潘圣剛，聞祥成，田　華，陳益培，莫釗文，段美洋，唐湘如(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣東廣州50642; 2農(nóng)業(yè)部華南地區(qū)作物栽培科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，廣東廣州50642)

播種密度和壯秧劑對(duì)水稻秧苗生理特性的影響

潘圣剛1，2，聞祥成1，田華1，2，陳益培1，莫釗文1，段美洋1，2，唐湘如1，2
(1華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣東廣州510642; 2農(nóng)業(yè)部華南地區(qū)作物栽培科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，廣東廣州510642)

摘要:【目的】研究不同播種密度和壯秧劑對(duì)水稻秧苗生理特性的影響.【方法】以香稻農(nóng)香18為材料，采用常規(guī)旱育秧的方式，設(shè)計(jì)了30、60、90、120 g·盤(pán)－1的播種密度及是否施用壯秧劑處理.【結(jié)果和結(jié)論】在播種密度介于30 ～120 g·盤(pán)－1時(shí)，增加播種密度顯著降低了秧苗的葉面積、單位苗高干質(zhì)量、莖基寬、葉片干質(zhì)量、莖鞘干質(zhì)量、地上部總干質(zhì)量及根系干質(zhì)量.不論是否施用壯秧劑，D1處理秧苗的葉面積、單位苗高干質(zhì)量、秧苗莖基寬、總根長(zhǎng)、根系表面積以及根系總體積均顯著高于其他處理.與不施壯秧劑相比，施用壯秧劑顯著增加了秧苗SPAD值、秧苗葉面積、單位苗高干質(zhì)量、莖基寬、葉片干質(zhì)量、莖鞘干質(zhì)量、地上部總干質(zhì)量、根系干質(zhì)量以及葉片比葉質(zhì)量，每百株秧苗的根系表面積、平均直徑、根系總體積以及秧苗POD和SOD活性也顯著增加，顯著降低了秧苗株高和MDA含量.主成分分析結(jié)果表明，在進(jìn)行秧苗素質(zhì)的評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)將莖鞘較粗壯(莖鞘干質(zhì)量較大、莖基部較寬以及單位苗高干質(zhì)量較大)、根冠比和葉片干質(zhì)量較大等作為選擇指標(biāo)，能夠比較準(zhǔn)確地反映其秧苗素質(zhì).

關(guān)鍵詞:播種密度;壯秧劑;生理特性;香稻

潘圣剛，聞祥成，田華，等.播種密度和壯秧劑對(duì)水稻秧苗生理特性的影響［J］.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，36(3) : 32-36.

優(yōu)先出版時(shí)間:2015-04-14

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水稻Oryza sativa L.是中國(guó)種植面積最大、總產(chǎn)量最多的糧食作物，中國(guó)約60%的人口以稻米為主食，水稻的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)是確保中國(guó)糧食安全的重大課題［1］.而培育壯秧又是水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)栽培的關(guān)鍵措施之一.俗話說(shuō)“秧好半年禾”足以說(shuō)明良好的秧苗素質(zhì)是決定水稻產(chǎn)量的重要因素［2］.秧苗素質(zhì)的好壞不僅與育秧方式［3］、育秧基質(zhì)［4］、肥料水平［5］及秧齡大?。?］等密切相關(guān)，播種量和增施壯秧劑也會(huì)對(duì)秧苗素質(zhì)產(chǎn)生重要影響［7-8］.已有研究表明，播種量過(guò)高時(shí)，秧苗素質(zhì)變?nèi)酰焕谒驹圆搴蟮姆登嗷羁茫?］;播種量過(guò)低時(shí)，單株秧苗素質(zhì)較高，但是需要較大的土地面積，而且還容易滋生雜草［10］.施用壯秧劑可以提高水稻秧苗的硝酸還原酶活性，增加可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)的含量，從而起到提高秧苗素質(zhì)的作用［11］.作為培育水稻壯秧的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，多效唑在水稻育秧上有促進(jìn)秧苗矮壯、增加分蘗、促進(jìn)根系生長(zhǎng)、提高秧苗抗逆性的作用，在水稻育秧上應(yīng)用廣泛［12-13］.針對(duì)華南地區(qū)的酸性土壤和水稻育秧實(shí)際狀況，將多效唑與肥料、殺菌劑、殺蟲(chóng)劑等復(fù)配研制形成水稻育秧壯秧劑用來(lái)培育壯秧，不僅可以簡(jiǎn)化操作，還可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)物化［14］，更加方便快捷地促進(jìn)水稻壯秧技術(shù)推廣.然而，作為一種新型的物化產(chǎn)品，在不同播種密度影響下的壯秧效果如何，目前還不清楚.本研究設(shè)計(jì)了不同播種密度條件下施用水稻專用壯秧劑的育秧試驗(yàn)，研究不同播種密度和壯秧劑對(duì)秧苗生長(zhǎng)特性的影響，以期為水稻壯秧培育提供理論基礎(chǔ).

1　材料與方法

1.1材料

水稻品種為農(nóng)香18，由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供;壯秧劑為華南農(nóng)業(yè)大學(xué)自主研制產(chǎn)品，內(nèi)含大量和中微量元素、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、殺菌劑和抗逆活性物質(zhì)等(專利號(hào): ZL 201010517434.0).

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013年9月在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院教學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)網(wǎng)室進(jìn)行.土壤為壤質(zhì)水稻土，前茬作物為早稻.土壤的理化性質(zhì)如下: pH 5.99，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.62%，全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為87.04、95.90、20.17、108.29、79.74、95.19 mg·kg－1.

常規(guī)方法浸種催芽，采用旱育秧方法塑料硬盤(pán)培育秧苗［2］.分別設(shè)計(jì)4個(gè)不同的播種密度(30、60、 90和120 g·盤(pán)－1)及壯秧劑處理.每個(gè)播種密度分別播種10盤(pán)，其中5盤(pán)施用壯秧劑，壯秧劑用量根據(jù)黎國(guó)喜等［14］的研究結(jié)果確定，每盤(pán)施用15 g，將壯秧劑與床土充分混勻后播種;另外5盤(pán)不施壯秧劑，用作對(duì)照.育秧過(guò)程中不施任何外源肥料，秧苗期的水分管理等農(nóng)藝措施完全一致.

1.3測(cè)定指標(biāo)及方法

秧齡達(dá)到20 d時(shí)測(cè)定以下項(xiàng)目.

株高、葉面積、干質(zhì)量:每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選取水稻幼苗50株，測(cè)定其平均株高、葉面積、葉片干質(zhì)量、莖鞘干質(zhì)量、根系干質(zhì)量及總干質(zhì)量.用直尺直接測(cè)量苗高，用葉面積掃描儀(CI-202)掃描所有葉片;待葉片掃描結(jié)束后，把所有的葉片和莖鞘放入鼓風(fēng)干燥箱，105℃殺青1 h，80℃烘干至恒質(zhì)量，然后用分析天平稱干質(zhì)量，并計(jì)算單位苗高干質(zhì)量和比葉質(zhì)量.

葉綠素含量:用SPAD-502型葉綠素儀測(cè)定秧苗最上部一片全展葉的SPAD值，每個(gè)重復(fù)測(cè)量50株秧苗計(jì)算平均值;

根系形態(tài)指標(biāo):每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選取水稻幼苗50株，用體積為2 L的手壓式噴霧器緩慢沖洗幼苗根系的泥土，待根系沖洗干凈后，用根系分析系統(tǒng)(LA-S)掃描根系的形態(tài)指標(biāo)，包括根長(zhǎng)、根表面積、根平均直徑及根體積，然后把測(cè)量后的根系烘干稱質(zhì)量，計(jì)算根冠比.

保護(hù)性酶活性:參照李合生［15］主編的《植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)》測(cè)定秧苗體內(nèi)抗逆性酶活性:采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定過(guò)氧化物酶(POD)活性，氮藍(lán)四唑法測(cè)定超氧化物歧化酶(SOD)活性和硫代巴比妥酸測(cè)定丙二醛(MDA)含量.

1.4數(shù)據(jù)分析

采用Excel和SAS軟件［16］進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析.

2　結(jié)果與分析

2.1不同處理對(duì)秧苗形態(tài)指標(biāo)的影響

播種密度和施用壯秧劑對(duì)水稻秧苗形態(tài)指標(biāo)產(chǎn)生顯著影響(表1).增加播種密度顯著降低了每百株秧苗的葉面積、單位苗高干質(zhì)量以及秧苗的莖基寬.不論是否施用壯秧劑，30 g·盤(pán)－1處理的百株秧苗的葉面積、單位苗高干質(zhì)量以及秧苗的莖基寬均顯著高于其他處理，且90與120 g·盤(pán)－1處理間差異不顯著.在不施壯秧劑的情況下，播種密度對(duì)秧苗的株高和比葉質(zhì)量的影響不顯著;但在施用壯秧劑的情況下，90與120 g·盤(pán)－1處理的秧苗株高和葉片比葉質(zhì)量顯著高于30 g·盤(pán)－1處理.

與對(duì)照相比，增施壯秧劑極顯著地降低了秧苗的株高，極顯著地增加了秧苗葉色SPAD值、百株秧苗葉面積、單位苗高干質(zhì)量以及秧苗莖基寬，顯著地增加了秧苗葉片比葉質(zhì)量，說(shuō)明在育秧時(shí)施用適量的壯秧劑可以顯著地增強(qiáng)秧苗素質(zhì).

表1　不同處理對(duì)秧苗形態(tài)指標(biāo)的影響1)Tab.1 Effects of different treatments on morphological traits of rice seedling

2.2不同處理對(duì)秧苗干物質(zhì)量的影響

從表2可以看出，增加播種密度顯著降低了秧苗葉片、莖鞘、地上部、根系的干質(zhì)量.無(wú)論是否施用壯秧劑，均是30 g·盤(pán)－1處理的秧苗葉片、莖鞘、地上部、根系干質(zhì)量最大，其百株干質(zhì)量分別為1.02、0.88、1.09、0.44、1.86、1.08、2.94、0.64 g，播種密度為120 g·盤(pán)－1的秧苗莖鞘、地上部干質(zhì)量以及根冠比最小;在增施壯秧劑的情況下，增加播種密度顯著降低了秧苗的根冠比.與不施壯秧劑(對(duì)照)相比，增施壯秧劑還顯著增加了秧苗葉片、莖鞘、地上部及根系干質(zhì)量，但對(duì)秧苗根冠比的影響不顯著.

表2　不同處理對(duì)秧苗干物質(zhì)質(zhì)量的影響1)Tab.2 Effects of different treatments on dry material mass of rice seedling

2.3不同處理對(duì)秧苗根系特征的影響

播種密度和施用壯秧劑對(duì)水稻秧苗根系特征產(chǎn)生顯著影響(表3).除90 g·盤(pán)－1處理外，無(wú)論是否施用壯秧劑，隨著播種密度增加，每百株秧苗的總根長(zhǎng)、根系表面積以及根系總體積均降低.播種密度為30 g·盤(pán)－1的百株秧苗總根長(zhǎng)、根系表面積、平均直徑以及根系總體積均最大，其中，對(duì)照分別為4 387.79 cm、 605.28 cm2、0.438 cm、6.70 cm3;施用壯秧劑的分別為3 325.94 cm、645.84 cm2、0.619 cm、10.07 cm3，均顯著高于其他處理.播種密度為120 g·盤(pán)－1時(shí)，百株秧苗的總根長(zhǎng)、根系表面積以及根系總體積均最小.與對(duì)照相比，施用壯秧劑顯著增加了秧苗的根系表面積、平均直徑和根系總體積，然而卻顯著降低了秧苗根系的總根長(zhǎng).

表3　不同處理對(duì)秧苗根系特征的影響1)Tab.3　 Effects of different treatments on root traits of rice seedling

2.4不同處理對(duì)秧苗保護(hù)性酶活性的影響

播種密度和施用壯秧劑對(duì)水稻秧苗保護(hù)性酶活性產(chǎn)生顯著影響(表4).無(wú)論是否施用壯秧劑，播種密度為30 g·盤(pán)－1的水稻秧苗過(guò)氧化物酶(POD)活性均顯著高于其他處理; 120 g·盤(pán)－1處理的秧苗POD活性最低，分別為67.11和81.42 U·g－1.在不施用壯秧劑的情況下，30、60 g·盤(pán)－1處理的秧苗SOD活性顯著高于90、120 g·盤(pán)－1處理，且30與60 g·盤(pán)－1處理間差異不顯著.無(wú)論是否施用壯秧劑，120 g·盤(pán)－1處理的水稻秧苗MDA含量顯著高于其他處理，分別為7.13和4.52 μmol·g－1.

表4　不同處理對(duì)秧苗保護(hù)性酶活性的影響1)Tab.4 Effects of different treatments on protective enzyme activities of rice seedling

與對(duì)照相比，施用壯秧劑顯著增加了秧苗POD 和SOD活性，然而，卻顯著降低了秧苗MDA含量，說(shuō)明施用壯秧劑可以顯著提高水稻秧苗抗逆能力.

2.5不同處理秧苗形態(tài)特征指標(biāo)的主成分分析

在播種密度和壯秧劑的影響下，水稻秧苗外部形態(tài)的多個(gè)指標(biāo)均會(huì)發(fā)生變化，且這些指標(biāo)之間存在一定的關(guān)聯(lián)性.用主成分分析法將這些容易獲得的秧苗外部形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，能夠快捷地對(duì)秧苗的素質(zhì)好壞做出準(zhǔn)確判斷.根據(jù)累計(jì)貢獻(xiàn)率≥85.00%的標(biāo)準(zhǔn)［17］，本試驗(yàn)中有3個(gè)主成分入選，其累積貢獻(xiàn)率為87.370%，已包含了大部分信息(表5).第1主成分特征值為4.805，貢獻(xiàn)率為60.060%，對(duì)應(yīng)的特征向量以莖鞘干質(zhì)量、單位苗高干質(zhì)量及莖基寬3個(gè)性狀分量的影響較大，因此，把第1主成分稱為莖鞘因子;第2主成分特征值為1.380，貢獻(xiàn)率為17.250%，對(duì)應(yīng)的特征向量以根冠比性狀的影響最大，因此，把第2主成分稱為根冠比因子;第3主成分特征值為0.805，貢獻(xiàn)率為10.060%，對(duì)應(yīng)的特征向量以葉片干質(zhì)量的影響最大，故稱第3主成分因子為葉干質(zhì)量因子.

表5　外部形態(tài)指標(biāo)的主成分分析Tab.5 Principal component analysis of outer morphology parameters

綜上所述，在進(jìn)行秧苗素質(zhì)好壞的判斷時(shí)，以莖鞘比較粗壯(莖鞘干質(zhì)量大、莖基部較寬以及單位苗高干質(zhì)量較大)及根冠比較大等作為選擇指標(biāo)，能夠比較準(zhǔn)確地反映其秧苗素質(zhì).

3　討論

培育適齡壯秧并適時(shí)栽插是水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要措施［2，18］.華南地區(qū)早稻通常在3月中下旬播種，經(jīng)常會(huì)遭遇低溫冷害而降低秧苗素質(zhì);晚稻通常在7月中下旬播種，經(jīng)常會(huì)面臨高溫天氣而受到影響［19］.而秧苗素質(zhì)的好壞與播種密度也密切相關(guān).因此，培育壯秧的方式就顯得尤其重要.已有研究表明，水稻秧苗的單位苗高干質(zhì)量、地上部干質(zhì)量和苗基粗等指標(biāo)均隨播種密度的增大而減少［12，20］.較好的秧苗素質(zhì)不僅群體生物量大、根系發(fā)達(dá)，而且秧苗還應(yīng)該具有較強(qiáng)的生理酶活性［2］.本研究結(jié)果表明，在播種密度為30～120 g·盤(pán)－1的范圍內(nèi)，增加播種密度，水稻秧苗的葉面積、葉片干質(zhì)量、莖鞘干質(zhì)量、地上部總干質(zhì)量、根系干質(zhì)量、單位苗高干質(zhì)量、莖基寬以及根冠比顯著降低，秧苗的總根長(zhǎng)、根系表面積、根系平均直徑以及根系總體積也顯著降低.植物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中，為保護(hù)自身免受傷害可通過(guò)一整套抗氧化保護(hù)系統(tǒng)來(lái)清除活性氧，以保持體內(nèi)活性氧積累與清除的平衡，延緩植物衰老，維持植物正常的生長(zhǎng)和發(fā)育［21］.POD、SOD等是逆境條件下植物保持體內(nèi)活性氧積累與清除系統(tǒng)平衡的保護(hù)物質(zhì)，其活性與水稻秧苗素質(zhì)密切相關(guān)，保護(hù)酶活性強(qiáng)的秧苗表現(xiàn)出較好的秧苗素質(zhì)［2］.本試驗(yàn)結(jié)果表明，水稻秧苗POD和SOD活性隨著播種密度的增加而顯著降低.且隨著秧苗秧齡的增大，播種密度的增加對(duì)秧苗素質(zhì)的不良影響更加顯著(相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)待發(fā)表).

壯秧劑是集營(yíng)養(yǎng)劑、消毒劑、調(diào)酸劑和化學(xué)調(diào)控劑于一體的新型育秧制劑，壯秧劑的使用不僅可以降低勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)約生產(chǎn)成本，而且還可以明顯提高秧苗素質(zhì)［8，11］.施用壯秧劑可以促進(jìn)秧苗生長(zhǎng)，提高秧苗耐冷耐高溫能力［3］.本研究結(jié)果表明，與不施壯秧劑相比，施壯秧劑顯著降低了秧苗的株高和根系總根長(zhǎng)，顯著增加了秧苗葉片SPAD值、秧苗葉面積、單位苗高干質(zhì)量、秧苗莖基寬、秧苗葉片干質(zhì)量以及地上部總干質(zhì)量;顯著增加了秧苗根系的平均直徑、根系表面積和總體積，增加了秧苗根系的吸收能力;顯著增加了秧苗POD和SOD活性，顯著降低了秧苗MDA含量.說(shuō)明施用壯秧劑可以顯著提高水稻秧苗抗逆能力.

水稻秧苗素質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括形態(tài)指標(biāo)，也包括生理指標(biāo).某一個(gè)指標(biāo)的好壞并不能夠全面衡量秧苗的整體素質(zhì).因此，探尋準(zhǔn)確而又簡(jiǎn)便可行的評(píng)價(jià)指標(biāo)就顯得尤其重要.對(duì)秧苗形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析的結(jié)果表明，水稻秧苗的莖鞘因子、根冠比因子以及葉干質(zhì)量因子所占的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到87.370%，包含了絕大多數(shù)關(guān)鍵信息.因此，在進(jìn)行秧苗素質(zhì)的評(píng)價(jià)時(shí)，選擇莖鞘比較粗壯(莖鞘干質(zhì)量大、莖基部較寬以及單位苗高干質(zhì)量較大)、根冠比以及葉片干質(zhì)量較大等指標(biāo)能夠比較準(zhǔn)確快捷地反映其秧苗素質(zhì).

致謝:衷心感謝華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院2011級(jí)農(nóng)學(xué)1班學(xué)生參與了本論文的部分工作!

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【責(zé)任編輯周志紅】

Effects of broadcasting density and seedling strengthen agent on physiological characteristics of rice seedling

PAN Shenggang1，2，WEN Xiangcheng1，TIAN Hua1，2，CHEN Yipei1，MO Zhaowen1，2，DUAN Meiyang1，2，TANG Xiangru1，2
(1 College of Agriculture，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China; 2 Scientific Observing and Experimental Station of Crop Cultivation in South China，Ministry of Agriculture，P.R.China，Guangzhou 510642，China)

Abstract:【Objective】Effects of broadcasting density and seedling strengthen agent on physiological characteristics of rice seedling were studied.【Method】By conventional dry nursery using an aromatic rice cultivar Nongxiang18 as material，four broadcasting densities，which were 30，60，90，120 g·plate－1，respectively，were designed，and whether seedling strengthen agent was applied or not.【Result and conclusion】The results showed that leaf area and rice seedling dry mass(leaf dry mass，stem dry mass，root dry mass and dry mass per height) significantly decreased with the increase of broadcasting density when broadcasting density was in the range of 30－120 g·plate－1.The values of leaf area and rice seedling dry mass (leaf dry mass，stem dry mass，root dry mass and dry mass per height) were higher in the broadcasting density of 30 g·plate－1than those of other treatments whether seedling strengthen agent was applied or not.Compared with the treatment of no seedling strengthen agent，the seedling strengthen agent could increase SPAD value，leaf area，rice seedling dry mass (leaf dry mass，stem dry mass，root dry mass and dry mass per height) and specific leaf mass.And superficial area，average diameter and volume of roots remarkably increased.Furthermore，the activities of superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD) of rice seedling significantly increased，too.However，the plant height and malondialdehyde (MDA) concentration of rice seedling remarkably decreased.Principal component analysis showedbook=33,ebook=37that stronger stem (heavier stem dry mass，bigger width of stem and dry mass per height) and bigger value of root to shoot and heavier leaf dry mass may be considered as better rice seedling qualities rapidly and accurately at the growth stage of rice seedling.

Key words:broadcasting density; seedling strengthen agent; physiological characteristic; aromatic rice

基金項(xiàng)目:教育部博士點(diǎn)基金(20124404120009) ;廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2004B20101007)

作者簡(jiǎn)介:潘圣剛(1976—)，男，副教授，博士，E-mail: panshenggang@ scau.edu.cn;通信作者:唐湘如(1964—)，男，教授，博士，E-mail: tangxr@ scau.edu.cn

收稿日期:2014-02-16

文章編號(hào):1001-411X(2015) 03-0032-05

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

中圖分類(lèi)號(hào):S511