盧峰　張飛

摘要： 選取粒用高粱品種遼雜11號為試驗材料，通過不同矮壯素處理，測量并分析了群體微環(huán)境、光合參數、熒光參數、干物質積累、籽粒形成的變化，旨在研究矮壯素處理對高粱光合生理性狀、物質形成的影響。結果表明：不同矮壯素處理下群體相對濕度、光照度與對照相比差異顯著；灌漿期光合速率較對照有所增加，ST2處理增加幅度最大，為2270%；矮壯素處理損傷了PSⅡ活性中心，ST2處理下的Fm比對照下降了8.84%，Fv/Fo下降了30.37%；矮壯素處理下qp下降，qN升高；與對照相比， 矮壯素處理使群體物質積累速率在生長后期加快，灌漿持續(xù)時間變長；灌漿后32～ 48 d矮壯素處理的籽粒產量與對照差異不明顯。

關鍵詞： 矮壯素；高粱；微環(huán)境；光合物質

中圖分類號：S514.01；S482.8+91 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2015）08-0079-03

高粱是我國重要的糧食和飼料作物，也是重要的釀酒原料，同時作為C4作物，具有光合能力強、光合產量高等特點，在我國農業(yè)生產中具有重要作用 [1-2]。然而，由于高粱果穗長在植株頂部，孕穗—灌漿期遇到強降水或大風易發(fā)生倒折、倒伏而對產量造成較大影響，也不利于收割（尤其是機械化收割）。有報道表明，矮壯素是一種應用范圍廣、效果明顯的植物生長調節(jié)劑，可經由葉片、根系吸收到植株體內，通過調節(jié)體內物質合成、促進光合作用，使植株節(jié)間縮短、粗壯，提高產量，還能提高某些作物的抗旱、耐寒、耐鹽堿能力 [3-5]，目前已有矮壯素在棉花、小麥、玉米、水稻等作物上噴施可顯著提高產量的報道 [6-8]。 在此背景下，對粒用高粱品種進行矮壯素施用影響及配套技術研究，有利于降低高粱植株高度、改變高粱群體結構、促進源庫形成和光合物質積累，進而起到降低高粱生產風險、與高粱機械化栽培配套技術相協調的作用。本試驗對不同濃度矮壯素處理下高粱的群體微環(huán)境、光合參數、熒光參數、物質積累特點、籽粒產量的形成進行綜合分析，旨在為矮壯素在高粱上的施用技術研究及實踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2012—2013年在遼寧省農業(yè)科學院試驗基地進行（本研究數據均為2年數據的平均值），地理位置為123°23′E、 41°48′N。試驗品種為粒用高粱品種遼雜11號。

矮壯素由鄭州農化藥業(yè)有限公司生產，藥劑純度99%，噴施藥液量為450 kg/hm2，設3個藥劑處理和1個對照處理。處理1（以下稱ST1處理）在出苗后30 d進行葉面噴施矮壯素，藥液濃度為1 250.0 mg/kg（藥劑 ∶ 水=1 ∶ 800）；處理2（以下稱ST2處理）在出苗后30、50 d分2次進行葉面噴施矮壯素處理，出苗后30 d噴施濃度為833.3 mg/kg（藥劑 ∶ 水=1 ∶ 1 200），50 d噴施濃度為416.7 mg/kg（藥劑 ∶ 水=1 ∶ 2 400）；處理3（以下稱ST3處理）在出苗后30 d進行矮壯素灌溉根處理，藥液濃度、施藥量、總施藥量同處理1。同時設定對照（CK），即不經過任何生長調節(jié)劑處理。

試驗采取隨機區(qū)組排列，行長3 m，8行區(qū)，3次重復。2012年5月6日播種，9月23日收獲；2013年5月9日播種，9月26日收獲。田間管理同當地生產常規(guī)。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 群體微環(huán)境 分別在灌漿期各處理群體株高的上 1/3處，用LI-6400型光合儀測定葉片表面飽和水汽壓虧缺、葉片溫度、相對濕度、光照度，重復3次。

1.2.2 光合參數 灌漿期在每個試驗小區(qū)選取5株生長健康、長勢一致的植株，采用美國LI-COR公司生產的LI-6400型光合儀測定凈光合速率，采用紅藍光源，設定PAR為1 000 μmol/（m2·s），測定時間為09：00—10：30，同步探測記錄氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率等參數。

1.2.3 熒光參數 灌漿期采用LI-6400型光合儀測定旗葉中部上表面光反應下的初始參數Fo′、最大熒光參數Fm′，在暗反應下測定初始參數Fo、最大熒光參數Fm、穩(wěn)態(tài)熒光Fs，計算ΦPSⅡ的最大光化學效率Fv/Fm（Fv為在暗反應下測定的可變熒光，Fv=Fm-Fo）、實際光化學效率ΦPSⅡ、光化學淬滅系數qP、非光化學淬滅系數NPQ或qN，相關計算公式為：

1.2.4 莖鞘物質輸出率和轉化率 分別于開花期、收獲期在每小區(qū)選取有代表性的植株5株，風干后稱質量，計算莖鞘物質輸出率、莖鞘物質轉化率，計算公式分別為：

莖鞘物質輸出率=（開花前干物質質量-開花后干物質質量）/開花后干物質質量×100%；

莖鞘物質轉化率=（開花前干物質質量-開花后干物質質量）/開花前干物質質量×100%。

1.2.5 灌漿速率的測定 在高粱開花后籽粒形成至成熟期間，每處理選擇3穗有代表性的果穗，掛牌定穗。從開花授粉后8 d起，每隔8 d取樣1次，直至種子成熟為止。每次從果穗取樣60粒，部位為穗上中部籽粒，將取下的籽粒放入鋁盒，置于恒溫干燥箱中，用60 ℃溫度烘烤24 h以上，直至籽粒質量不變，稱得的籽粒質量為干質量。

1.3 數據處理與分析

試驗數據均采用GraphPad PST-3sm 5、Excel 2003、DPS 7.50軟件進行處理與分析。

2 結果與分析

2.1 施用矮壯素對高粱群體冠層微環(huán)境的調節(jié)

由表1可見，不同矮壯素處理對高粱田間的微環(huán)境具有影響。葉片表面飽和水汽壓虧缺、葉片溫度與對照相比有所提高，相對濕度、光照度在矮壯素處理下均較對照有所下降；葉片表面飽和水汽壓虧缺與對照差異不顯著，葉片溫度、相對濕度、光照度與對照差異顯著（P<0.05）；ST1、ST2、ST3處理的相對濕度分別比對照下降8.64%、11.15%、16.56%，ST1、ST2、ST3處理的光照度分別比對照下降20.23%、14.02%、10.96%?？赡苁且驗橹仓曜儼?，導致葉片間距較小、相互遮擋面積增加造成的，說明矮壯素對群體中的相對濕度、光照度的影響最大，具有較大的提升空間。

2.2 矮壯素對高粱群體光合參數的影響

由表2可以看出，矮壯素處理對灌漿期光合速率影響的差異較大，總體表現為ST2處理>ST1處理>ST3處理>CK，其中ST3處理的凈光合速率、氣孔導度與對照差異不顯著，ST1、ST2處理的凈光合速率分別比對照高16.64%、22.70%，差異均達顯著水平?？赡苁且驗槿~面噴施矮壯素對植株個體的源庫起到了促進作用，促進了物質的積累和運輸，增加了葉片的活力和葉綠素含量。氣孔導度的變化趨勢與光合速率基本一致；胞間CO2濃度與光合速率的變化趨勢相反；不同處理間蒸騰速率的差異達到了顯著水平，更進一步解釋了矮壯素處理增加了植株灌漿期的活力。

2.3 矮壯素對群體熒光參數的影響

2.3.1 矮壯素對暗適應下葉綠素a熒光參數的影響 由表3可見，暗適應下，矮壯素處理對葉綠素a的熒光參數具有較大影響。Fo呈升高趨勢，其中ST1、ST2、ST3處理與對照相比升高幅度較大且差異顯著；Fm各處理與對照相比均下降，ST2處理下降幅度最大，比對照下降了884%；Fv在矮壯素處理后與對照差異較??；Fv/Fo 在矮壯素處理下均下降，其中ST2處理下降幅度最大，為30.37%，表明ST2、ST1、ST3處理下的PSⅡ受到了不同程度的損傷，光合作用原初反應受抑制；不同處理間Fv/Fm無顯著差異。

2.3.2 矮壯素對暗適應下熒光動力參數的影響 由表4可見，矮壯素處理對熒光動力參數具有較大影響。不同矮壯素處理下的qP、qN存在差異，qP下降、qN升高。ST2處理下qP下降幅度較小，與對照差異不顯著，說明ST2處理的熱量耗散較少，光能轉化率相對較高。NPQ反映了植物耗散過剩光能為熱能的能力，可以看出，ST1、ST2、ST3處理的NPQ下降幅度ST1處理>ST3處理>ST2處理，不同處理與對照的差異均達到[CM（25]了顯著水平，說明ST1、ST2、ST3處理以熒光發(fā)射的形式進

行能量散失的能力減弱。ΦPSⅡ表示PSⅡ反應中心部分關閉 情況下的光和電子傳遞量子效率，不同處理排序為ST2>ST1> ST3，ST2處理稍微高于對照，而ST1、ST3處理低于對照，且差異顯著。說明ST2處理光合電子傳遞量子效率最高，可能是由于高粱在逆境條件下的自身保護反應，也說明了就熒光動力學參數而言，矮壯素ST2處理對植株的影響相對較小。

2.4 施用矮壯素對群體物質積累、群體生長率的影響

由圖1、圖2可見，矮壯素處理下，對花前、花后干物質積累、能量轉化存在差異。莖鞘輸出率、轉化率在不同處理間變化趨勢基本一致，表現為CK>ST3處理>ST1處理>ST2處理，其中ST2處理的莖鞘輸出率、轉化率分別比對照低5613%、81.34%。說明在干物質積累方面，矮壯素處理可使積累時期延后，甚至在ST2處理下出現了開花后積累大于開花前積累的情況；同時也說明，噴施矮壯素的高粱在開花后期干物質積累率相對較高，在灌漿期采取一定的栽培措施促進灌漿，對其形成較高干物質量的潛力更大。

2.5 施用矮壯素對群體灌漿速率的影響

粒用高粱開花后，在不同矮壯素處理下灌漿速率均呈“慢—快—慢”的“S”形曲線變化，詳見圖3。在開花后8～48 d，屬于籽粒產量形成關鍵期，矮壯素處理下灌漿速率與對照相比呈增加的趨勢，即在開花后32 d內灌漿速率仍明顯低于對照，而當灌漿40 d左右時與對照差異很小，達到48 d后ST2處理甚至小幅度高于對照。說明矮壯素處理下，在開花后32 d以后仍可保持較高的灌漿速率，灌漿持續(xù)時間較長，有利于積累更多的干物質到籽粒，這與矮壯素使莖稈變得粗壯、改變了植株機體的源庫流有關。

3 結論與討論

矮壯素處理下，粒用高粱群體葉片溫度、群體相對濕度、透光率均有小幅度下降，但在源庫關系上有很大的改善，莖稈更加粗壯，保證了物質流動和傳輸的暢通，因此在光合速率的熒光參數方面較對照有所改善，這與湯海軍等的研究結果 [9]基本一致。矮壯素處理有助于干物質在中后期的積累，在不同矮壯素處理下，以ST2處理效果最為明顯，該處理更有利于開花后期物質的積累，ST3處理對群體影響程度相對較小，這與楊文鈺等關于烯效唑干拌種對小麥的增產作用的研究結果 [10]存在差異，可能是因為作物種類差別造成的，也可能是不同試驗地點氣候條件存在差異造成的。

矮壯素為赤霉素的拮抗物，主要作用是抑制赤霉素的生物合成，能抑制細胞伸長而不影響細胞分裂，抑制莖葉生長而不影響性器官的發(fā)育，從而實現控制徒長、抗倒伏、提高產量的目的，在高粱抗倒伏以及機械化收割配套技術研究等方面都具有廣闊的研究前景。但作為一種生長調節(jié)劑，受品種、氣候條件、土壤條件等因素影響較大，在使用時應根據當地的生產條件合理使用，以實現高粱的增產、穩(wěn)產。

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