围内随着施用浓度增加，其对茎基宽的促进作用越强,且在C5下达到最大值,此时S3307和MET处理的秧苗茎基宽分别比对照高41.16%～43.50%和17.87%～34.88%。高浓度(C5)的2,4-D处理能显著增加桃优香占和泰优390秧苗的茎基宽,分别比对照高8.61%和26.17%。施用适宜浓度的ABA和CPPU能够使水稻秧苗茎基宽显著增加,达到2.8 mm以上。 NAA和GA3处理有降低机插杂交晚稻秧苗的茎基宽的趋势,但没有达到显著水平。总体而言,MET、S3307、2,4-D、ABA和CPPU均能使秧苗的茎基宽增加,以C5浓度的MET对茎基宽的促进作用最为明显。

表7 不同植物生长调节剂对机插杂交晚稻秧苗茎基宽的影响 mm

2.7 不同植物生长调节剂对机插杂交晚稻秧苗鲜质量的影响

由图1可知,不同植物生长调节剂会影响水稻机插秧苗的鲜质量,在桃优香占和泰优390上的应用效果呈现一致趋势,但泰优390的秧苗鲜质量低于桃优香占。MET、S3307、NAA、2,4-D、6-BA、CPPU和GA3处理均能提高水稻幼苗的鲜质量,在C1～C5范围内随着浓度增加秧苗鲜质量也增加,这表明500 mg/L的MET和S3307对提高秧苗的鲜质量具有明显作用,相比于对照增幅分别为24.48%～32.43%和35.72%～55.64%。高浓度(C5)的NAA和6-BA处理能显著提升秧苗的鲜质量,相比于对照增幅分别为34.77%～54.00%和33.53%～ 48.27%。ABA和低浓度(C1)的CPPU处理降低了秧苗的鲜质量,这可能是由于ABA和CPPU抑制了秧苗的生长发育。

图1 不同植物生长调节剂对机插杂交晚稻秧苗鲜质量的影响

2.8 不同植物生长调节剂对机插杂交晚稻秧苗干质量的影响

由图2可见,机插秧苗的干质量受不同浓度植物生长调节剂的调控,其中MET、S3307、NAA、2,4-D、6-BA、ABA、CPPU和GA3处理均能有效地提升秧苗的干质量,但不同植物生长调节剂的最佳浓度不一致。就桃优香占而言,与对照相比，MET、S3307、NAA、2,4-D、6-BA、ABA、CPPU和GA3处理幼苗干质量的增减幅分别为15.52%～44.83%、4.62%～16.92%、1.24%～53.7%、-17.85%～41.09%、2.36%～53.33%、-10.12%～59.52%、0.61%～11.51%、13.21%～85.53%。就泰优390而言,随着MET、S3307、ABA和CPPU处理浓度的增加，秧苗的干质量也增加；NAA、6-BA、2,4-D和GA3对秧苗干质量的影响存在最适浓度,当超过或低于最适浓度时秧苗干质量均会降低。

图2 不同植物生长调节剂对机插杂交晚稻秧苗干质量的影响

2.9 机插秧苗各项质量指标间的相关性

分别对桃优香占和泰优390在不同植物生长调节剂处理下的秧苗各项质量指标进行相关分析，结果(表8)表明：桃优香占和泰优390秧苗各指标之间的相关关系较为一致，其中叶龄与茎基宽间,绿叶数与白根数、总根数、茎基宽间,白根数与总根数、秧苗鲜质量间,秧苗干质量与茎基宽、秧苗鲜质量间均存在显著或极显著的正相关关系；叶龄与苗高、白根数间,绿叶数与苗高、秧苗鲜质量间,苗高和茎基宽、秧苗干质量间均存在显著或极显著的负相关关系。

表8 不同水稻品种秧苗素质各指标间的相关系数

3 讨论

3.1 不同植物生长调节剂对水稻工厂化育秧秧苗质量的影响

高质量的秧苗有利于移栽后快速返青活棵,也是实现水稻高产、稳产的基础。植物生长调节剂浸种作为水稻工厂化育秧过程中简便可行的一种方法,可以增加秧龄弹性,提高秧苗的抗逆性,培育壮秧,从而实现钵体育秧和机械化移栽技术的完美结合。但不同植物生长调节剂的调控机理不同,必须要合理使用才能有效调控作物的生长。邵文奇等[14]、宋云生等[15]研究认为多效唑均能不同程度地提高水稻的秧苗素质,主要表现为延缓了秧苗的生长、抑制了茎秆的伸长,使秧苗根系结构、茎基宽、秧苗干质量和鲜质量等指标优化,增加了秧苗的抗植伤能力,从而可以缩短返青期，达到增加水稻产量的目的。周永进等[16]的研究表明采用100 mg/L烯效唑浸种能优化秧苗的素质，保证栽插质量,增加库容量及库容充实度。对比前人的研究,本试验也得出了类似的结论,50～500 mg/L多效唑、烯效唑可以显著提高叶龄、茎基宽、秧苗干质量和鲜质量,进一步证实了烯效唑和多效唑在水稻育秧上的应用效果[17]。本研究结果还显示，GA3虽然能在一定程度上增加秧苗的鲜质量、干质量、苗高、白根数和总根数,但是容易造成植株徒长,且缩短了茎基宽,从而不利于形成适合机插的壮秧[9]。NAA能在一定程度上提升水稻秧苗的鲜质量、干质量,但对水稻秧苗的叶龄、绿叶数、白根数、总根数、茎基宽均有一定的抑制作用,这与齐德强等[18]的研究结果“0.002 mol/L NAA对粳稻品种幼苗的生长特性无显著影响”类似。本研究发现：2,4-D对供试水稻品种秧苗的叶龄有显著提升作用,在茎基宽、干质量方面也有一定的提升作用,但对水稻秧苗的白根数、总根数的抑制作用较为明显；6-BA对水稻秧苗的绿叶数和干质量均有促进作用,以C5浓度为最佳处理,且6-BA对秧苗有一定的控高作用。李再峰等[19]的研究结果也表明,生长素和细胞分裂素等植物激素混剂可以提高秧苗的素质,促进秧苗的早期分蘖和根部发育,但配比浓度过高会抑制作物的生长。综合不同植物生长调节剂处理下两个品种秧苗的各指标表现来看,多效唑和烯效唑对泰优390的调控效果较好。前人的研究结果表明,植物生长调节剂对水稻幼苗的影响存在品种效应和浓度效应,这可能与激素的双重性有关[20]。因此在生产上使用植物生长调节剂前有必要进行对比试验分析。

3.2 植物生长调节剂处理下秧苗质量指标间的相关关系

叶龄、绿叶数、苗高、茎基宽是用来评价水稻秧苗地上部分质量的指标,白根数和总根数可以衡量根系生长发育的正常与否。培育地上部分和地下部分平衡生长且适合机械化移栽的秧苗可以提高机插的质量，发挥水稻品质和产量的潜力。在本研究中,桃优香占和泰优390成秧质量指标间的相关性较为一致,都表现为茎基宽与绿叶数、叶龄、秧苗干质量间有着极显著的正相关关系；秧苗干质量与鲜质量也呈极显著正相关,而与苗高呈显著负相关,这说明经植物生长调节剂调控的秧苗符合机插的要求。此外，白根数与总根数、绿叶数、秧苗鲜质量呈显著正相关,说明白根数增加有利于发根能力的增强,促进叶片的生长,从而增加鲜质量。在本研究中，秧苗的叶龄与苗高、白根数呈显著负相关,这与狄霖等[21]的研究结论不一致，究其原因，可能是GA3处理后的秧苗徒长,叶片迅速变长,但并不增加叶片的数量,使叶片叶龄降低。

4 结论

综上所述,不同植物生长调节剂对水稻成秧质量的调控规律不同；在供试的植物生长调节剂中，以适宜浓度的MET、S3307的调控效果最佳,6-BA次之,这3种植物生长调节剂能够有效地抑制秧苗的徒长,增加秧苗的叶龄、绿叶数、茎基宽、鲜质量、干质量；其中,S3307 500 mg/L浸种处理、多效唑200～500 mg/L浸种处理以及5 mg/L 6-BA处理的调控效果较好,能提高机插秧苗的素质,对泰优390的调控效果优于桃优香占,可在机插杂交晚稻的工厂化育秧过程中应用。