陳俊華++郭世保++徐雪松++王朝陽++史洪中

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.035

摘要：為研究新型植物生長調(diào)節(jié)劑調(diào)環(huán)酸鈣在小麥上的應(yīng)用潛力，選用小麥品種皖麥68和鄭麥9023，分別在拔節(jié)前1周左右施用5%調(diào)環(huán)酸鈣泡騰顆粒劑。結(jié)果表明，施用5%調(diào)環(huán)酸鈣泡騰顆粒劑1 500～2 100 g/hm2可顯著降低小麥株高，增大植株基部節(jié)間直徑，并能提高光合速率、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量。其中，皖麥68施用 2 100 g/hm2 和鄭麥9023施用1 500 g/hm2 5%調(diào)環(huán)酸鈣泡騰顆粒劑的產(chǎn)量最高，分別達(dá)6 678.75、7 666.80 kg/hm2，比各自對照（CK）分別增產(chǎn)9.89%和11.29%。5%調(diào)環(huán)酸鈣泡騰顆粒劑對小麥控長和增產(chǎn)作用明顯，值得在小麥生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：調(diào)環(huán)酸鈣；泡騰顆粒劑；小麥；調(diào)控作用；株高；產(chǎn)量；光合作用

中圖分類號： S482.8+92文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2016）10-0143-03

收稿日期：2015-08-07

基金項(xiàng)目：國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（編號：201503002）。

作者簡介：陳俊華 （1982—），女，河南許昌人，碩士，講師，主要從事植物保護(hù)研究。E-mail：junhua993@163.com。利用化學(xué)活性物質(zhì)的調(diào)控作用，通過改善與小麥倒伏有關(guān)的形態(tài)和生理性狀來提高小麥抗倒伏能力和產(chǎn)量，在小麥生產(chǎn)上的應(yīng)用日益廣泛。調(diào)環(huán)酸是一種新型環(huán)已烷酮類植物生長調(diào)節(jié)劑，其鈣鹽（調(diào)環(huán)酸鈣）最初由日本組合化學(xué)工業(yè)公司開發(fā)[1]。調(diào)環(huán)酸鈣在植物體內(nèi)通過阻止GA20向GA1的轉(zhuǎn)化，從而抑制了活性赤霉素的合成[2-3]，影響植物細(xì)胞的伸長，在很多植物上可縮短莖桿的伸長[4]。同時(shí)，調(diào)環(huán)酸鈣并不會(huì)對GA4等其他赤霉素的合成造成抑制，反而能維持和延長體內(nèi)既存赤霉素的活性水平，有效防治作物早衰，是一種理想的植物生長調(diào)節(jié)劑。由于其低毒、低殘留，在環(huán)境中的光降解和生物降解迅速，被美國國家環(huán)保局（USEPA）定為低風(fēng)險(xiǎn)藥劑[5-6]，并被多個(gè)國家登記且在不同果樹上使用[7]。

國外對調(diào)環(huán)酸鈣的應(yīng)用研究開展較早，生產(chǎn)上調(diào)環(huán)酸鈣被用來控制新枝的過量生長[8]，增加果樹[9-11]和蔬菜[12-13]的產(chǎn)量。研究表明，調(diào)環(huán)酸鈣通過調(diào)節(jié)蘋果樹體內(nèi)類黃酮的生物合成，產(chǎn)生一種具有顯著抗菌活性的新物質(zhì)C15H14O6（luteoforol）[14-15]，從而提高其對黑星病（Venturia inaequalis）、火疫病（Erwinia amylovora）等病害的抗性[16-18]。調(diào)環(huán)酸鈣還可提高果實(shí)中糖分的積累，從而提升果實(shí)品質(zhì)[19-20]。在草莓上的試驗(yàn)表明，施用調(diào)環(huán)酸鈣125～189 mg/L 可有效抑制草莓匍匐莖的形成并顯著提高草莓的產(chǎn)量和品質(zhì)[21]。在花生上的研究表明，施用調(diào)環(huán)酸鈣有效成分140 g/hm2，可比對照增產(chǎn)310 kg/hm2[22]。近來在蕃茄上的研究還發(fā)現(xiàn)，調(diào)環(huán)酸鈣通過抑制細(xì)胞內(nèi)磷酯酶D（PLD）和脂氧合酶（LOX）的活性來提高細(xì)胞膜的完整性，降低細(xì)胞電解質(zhì)滲漏率，從而減輕蕃茄低溫冷害[23]。國內(nèi)對調(diào)環(huán)酸鈣的研究開展較晚，主要集中在其合成工藝[24-25]和在花生上的應(yīng)用[26-27]，在小麥上的應(yīng)用鮮有報(bào)道且缺乏深入研究。本試驗(yàn)通過設(shè)置不同劑量5%調(diào)環(huán)酸鈣泡騰顆粒劑對不同品種的小麥進(jìn)行研究，明確調(diào)環(huán)酸鈣對小麥生長的調(diào)控和對光合作用的影響以及對小麥的安全性，為合理使用調(diào)環(huán)酸鈣提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試材料

小麥品種為皖麥68、鄭麥9023。5%調(diào)環(huán)酸鈣泡騰顆粒劑、80%矮壯素可溶性粉劑，由河南省安陽全豐生物科技有限公司生產(chǎn)。LI-6400XT 便攜式光合作用測量系統(tǒng)，北京力高泰科技有限公司生產(chǎn)。

1.2試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)在2地進(jìn)行，一地位于江蘇省盱眙縣盱城鎮(zhèn)新灣村，小麥品種皖麥68，播種量22.5 kg/hm2，土壤為沙壤土。另一地位于大豐縣草廟鎮(zhèn)五總村，小麥品種鄭麥9203，播種量 20 kg/hm2，土壤為壤土。2地播種方式均為機(jī)播，水肥管理同當(dāng)?shù)厮揭恢隆?/p>

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)與處理

分別設(shè)5%調(diào)環(huán)酸鈣泡騰顆粒劑用量300、900、1 500、2 100 g/hm2，80%矮壯素可溶性粉劑用量為3 000 g/hm2（當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)用量），并設(shè)空白對照。各處理面積40 m2，3次重復(fù)。皖麥68和鄭麥9023分別于2014年4月3日和4月6日施藥（約拔節(jié)前1周），采用衛(wèi)士WS-18D型電動(dòng)噴霧器噴霧。

1.4數(shù)據(jù)采集與分析

在施藥后7 d，于14：30—15：30，每個(gè)小區(qū)取3點(diǎn)，隨機(jī)選取無病完整的旗葉中部測定光合速率。各個(gè)小區(qū)重復(fù)3次。收獲前從1 m雙行內(nèi)取30株，考察株高、節(jié)長、葉長等農(nóng)藝性狀和穗長、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量等產(chǎn)量構(gòu)成因素并記載藥害情況。分別取葉和節(jié)中間部分，使用電子游標(biāo)卡尺測量葉寬和節(jié)直徑。每小區(qū)收獲4 m2脫粒測產(chǎn)，折合成1 hm2產(chǎn)量。采用 Excel 2013和 DPS v 7.05軟件進(jìn)行作圖和數(shù)據(jù)分析，不同處理之間多重比較采用Duncans新復(fù)極差法。

2結(jié)果與分析

2.1調(diào)環(huán)酸鈣對小麥光合作用的影響

圖1的結(jié)果顯示，皖麥68在5%調(diào)環(huán)酸鈣泡騰顆粒劑300 g/hm2處理下即可顯著提高小麥的光合速率，在900～2 100 g/hm2 范圍內(nèi)，各處理光合速率隨劑量增加呈下降趨勢，在2 100 g/hm2劑量的光合速率最低為 8.21 μmol/（m2·s），和80%矮壯素可溶性粉劑 3 000 g/hm2 的光合速率相當(dāng)，仍顯著高于對照。各處理鄭麥9023的光合速率變化趨勢（圖2）同皖麥68相似，其中鄭麥9023在 2 100 g/hm2 劑量的光合速率高于對照，但差異不顯著，表明不同品種對調(diào)環(huán)酸鈣的敏感性存在差異。

2.2調(diào)環(huán)酸鈣對株高、節(jié)長的作用

從皖麥68的結(jié)果（表1）可出看出，施用調(diào)環(huán)酸鈣可降低小麥株高，其對小麥株高的矮化作用隨用量的增加而增大，在 1 500 g/hm2 處理?xiàng)l件下與對照差異達(dá)顯著水平，在 2 100 g/hm2處理?xiàng)l件下株高為77.24 cm，比對照降低 8.3 cm，與對照差異達(dá)極顯著水平。5%調(diào)環(huán)酸鈣泡騰顆粒劑 1 500 g/hm2處理對皖麥68的矮化作用稍低于80%矮壯素可溶性粉劑 3 000 g/hm2處理，二者差異不顯著，但二者與對照（CK）差異均達(dá)顯著水平。從各節(jié)間來看，調(diào)環(huán)酸鈣 2 100 g/hm2 處理的作用最強(qiáng)，此處理?xiàng)l件下小麥穗莖節(jié)、倒2節(jié)、倒3節(jié)長度為分別為27.12、19.23、11.05 cm，比對照（CK）分別縮短1209%、9.46%、10.44%，均達(dá)顯著水平。從對各節(jié)間直徑（莖粗）的影響來看，調(diào)環(huán)酸鈣和矮壯素對莖粗的增長均有促進(jìn)作用，其中對倒3節(jié)的作用最為突出，5%調(diào)環(huán)酸鈣泡騰顆粒劑 2 100 g/hm2處理的節(jié)間直徑為 4.29 mm，高于80%矮壯素可溶性粉劑 3 000 g/hm2處理，并顯著高于其他處理。鄭麥 9023的試驗(yàn)結(jié)果（表2）與皖麥68呈相似的趨勢。

2.3調(diào)環(huán)酸鈣對葉長與葉寬的影響

從皖麥68和鄭麥9023的結(jié)果可以看出（表3、表4），調(diào)環(huán)酸鈣對小麥旗葉葉長的影響不顯著。對旗下葉的影響除2 100 g/hm2處理鄭麥 9023的旗下葉葉長（23.75 cm）顯著小于對照之外，其余各處理均與對照差異不顯著；調(diào)環(huán)酸鈣對小麥旗葉和旗下葉葉寬的的影響不明顯。80%矮壯素可溶性粉劑 150 g/hm2處理對葉長、葉寬的作用均不顯著。

2.4調(diào)環(huán)酸鈣對穗粒結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量的影響

由表5可以看出，5%調(diào)環(huán)酸鈣泡騰顆粒劑處理可明顯增加皖麥68小麥穗長、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量。其中，調(diào)環(huán)酸鈣2 100 g/hm2 處理?xiàng)l件下穗長、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量與對照差異達(dá)顯著水平，1 500 g/hm2 處理?xiàng)l件下產(chǎn)量為 6 521.25 kg/hm2，比對照增產(chǎn)7.30%，2 100 g/hm2處理?xiàng)l件下產(chǎn)量為6678.75kg/hm2，比對照增產(chǎn)9.89%，均與對照差異極顯著。矮壯素也可調(diào)節(jié)小麥麥穗粒生長和促進(jìn)產(chǎn)量的提高，其中，80%矮壯素可溶性粉劑 3 000 g/hm2處理產(chǎn)量為 6 485.40 kg/hm2，比對照增產(chǎn)6.71%，差異極顯著，略低于調(diào)環(huán)酸鈣1 500 g/hm2處理的產(chǎn)量，但二者差異未達(dá)顯著水平。

由表6可以看出，調(diào)環(huán)酸鈣對鄭麥9023的穗長、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量表現(xiàn)出明顯的調(diào)節(jié)作用。其中，調(diào)環(huán)酸鈣 1 500 g/hm2 處理?xiàng)l件下穗長、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量與對照差異達(dá)顯著水平。1 500 g/hm2處理?xiàng)l件下產(chǎn)量最高，達(dá) 7 666.80 kg/hm2，比對照增產(chǎn)11.29%，差異極顯著，且顯著高于80%矮壯素可溶性粉劑3 000 g/hm2處理的產(chǎn)量。

3結(jié)論與討論

傳統(tǒng)植物生長調(diào)節(jié)矮壯素抑制了幾乎所有赤霉素（GA）的合成，使植株體內(nèi)多種GA水平全面下降，從而降低株高達(dá)到防止倒伏的目的，但是也表現(xiàn)出了對生殖生長的副作用，用量大時(shí)后期容易導(dǎo)致作物早衰。GA1主要存在于營養(yǎng)器官，控制莖葉的伸長生長；GA4主要存在于生殖器官中，控制花芽分化和穂粒發(fā)育。調(diào)環(huán)酸鈣主要阻止GA20向GA1的轉(zhuǎn)化，并不會(huì)對GA4等其他赤霉素的合成造成抑制，反而調(diào)環(huán)酸鈣能維持和延長體內(nèi)既存赤霉素的活性水平，有效防治作物早衰。與目前廣泛應(yīng)用的三唑類延緩劑相比，調(diào)環(huán)酸鈣對輪作植物無殘留毒性，對環(huán)境無污染，因而有可能取代三唑類生長延緩劑，具有廣泛的應(yīng)用前景[28]。皖麥68和鄭麥9023這2個(gè)小麥品種的試驗(yàn)結(jié)果表明，在小麥拔節(jié)前期施用5%調(diào)環(huán)酸鈣泡騰顆粒劑 1 500～2 100 g/hm2，可矮化植株高度、降低節(jié)間長度、增加莖粗，并能提高光合速率、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量。調(diào)環(huán)酸鈣在控旺的同時(shí)，顯著促進(jìn)生殖生長，提高作物抗倒伏能力，達(dá)到控旺、增產(chǎn)和改善品質(zhì)的目的，是理想的矮化劑，值得在小麥生長上推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]中山芳樹. ァセトニルコハク酸エステルの製造法：JP59163346[P]. 1984-09-14.

[2]Medjdoub R，Val J，Blanco A. Inhibition of vegetative growth in red apple cultivars using prohexadione-calcium[J]. J Hortic Sci Biotech，2005，80：263-271.

[3]Vavilala D T，Reddy S，Sachchidanand，et al. Prohexadione，a plant growth regulator，inhibits histonelysine demethylases and modulates epigenetics [J]. Toxicology Reports，2014（1）：1152-1161.

[4]Paulson G S，Hull L A，Biddinger D J. Effect of a plant growth regulator prohexadione-calcium on insect pests of apple and pear[J]. Journal of Economic Entomology，2005，98：423-431.

[5]Winkler V W. Reduce risk concept for prohexadione-calcium，a vegetative growth control plant growth regulator in apple [J]. Acta Horticulturae，1997，451：667-671.

[6]Smit M，Meintjes J J，Jacobs G，et al. Shoot growth control of pear trees （Pyrus communis L.） with prohexadione-calcium [J]. Scientia Horticulturae，2005，106：515-529.

[7]Bizjak J，Weber N，Mikulic-Petkovsek M，et al. Polyphenol gene expression and changes in anthocyanins [J]. Plant Growth Regul，2013，71：225-233.

[8]Asin L，Alegre S，Montserrat R. Effect of paclobutrazol，prohexadione-Ca，deficit irrigation，summer pruning and root pruning on shoot growth，yield，and return bloom，in a ‘Blanquilla pear orchard [J]. Scientia Horticulturae，2007，113：142-148.

[9]Medjdoub R，Val J，Blanco A. Prohexadione-Ca inhibits vegetative growth of ‘Smoothe Golden Delicious apple trees [J]. Scientia Horticulturae，2004，101：243-253.

[10]Duyvelshoff C，Cline J A. Ethephon and prohexadione-calcium influence the flowering，early yield，and vegetative growth of young ‘Northern spy apple trees [J]. Scientia Horticulturae，2013，151：128-134.

[11]Pasa M S，Einhorn T C. Heading cuts and prohexadione-calcium affect the growth and development of ‘dAnjou pear shoots in a high-density orchard [J]. Scientia Horticulturae，2014，168：267-271.

[12]Kang S M，Kim J T，Hamayun M，et al. Influence of prohexadione-calcium on growth and gibberellins content of Chinese cabbage grown in alpine region of South Korea [J]. Scientia Horticulturae，2010，125：88-92.

[13]Altintas S. Effects of prohexadione-calcium with three rates of phosphorus and chlormequat chloride on vegetative and generative growth of tomato [J]. African Journal of Biotechnology，2011，10（75）：17142-17151.

[14]Halbwirth H，Kampan W，Stich K，et al. Biochemical and molecular biological investigations with respect to induction of fire blight resistance in apple and pear by transiently altering the flavonoid metabolism with specific enzyme inhibitors[J]. Acta Hortic，2002，590：485-492.

[15]Spinelli F，speakman J B，Rademacher W，et al. Luteoforol，a flavan 4-ol，is induced in pome fruits by prohexadione-Ca and shows phytoalexin-like properties against Erwinia amylovora and other plant pathogens [J]. Eur J Plant Pathol，2005，111：1-10.

[16]Bazzi C，Messina C，Tortoreto L，et al. control of pathogen incidence in pome fruits and other horticultural crop plants with prohexadione-Ca [J]. Europ J Hort Sci，2003，68：108-114.

[17]Rademacher W，Kober R. Efficient use of prohexadione-Ca in pome fruits [J]. Europ J Hort Sci，2003，68：101-107.

[18]Costa G，Spinelli F，Sabatini E，et al. Incidence of scab （Venturia inaequalis） in apple as affected by different plant growth retardants [J]. Acta Hort，2004，653：133-137.

[19]Rademacher W，Saarloos K，Garuz-Porte J A，et al. Impact of prohexadione-Ca on the vegetative and reproductive performance of apple and pear trees [J]. Eur J Hortic Sci，2004，69：221-228.

[20]Costa G，Sabatini E，spinelli F，et al. Two years of application of prohexadione-ca on apple：effect on vegetative and cropping performance，fruit quality，return bloom and residual effect [J]. Acta Hortic，2004：653：35-40.

[21]Duane W G，Sonia G S. Prohexadione-calcium inhibits runner formation and enhances yield of strawberry [J]. Journal of the American Pomological Society，2010，64（3）：125-139.

[22]Joshua B B，David L J，Alan C Y，et al. Influence of prohexadione calcium on pod yield and pod loss of peanut[J]. Agronomy Journal，2002，94（2）：331-336.

[23]Aghdam M S. Mitigation of postharvest chilling injury in tomato fruit by prohexadion calcium [J]. J Food Sci Technol，2013，50（5）：1029-1033.

[24]馮己. 調(diào)環(huán)酸鈣合成工藝研究及其類似物合成[D]. 河南：鄭州大學(xué)，2011.

[25]周穎. 植物生長調(diào)節(jié)劑調(diào)環(huán)酸鈣的合成工藝及其新劑型WDG的研究[D]. 杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2006.

[26]杜連濤. 調(diào)環(huán)酸鈣對丘陵地區(qū)夏直播花生生理特性及產(chǎn)量的影響[J]. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，29（3）：365-369.

[27]杜連濤，樊堂群，王才斌，等. 調(diào)環(huán)酸鈣對夏直播花生衰老、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 花生學(xué)報(bào)，2008，37（4）：32-36.

[28]Unrath C R，Prohexadione-Ca：a promising chemical for controlling vegetative growth of apples [J]. Hort Sci，1999，34（7）：1197-1200.朱銀，顏偉，楊欣，等. 人工加速老化對小麥種子活力和品質(zhì)性狀的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44（10）：146-148.