噴施微生物菌肥對廣東絲苗香米產量形成及莖鞘物質轉運特性的影響

黃琢理，劉栩薇，梁陸欣，郜子峰，付曉萌，廖 榮，王樹麗,2，莫釗文,2

(1. 華南農業大學 農學院，廣州 510642；2. 農業部華南地區作物栽培科學觀測實驗站，廣州 510642)

香稻因具有獨特的香味、高營養價值和優良的品質而備受消費者的青睞[1-2]。香米的市場需求量日益增加，刺激了其種植生產過程對高產和濃香的追求[3]。傳統的香稻生產受香稻品種特性和栽培技術等不足的制約，因此，前人在香稻濃香、安全、優質和產量等方面開展了大量研究[4-7]。目前，有關提高香稻產量的研究主要著眼于肥料施用和灌溉方式等農藝措施[8-11]。

微生物菌肥具有有效菌株，能向植物提供養分，促進生長或提高抗性的微生物接種劑，被廣泛應用于農業生產中[12]。施用菌肥能促進土壤養分的釋放[13]，增加土壤肥料利用率[14]，提高土壤有效菌數量和土壤酶活性[15]，從而改善土壤對作物的養分供應。施用菌肥還能促進作物的根系生長[16]，提高根系活力和抗氧化酶活性，并增加葉片中的葉綠素含量[17]，提高光合效率，從而使作物獲得充足的養分并有效地積累光合產物[15,18]，進而提高作物的生物量和產量，相關應用在白菜[14]、生菜[19]、快菜[20]、番茄[21]、黃瓜[15]以及水稻[22]等作物上面已有報道。此外，施用菌肥還能提高稻米的品質和商品價值[23]。

在微生物菌肥影響作物產量形成的相關研究中，前人多采用土壤施用方式，且未深入分析作物產量形成的物質積累與分配基礎。本研究以廣東絲苗香米的代表性品種‘美香占2號’和‘象牙香占’為材料開展大田試驗，在破口期進行微生物菌肥噴施處理，旨在探究噴施菌肥對絲苗香米產量形成及莖鞘物質轉運特性的影響，并篩選出較優的噴施濃度，以期進一步完善香稻的高產栽培技術體系。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試絲苗香米品種為‘美香占2號’和‘象牙香占’，由華南農業大學農學院提供。供試微生物菌肥含有效活菌數≥106cfu·g-1，菌種包括固氮螺菌、根瘤菌、溶磷菌、乳酸桿菌、光合細菌、硝化菌、放線菌和酵母菌等，并含大量元素(氮≥5%、磷≥8%、鉀≥9%、鈣≥0.17%、鎂≥0.42%、硫≥2.46%)，微量元素(銅、硼、錳、鋅、鐵、鉬)以及有機物(蘆薈提取物≥5%、腐殖酸≥4.4%、氨基 酸≥5%、蛋白質≥3%)(IBG Ventures(馬來西亞)有限責任公司)。

1.2 試驗設計

試驗于2017年在華南農業大學農場進行，設4個處理，分別為對照(CK)：噴施清水；J1：噴施0.25 g·L-1菌肥；J2：噴施0.50 g·L-1菌肥；J3：噴施1.00 g·L-1菌肥，采用裂區區組排列，小區面積24 m2，重復3次。噴施處理于水稻破口期晴朗無風的下午進行，每隔1 d噴施1次，共3次，菌肥稀釋液噴施用量為100 mL·m-2。試驗于3月11日播種，播種后22 d按照行距為30 cm，株距為12 cm(每穴4苗)移栽。香稻專用肥用量為750 kg·hm-2[4]，基肥和分蘗肥分別施用 470 kg·hm-2和280 kg·hm-2，各處理病蟲草害防治以及灌溉等措施同田間管理。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 干質量和株高的測定 于抽穗期(噴施菌肥處理3 d后)和成熟期，在各小區隨機調查50株稻株的有效穗數，根據調查所得的平均有效穗數，隨機選取代表性稻株5穴，測量其莖基部到最高穗頂的長度，把植株剪為莖鞘、葉和穗 3 部分，置于105 ℃的鼓風干燥箱中30 min，然后于 65 ℃烘干至恒量后取出并立即稱量。

1.3.2 產量及其構成因素的測定 于各小區中使用五點取樣法，即劃定5塊面積為1 m2的收獲區域，將此區域的稻株收割脫粒，曬干稻谷后進行稱量，測定產量；并隨機選取100穴稻株測定有效穗數，基于測定得的平均有效穗數隨機選取5穴稻株，收獲曬干后考種，測定每穗總粒數、千粒質量和結實率。

1.3.3 莖鞘物質運轉特性與收獲指數的計算 莖鞘物質運轉特性與收獲指數的計算參考魏中偉等[24]，根據生物量及產量數據，按如下公式來分析計算收獲指數、抽穗后干質量增量、莖鞘物質輸出率和莖鞘物質轉運率：

收獲指數=產量/成熟期地上部干質量

抽穗后干質量增量=成熟期地上部干質量-抽穗期地上部干質量

莖鞘物質輸出率=(抽穗期莖鞘干質量-成熟期莖鞘干質量)/抽穗期莖鞘干質量×100%

莖鞘物質轉運率=(抽穗期莖鞘干質量-成熟期莖鞘干質量)/籽粒干質量×100%

1.4 數據分析

采用Excel 2016錄入與整理數據，并使用Statistix 8.1 和LSD最小顯著差數法進行方差分析及多重比較。

2 結果與分析

2.1 噴施微生物菌肥對絲苗香米產量及其構成因素的影響

如表1所示，與對照相比，噴施不同質量濃度的菌肥均增加2種絲苗香米的產量，增幅為 4.74%～ 27.02%，且噴施0.50 g·L-1菌肥的增產效果最優。就‘美香占2號’而言,噴施不同質量濃度的菌肥均顯著提升其每穗總粒數，增幅為23.87%～28.00%，但對其有效穗數和結實率的影響不顯著；噴施0.25 g·L-1及0.50 g·L-1菌肥則顯著增加其千粒質量。可見，噴施菌肥使‘美香占2號’增產的原因可能是顯著增加其每穗總粒數和千粒質量。

2.2 噴施微生物菌肥對絲苗香米生物量的影響

如表2所示，在抽穗期的生物量指標中，噴施不同質量濃度的菌肥對2種絲苗香米的莖鞘干質量影響不顯著。與對照相比，噴施0.25 g·L-1菌肥顯著增加了‘美香占2號’的葉干質量，以及2種絲苗香米的穗干質量和總干質量。與噴施 0.50 g·L-1菌肥相比，噴施0.25 g·L-1菌肥顯著提高了‘象牙香占’的葉干質量。這表明噴施 0.25 g·L-1菌肥對抽穗期絲苗香米的生長促進作用為各處理中最優。在成熟期的生物量指標中，與對照相比，噴施0.25 g·L-1菌肥顯著增加了2種絲苗香米的株高和‘美香占2號’的莖鞘干質量，而噴施0.50 g·L-1菌肥則顯著增加了‘象牙香占’的莖鞘干質量。表明噴施適宜濃度的菌肥有利于促進絲苗香米的成熟期莖鞘干物質積累。噴施不同質量濃度的菌肥對2種絲苗香米的葉干質量、穗干質量和總干質量影響不顯著，但均提高了2種絲苗香米的總干質量。

表1 噴施微生物菌肥下絲苗香米產量及其構成因素Table 1 Yield and traitsrelated to yield in fragrant long grain riceunder treatment of microbial fertilizer

注:同一品種不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著(P<0.05)。下同。

Note:Lower case letters followed by the same cultivar indicate significant difference(P<0.05).The same below.

表2 噴施微生物菌肥下絲苗香米抽穗期和成熟期生物量Table 2 Dry mass of fragrant long grain rice at heading and maturity stages under treatment of microbial fertilizer

2.3 噴施微生物菌肥對絲苗香米收獲指數的影響

如圖1所示，2種絲苗香米的收獲指數在對照和菌肥處理間的差異不顯著，但均在噴施0.50 g·L-1菌肥處理下最高，與對照相比分別提高11.63%和15.91%。這表明，與其他處理相比，噴施0.50 g·L-1菌肥在提高絲苗香米生物量的基礎上能更有效地增加經濟產量。

2.4 噴施微生物菌肥對絲苗香米抽穗后干質量增量的影響

由圖2可知，與對照相比，不同質量濃度的菌肥處理均提升‘美香占2號’的抽穗后干質量增量，但并不顯著。就‘象牙香占’而言，噴施0.25 g·L-1菌肥對其抽穗后干質量增量無顯著影響，而噴施0.50 g·L-1和1.00 g·L-1菌肥均提升其抽穗后干質量增量，增幅分別為41.82%和 63.84%。這表明2種絲苗香米抽穗后的干物質積累對噴施菌肥的響應存在明顯差異，而噴施 0.50 g·L-1和1.00 g·L-1菌肥對‘象牙香占’抽穗后的干物質積累有較優的促進效果。

同一品種不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，相同小寫字母表示差異不顯著(P>0.05)。下圖同

Different lowercase letters followed in the same cultivar indicate significant difference(P<0.05)，same lowercase letters indicate no significant difference(P>0.05).The same below

圖1 噴施微生物菌肥下絲苗香米收獲指數
Fig.1 Harvest index in fragrant long grain rice
under treatment of microbial fertilizer

2.5 噴施微生物菌肥對絲苗香米莖鞘物質輸出率及轉運率的影響

如圖3和4所示，與對照相比，噴施不同濃度的菌肥對‘美香占2號’的莖鞘物質輸出率和轉運率的影響不顯著。就‘象牙香占’而言，與對照相比，噴施0.25 g·L-1菌肥顯著增加了其莖鞘物質輸出率和轉運率，增幅分別為77.94%和 66.71%。噴施0.50 g·L-1菌肥顯著提升了其莖鞘物質轉運率，增幅為50.37%。而噴施1.00 g·L-1菌肥對其莖鞘物質輸出率和轉運率無顯著影響。可見，噴施適宜質量濃度的菌肥能促進‘象牙香占’莖鞘物質的輸出和轉運，并在0.25 g·L-1的噴施質量濃度下效果最優。

圖2 噴施微生物菌肥下絲苗香米抽穗后干質量增量Fig.2 Dry mass increment of fragrant long grain rice after heading stage under treatment of microbial fertilizer

圖3 噴施微生物菌肥下絲苗香米莖鞘物質輸出率Fig.3 Output rate of stem and sheath matter in fragrant long grain rice under treatment of microbial fertilizer

圖4 噴施微生物菌肥下絲苗香米莖鞘物質轉運率Fig.4 Transportation rate of stem and sheath matter in fragrant long grain under treatment of microbial fertilizer application

3 討 論

已有研究表明，在土壤中單獨或復混施用微生物菌肥能使水稻增產[13,22,25]。本研究中，噴施微生物菌肥增加了2種絲苗香米的產量，與史秀宏等[22]的報道一致。就水稻產量構成因素而言，魯杰等[23]的研究表明，施用微生物菌肥與常規施肥相比降低了有效穗數和每穗總粒數，提高了千粒質量和結實率。史秀宏等[22]的研究表明，施用硅酸鹽微生物菌劑提高了每穗總粒數、千粒質量和結實率。噴施0.25 g·L-1和0.50 g·L-1菌肥顯著提高了‘美香占2號’千粒質量，與史秀宏等[22]以及魯杰等[23]的結果一致；而噴施不同質量濃度的菌肥均顯著提高了每穗總粒數，這與魯杰等[23]的結果相反，推測原因為本試驗是在常規施肥的基礎上噴施菌肥，而魯杰等[23]的研究比較了減氮處理下噴施菌肥與常規施肥處理間的差異。而對于‘象牙香占’，噴施微生物菌肥對其有效穗數、每穗總粒數、千粒質量和結實率均無顯著影響，表明2種絲苗香米在產量構成因素上對噴施菌肥的響應有明顯差異。

水稻干物質的生產、分配、運轉是產量形成的基礎，生物量的積累以及在生殖生長期向稻谷分配運轉的效率對產量有決定性的影響[26]。施用微生物菌肥對白菜[14]、甜菜[18]、水稻[22]、甜茶[17]等作物的生物量積累有促進作用。本研究中，噴施微生物菌肥不同程度地增加了2種絲苗香米抽穗期和成熟期的總干質量，與史秀宏等[22]的研究結果一致，這可能為增產提供了物質積累基礎。

水稻產量的66.7%～75%來自于抽穗后的干物質積累，其余來自抽穗前莖鞘干物質的輸出轉運，莖鞘物質轉運特性與水稻的產量關系密切[27]。目前鮮見施用微生物菌肥對水稻莖鞘物質轉運特性的相關研究。本研究中，隨著微生物菌肥施用質量濃度的升高，2種絲苗香米的收獲指數均表現出先增加后降低的趨勢，而噴施0.50 g·L-1菌肥更有效地調優了谷草比。對于‘美香占2號’，噴施菌肥降低了其成熟期葉干質量，增加了成熟期穗干質量和抽穗后干質量增量，雖然對其莖鞘物質輸出率和轉運率均無顯著影響，卻使其增產，原因可能是噴施菌肥促進‘美香占2號’抽穗后的干物質積累以及葉片干物質向稻穗的轉運。而對于‘象牙香占’，噴施菌肥總體上提升了其抽穗后干物質積累量和莖鞘物質轉運特性，促進了其莖鞘物質向籽粒的轉運，進而使其 增產。

4 結 論

噴施不同質量濃度的微生物菌肥能調控絲苗香米的每穗總粒數、千粒質量、各時期的生物量以及莖鞘物質轉運特性，進而提高產量。‘美香占2號’和‘象牙香占’對噴施微生物菌肥的響應存在明顯差異。噴施0.50 g·L-1菌肥對2種絲苗香米均具有較優的增產效果。