本文属于类型a，即单项原始研究论文。以下为该研究的学术报告。

多效唑和乙烯利对谷子穗颈、穗部性状及灌浆的影响

一、研究作者、单位与发表信息

该研究由鱼冰星、王宏富、杨净、段宏凯、王钰云、李智共同完成，通讯作者为王宏富。所有作者均来自山西农业大学农学院。该论文发表于《核农学报》（journal of nuclear agricultural sciences）2019年第33卷第6期，页码为1199至1207。研究受山西省农业综合开发项目、山西省农业科技成果转化和推广示范项目及山西省科技重点研发计划项目资助。

二、研究背景与目的

山西是我国谷子生产第一大省，随着功能农业的兴起，谷子需求量逐年上升。在谷子生产中，品种与密度是制约产量的关键因素，但增加种植密度容易导致谷子茎秆脆弱、倒伏，破坏植株群体结构，降低叶片光合速率，同时破坏茎秆输导组织，阻碍有机物质运输，最终造成严重减产。因此，在选育高产品种和增加种植密度的前提下防止谷子倒伏，是提高谷子产量亟待解决的重要课题。

多效唑（paclobutrazol）是一种在作物生产实践中广泛应用的植物生长调节剂，在作物生长前期施用可以缩短基部节间、降低株高、延缓植株伸长、增加抗逆性能。然而，多效唑的施用时期对产量影响显著，施用过早或过晚都会抑制幼穗发育，导致营养缺失、秃尖瞎码、粒数减少、空壳与半秕粒增加。乙烯利（ethephon）是另一种常用植物生长调节剂。已有研究表明，复配型植物生长调节剂在玉米等作物上可以协调产量构成因素、促进穗粒发育、提高抗逆能力，但在谷子上的应用尚少见报道。因此，本研究的目的是探究既能抑制谷子植株贪青徒长，又不影响谷子产量的最佳多效唑和乙烯利施用处理，为谷子化学调控和高产栽培提供理论依据。

三、研究流程与方法

本研究以山西农业大学谷子课题组培育的品种“农大8号”为试验材料。15%多效唑粉剂和40%乙烯利水剂均购自四川国光农化股份有限公司。试验于2017年5月在山西农业大学申奉试验站进行。采用随机区组设计，小区面积16平方米，留苗密度为每公顷218460株。

试验设置单施和互作两类处理。单施处理共6个，分别为：拔节期前喷施300 mg·L⁻¹多效唑（a1）、拔节期喷施300 mg·L⁻¹多效唑（a2）、孕穗期喷施300 mg·L⁻¹多效唑（a3）、孕穗期喷施400 mg·L⁻¹乙烯利（b1）、抽穗期喷施400 mg·L⁻¹乙烯利（b2）、灌浆期喷施400 mg·L⁻¹乙烯利（b3）。互作处理共9个，即a1b1、a1b2、a1b3、a2b1、a2b2、a2b3、a3b1、a3b2、a3b3，以清水为对照（ck）。多效唑和乙烯利浓度均由山西农业大学化学调控实验室前期筛选确定。为防止液滴漂移到相邻小区，小区间用塑料布间隔。

在指标测定方面，研究分为四部分。第一，穗颈指标的测定：在谷子灌浆期，每小区随机选取10株，用卷尺测量穗颈长，用游标卡尺测量穗颈粗；称量穗颈鲜重后，105℃杀青30分钟，80℃烘干至恒重，称量穗颈干重并计算含水量；将谷子穗颈放于直径1厘米且与地面垂直的支杆上调节平衡，测量重心高度；按照公式“弯曲力矩=穗颈底部至穗顶的长度×穗颈底部至穗顶的鲜重”计算弯曲力矩；利用FGJ-10数显测力仪测定穗颈抗折力。第二，灌浆速率的测定：分别于谷子开花后第5、第10、第15、第20、第25和第30天取样，每处理取10个谷穗，选取中部籽粒100粒，烘干称重，按照公式“籽粒灌浆速率=（后一次取样百粒干重−前一次取样百粒干重）/取样间隔”计算灌浆速率。第三，穗部性状及秕谷率测定：收获前每小区随机选取10穗进行室内考种，测定穗码数、穗长、穗粗、穗重、穗粒重，并按公式“秕谷率=（秕谷数/总粒数）×100%”计算秕谷率。第四，数据分析：采用Microsoft Excel 2010和DPS 9.50进行统计分析，用Duncan新复极差法进行方差分析。此外，研究还对灌浆速率与穗颈参数、秕谷率与穗部性状进行了相关性分析。上述试验流程中，没有涉及自行开发的特殊设备或算法，主要采用常规农学测量仪器和统计软件。

四、主要研究结果

在单施处理下，多效唑对穗颈参数有一定调控作用。a1处理的穗颈粗较ck显著增加20.90%，其他处理的穗颈粗与ck无显著差异；穗颈长、重心高度、弯曲力矩和抗折力在a1处理下表现较佳，但与ck无显著差异。乙烯利单施方面，b2处理的每厘米干物质重量较ck显著增加39.13%，穗颈含水量最低，但与ck无显著差异。在穗部性状上，单施处理下穗粗、穗重和穗粒重有明显变化：a1处理的穗粗最大，较ck增加5.39%；b2处理的穗重和穗粒重最高，分别较ck增加7.25%和6.94%；穗长和穗码数无显著差异。灌浆速率方面，单施处理下谷子灌浆呈单峰曲线，第20天达到灌浆高峰，其中b2和b3处理在灌浆中期效果最明显。秕谷率方面，单施处理与ck无显著差异，b2处理秕谷率最低，较ck降低10.00%。

与单施相比，多效唑和乙烯利互作处理的效果更加显著。在穗颈参数上，互作处理显著增加了穗颈粗、穗颈抗折力和每厘米干物质重量，同时明显降低了穗颈弯曲力矩、重心高度和含水量。其中a1b3处理的穗颈粗最大，较ck显著增加29.30%；a2b2处理的每厘米干物质重量最大，较ck显著增加56.42%；a2b2处理的穗颈含水量最低，较ck显著降低20.73%；a1b3处理的重心高度和弯曲力矩分别较ck显著减少14.37%和12.31%，抗折力则显著增加29.24%。这些结果表明，互作处理通过降低穗颈含水量、增加干物质积累，改善了穗颈的物理强度，有利于防止灌浆期穗颈弯曲或折断。

在穗部性状上，互作处理的穗长和穗码数显著减少，穗粗显著增加，穗重和穗粒重明显提高。a1b3处理的穗长较ck显著减少20.11%，穗粗较ck显著增加10.15%；a2b2处理的穗重和穗粒重均达到最大值，分别较ck增加11.45%和9.50%。值得注意的是，a1b1和a3b1处理的穗粒重较ck分别显著减少8.71%和4.96%，说明在孕穗期追施乙烯利会降低穗粒重，导致产量下降。

在灌浆速率方面，互作处理下灌浆前期灌浆速率明显加快，高峰同样出现在第20天，但后期下降较快，灌浆持续时间缩短，熟期提前。其中a2b2、a1b3、a2b3处理的灌浆速率增长最为明显。相应地，互作处理显著降低了秕谷率：a2b2、a1b3、a2b3处理的秕谷率分别较ck显著降低50.00%、45.00%和30.00%，其中a2b2处理效果最好；而a3b1处理的秕谷率较ck高出18.33%，与ck差异显著。相关性分析进一步表明，谷子穗颈含水量与灌浆速率呈极显著负相关，每厘米干物质重量与灌浆速率呈极显著正相关；穗码数与秕谷率呈极显著正相关，穗长与秕谷率呈显著正相关，而穗粗、穗重、穗粒重与秕谷率均呈极显著负相关。这些结果为解释互作处理改善产量构成提供了数据支撑。

五、研究结论与意义

研究表明，多效唑和乙烯利互作处理能不同程度改善谷子的穗颈参数，提高灌浆速率，改善穗部性状，降低秕谷率，其效果明显优于单施处理。最佳施用方案为：在谷子拔节期前或拔节期喷施300 mg·L⁻¹多效唑，然后在抽穗期或灌浆期追施400 mg·L⁻¹乙烯利；而在孕穗期追施乙烯利会降低穗粒重，造成产量下降。该研究为谷子的化学调控和高产栽培提供了理论依据，并提示在实际生产中可通过植物生长调节剂混合施用来弥补单施的不足，从而提高谷子产量。然而，关于植物生长调节剂混施调控谷子代谢的机制仍需进一步研究。

六、研究亮点

本研究的亮点主要体现在以下三个方面：第一，研究将多效唑和乙烯利的复配互作应用于谷子这一研究相对薄弱的作物上，填补了相关领域的研究空白；第二，研究同时考察了穗颈物理性状、穗部产量性状和籽粒灌浆动态三个层面的指标，并通过相关性分析揭示了穗颈含水量和干物质积累与灌浆速率及秕谷率之间的内在联系；第三，研究明确了不同生育时期施用的效应差异，特别是发现孕穗期追施乙烯利会产生负面效应，这对生产实践具有明确的指导意义。

七、其他有价值的内容

研究还指出，谷子秕谷率较高的原因可能是两种调节剂喷施时期过早，导致叶片卷曲、皱缩畸形、谷穗发育不良或早熟，从而影响籽粒正常灌浆。此外，作者在讨论中对比了水稻、玉米等作物上乙烯利和复配调节剂的研究结果，进一步支持了施用时期对作物产量影响的关键性。这些内容为后续研究提供了可借鉴的思路。