烯效唑浸種對甘蔗分蘗及農(nóng)藝性狀的影響

范業(yè)賡，陳榮發(fā)，周慧文，閆海鋒，翁夢苓，丘立杭，黃 杏，周忠鳳，吳建明

（廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部廣西甘蔗生物技術(shù)與遺傳改良重點實驗室/廣西甘蔗遺傳改良重點實驗室/中國農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究中心，廣西 南寧 530007）

【研究意義】甘蔗（Saccharum of ficenarumL.）是我國主要的糖類經(jīng)濟作物，其產(chǎn)量的大小影響到蔗農(nóng)的收入和我國經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展；廣西作為全國甘蔗的主要產(chǎn)地，甘蔗產(chǎn)量對保證食糖的供給起著重要作用［1］。蔗糖的穩(wěn)定供給主要取決于甘蔗產(chǎn)量的高低，而甘蔗產(chǎn)量的高低與單位面積有效莖數(shù)呈正相關(guān)，因此，提高甘蔗單產(chǎn)就要提高甘蔗有效莖數(shù)，而促進甘蔗分蘗及其成莖比例是增加有效莖數(shù)進而提高甘蔗單產(chǎn)的最行之有效的途徑之一。【前人研究進展】烯效唑（uniconazole，S3307）是一種植物生長延緩劑，對烯效唑在多種作物上的研究表明，烯效唑能夠有效矮化植株、縮短節(jié)間長度、促進分蘗、增加光合效率，對作物具有控制旺長、提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)、調(diào)節(jié)生理代謝、防止早衰、增強抗逆性等作用［2-3］。烯效唑可以通過常規(guī)方法施用，包括拌種、土壤浸濕、葉面噴灑和浸種［4］。因此，研究烯效唑?qū)Ω收徂r(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響，對解決如何通過植物生長調(diào)節(jié)劑提高甘蔗產(chǎn)量具有重要意義。烯效唑可以增加作物分蘗數(shù)、提高產(chǎn)量和提高抗逆性，烯效唑浸種或噴施均能提高草地早熟禾分蘗［5］、茭白分蘗［6］、促進花生分枝［7］、小麥分蘗［8-10］、水稻分蘗［11-12］。葉綠素是植物光合作用的基礎(chǔ)，是反映葉片光合能力的重要指標，其含量與光合速率呈正相關(guān)，前人在多種作物上研究發(fā)現(xiàn)，烯效唑處理可以提高作物的葉綠素含量［13-15］。【本研究切入點】目前針對烯效唑在甘蔗上的應用研究很少，李松等［16］研究發(fā)現(xiàn)烯效唑可以提高甘蔗組培苗幼苗發(fā)根量，并提高幼苗移栽成活率，而對于烯效唑?qū)Ω收峤N促分蘗方面的研究尚未見報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究應用烯效唑?qū)Ω收岱N莖進行浸種處理，篩選能促進甘蔗分蘗提早發(fā)生、分蘗成莖率高的烯效唑適宜濃度，從而實現(xiàn)提高甘蔗單位面積有效莖數(shù)及產(chǎn)量的目的，并為烯效唑在生產(chǎn)上更好地調(diào)控甘蔗分蘗發(fā)生提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試甘蔗材料為廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究所自育品種桂糖42號。烯效唑為四川國光農(nóng)化有限公司生產(chǎn)的可濕性粉劑，有效成分含量5%。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2018—2019年在廣西農(nóng)科院甘蔗研究所基地進行。甘蔗種采用桂糖42號的常規(guī)蔗種，蔗種砍收后放置7～9 d，然后砍成雙芽段，用烯效唑浸種處理2 h，用清水浸泡作對照。試驗設(shè)0（CK）、20、40、60 mg/L 4個烯效唑濃度處理，蔗種按86 000芽/hm2下種量進行下種，3次重復，共12個小區(qū)，每個小區(qū)5行，行距1.2 m，面積42 m2。按常規(guī)栽培方法管理，調(diào)查記錄各項農(nóng)藝指標。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 農(nóng)藝指標測定 2018年4—6月（甘蔗苗期）調(diào)查甘蔗出苗率和分蘗率，2019年1月（甘蔗收獲期）調(diào)查甘蔗莖徑、株高、有效莖數(shù)和產(chǎn)量。每小區(qū)隨機選取20條蔗莖測量莖徑、株高，用游標卡尺測量中部莖徑，用株高尺從植株基部量起至最高可見肥厚帶的高度為株高；有效莖數(shù)指莖長超過1 m（株高超過1.3 m）且莖徑大于1.5 cm的蔗莖總數(shù)，測定小區(qū)有效莖數(shù)和小區(qū)產(chǎn)量，換算公頃產(chǎn)量；同時每個小區(qū)隨機選取6條有效莖送廣西農(nóng)科院甘蔗研究所甘蔗分析室分析甘蔗蔗糖分。2019年2—3月調(diào)查宿根蔗發(fā)株率，2019年12月調(diào)查宿根蔗有效莖數(shù)和產(chǎn)量，每個小區(qū)隨機選取6條有效莖送廣西農(nóng)科院甘蔗研究所甘蔗分析室分析甘蔗蔗糖分。

1.3.2 SPAD值的測定 在新植蔗苗期（5葉期）采用SPAD-502葉綠素含量測定儀測定+1葉SPAD值。

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2019、DPS v18.10軟件進行統(tǒng)計分析，用GraphPad Prism 8.0制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同烯效唑濃度浸種對甘蔗SPAD值的影響

由圖1可知，甘蔗苗期+1葉的SPAD值隨著烯效唑浸種的濃度升高而升高，CK的SPAD值為45.9，而20、40、60 mg/L烯效唑處理的SPAD值分別為55.3、55.6和58.4，分別比對照增加20.5%、21.1%和27.2%，與CK差異均達到極顯著水平；20 mg/L和40 mg/L兩個烯效唑處理間差異不顯著。

圖1 不同烯效唑濃度浸種對甘蔗SPAD值的影響Fig.1 Effects of seed soaking with different concentrations of uniconazole on SPAD value of sugarcane

2.2 不同烯效唑濃度浸種對新植甘蔗農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響

由表1可知，隨著烯效唑浸種濃度的升高，新植甘蔗的分蘗率也隨著升高，20、40和60 mg/L烯效唑處理分別比對照增加48.96%、119.74%和169.90%，差異均達到極顯著水平；20和40 mg/L烯效唑處理的新植甘蔗出苗率高于對照，而60 mg/L處理低于對照，但4個處理間出苗率沒有明顯差異；株高隨著烯效唑濃度的增加呈下降趨勢，但差異不顯著，以對照的株高最高，為296 cm；4個處理中，20 mg/L處理的有效莖數(shù)和產(chǎn)量最高，而60 mg/L處理的有效莖數(shù)和產(chǎn)量最低，新植甘蔗單位面積的有效莖數(shù)和產(chǎn)量并不隨著烯效唑的濃度增加而增加；烯效唑處理的甘蔗蔗糖分均高于對照，但差異均不顯著，其中以60 mg/L處理的甘蔗蔗糖分最高，為15.24%。

2.3 不同烯效唑濃度浸種對宿根甘蔗農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響

由表2可知，經(jīng)烯效唑處理的宿根甘蔗的發(fā)株率均比對照高，但差異不顯著，以20 mg/L烯效唑處理最高，為119.60%；4個處理之間的有效莖數(shù)、株高和莖徑?jīng)]有明顯的差異，均以20 mg/L處理最高；宿根甘蔗的產(chǎn)量以20 mg/L處理最高，分別比0、40和60 mg/L處理提高16.05%、12.87%和14.79%，差異均達極顯著水平；宿根甘蔗蔗糖分以40 mg/L處理最高、為15.65%，60 mg/L處理的甘蔗蔗糖分最低、為14.87%，兩者間差異顯著。

表1 不同烯效唑濃度浸種對新植甘蔗農(nóng)藝性狀和甘蔗蔗糖分的影響Table 1 Effects of seed soaking with different concentrations of uniconazole on agronomic characteristics and sucrose content of newly planted sugarcane

表2 不同烯效唑濃度浸種對宿根甘蔗農(nóng)藝性狀和甘蔗蔗糖分的影響Table 2 Effects of seed soaking with different concentrations of uniconazole on agronomic characteristics and sucrose content of ratoon sugarcane

3 討論

葉綠素是植物進行光合作用所必需的一種光合色素，其含量是反映光合強度的重要生理指標。葉綠素含量的高低可直接反映作物光能利用率，影響作物產(chǎn)量形成［17］。烯效唑處理可增加功能葉的葉綠素相對含量。烯效唑的應用顯著改善了大豆的葉綠素含量、光合速率和抗氧化系統(tǒng)［18］；王振龍等［19］研究發(fā)現(xiàn)不同濃度的烯效唑浸種可以提高番茄幼苗葉綠素含量；項祖芬等［20］指出烯效唑的使用提高了水稻劍葉衰老期間的葉綠素含量；劉春娟等［21］發(fā)現(xiàn)噴施烯效唑增加了大豆植株不同部位葉片的葉綠素含量；Ahmad等［22-23］發(fā)現(xiàn)，在干旱和半干旱地區(qū)應用烯效唑可以提高小麥和玉米的葉綠素a和b含量，增強小麥抗旱性；杜超等［24］研究發(fā)現(xiàn)烯效唑可以提高向日葵葉片的SPAD值。本研究以烯效唑浸種后，隨著烯效唑濃度的增加，甘蔗葉片的SPAD值也隨之增加，說明烯效唑的使用通過影響葉片的葉綠素含量，進而影響甘蔗光合速率，促進光合作用。

分蘗是甘蔗生長發(fā)育進程中的一個顯著特點，提高甘蔗單產(chǎn)的關(guān)鍵是促進分蘗，提高有效莖數(shù)及促進其發(fā)育成莖。甘蔗分蘗除受到品種制約外，也受到環(huán)境影響。利用植物生長調(diào)節(jié)劑控制甘蔗分藥具有相當顯著的作用，如外源乙烯利（Ethephon）葉面噴施可促進甘蔗分蘗的發(fā)生［25-28］，柴亮［29］發(fā)現(xiàn)DA-6可以促進甘蔗分蘗，范業(yè)賡等［30］發(fā)現(xiàn)多效唑浸種可以提高甘蔗分蘗率。烯效唑也能促進分蘗發(fā)生，王忠閣等［11］發(fā)現(xiàn)烯效唑浸種可以促進水稻分蘗；烯效唑能抑制赤霉素的合成，對水稻、小麥有促蘗增穗效應［8,31-32］。本研究中烯效唑浸種提高了甘蔗的分蘗，這與前人在其他作物上的研究相一致；而隨著烯效唑濃度增加，新植蔗的有效莖數(shù)和產(chǎn)量呈現(xiàn)降低趨勢，說明過高烯效唑濃度產(chǎn)生的分蘗多為無效分蘗，這些分蘗會造成分蘗成莖率低，且會對有效分蘗的生長發(fā)育產(chǎn)生抑制作用；前人研究也認為，無效分蘗會競爭植株營養(yǎng)分配，降低有效分蘗對資源的利用，最終產(chǎn)量下降［33-34］。同時，隨著烯效唑濃度的增加，新植蔗的株高也有所降低，說明高濃度的烯效唑有可能抑制甘蔗節(jié)間伸長，進而影響甘蔗的株高，這也與前人研究一致。閆艷紅等［35］研究表明大豆噴施烯效唑可以降低株高，增加莖粗；田再民等［36］發(fā)現(xiàn)隨著烯效唑的濃度的增加，玉米株高受到的抑制也逐漸增強；張偉等［37］用烯效唑噴施甜高粱，發(fā)現(xiàn)烯效唑可以有效降低甜高粱株高。本研究中，新植和宿根蔗的蔗糖分并不隨著烯效唑的濃度增加而增加，雖然烯效唑處理新植蔗的蔗糖分都高于對照，但差異并不顯著；宿根蔗以40 mg/L處理的蔗糖分最高，以60 mg/L處理最低，說明烯效唑?qū)Ω收嵴崽欠值挠绊懖⒉幻黠@。因此，對蔗種進行低濃度浸種處理，可以促進分蘗早發(fā)、提高分蘗率，進而可以減緩烯效唑?qū)χ旮叩囊种谱饔谩１狙芯恐校?0 mg/L烯效唑處理提高了甘蔗有效莖數(shù)，進而提高了宿根蔗的發(fā)株率，然而受2019年廣西全區(qū)干旱無雨旱情影響，宿根蔗的株高和莖徑都不大，且都低于新植蔗，雖然單位面積的有效莖數(shù)比新植蔗有所提高，但單位面積產(chǎn)量與新植蔗相差不大。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，以適當濃度的烯效唑浸種，可有效提高新植蔗苗期+1葉的SPAD值，可提高新植蔗的分蘗率，而新植蔗的單位面積有效莖數(shù)和產(chǎn)量并不隨著烯效唑濃度增加而增加，以20 mg/L烯效唑浸種為佳；宿根蔗的發(fā)株率、有效莖數(shù)也以20 mg/L烯效唑濃度為宜；新植蔗和宿根蔗的甘蔗蔗糖分與烯效唑的濃度關(guān)系不大。因此，烯效唑浸種對促進甘蔗分蘗、提高單位面積有效莖數(shù)和產(chǎn)量并不是烯效唑濃度越高越好，而是需要一個適宜的濃度來促進分蘗，并控制好無效分蘗；而且過高的烯效唑濃度會抑制赤霉素合成，抑制甘蔗伸長，影響甘蔗株高，最終影響甘蔗產(chǎn)量。