研究报告：《多效唑和乙烯利对谷子穗颈、穗部性状及灌浆的影响》

本文旨在向各位研究者介绍由鱼冰星、王宏富*、杨净、段宏凯、王钰云、李智共同完成的研究，上述作者均来自山西农业大学农学院。该研究于2019年发表在中文期刊《核农学报》第33卷第6期。

本研究属于作物栽培与化学调控领域的应用基础研究。其学术背景在于，山西作为中国谷子生产第一大省，随着功能农业的发展，谷子需求量持续增长。为了提高产量，常常采用增加种植密度等方法，但这容易导致植株徒长、茎秆脆弱和倒伏，反而影响光合作用及物质运输，最终造成减产。因此，如何在密植条件下有效防止倒伏，是实现谷子高产稳产的关键课题。已知多效唑是一种广泛应用的前期生长调节剂，能矮化植株、增强抗逆性，但施用不当会抑制穗发育，导致减产。而乙烯利作为后期调节剂，能促进成熟。近年来，植物生长调节剂的复配（互作）应用在玉米等作物上显示出增效优势，但在谷子上的研究尚少。基于此，本研究旨在探究在谷子不同生育时期，单独或配合施用多效唑和乙烯利，对谷子穗颈抗性、穗部发育及籽粒灌浆过程的影响，以明确既能有效控制徒长与倒伏风险，又能保障甚至提高产量的最佳施用组合与时期，为谷子高产栽培的化学调控提供理论依据。

本研究设计严谨，流程清晰，可分为以下详细步骤： 第一，试验材料与设计。 研究选用山西农业大学谷子课题组培育的“农大8号”为材料，于2017年5月在山西农业大学申奉试验站进行田间试验。试验采用随机区组设计，小区面积为16平方米。研究设置了多效唑和乙烯利单施及互作共16个处理（含清水对照）。多效唑（浓度300 mg·L⁻¹）设置三个喷施时期：拔节期前（a1）、拔节期（a2）和孕穗期（a3）。乙烯利（浓度400 mg·L⁻¹）也设置三个喷施时期：孕穗期（b1）、抽穗期（b2）和灌浆期（b3）。单施处理即分别为a1, a2, a3, b1, b2, b3；互作处理则为两者组合，即a1b1, a1b2, a1b3, a2b1, a2b2, a2b3, a3b1, a3b2, a3b3。所有处理均以叶面喷施方式进行，喷施时采取措施防止药液漂移。 第二，测定项目与方法。 在谷子灌浆期和收获期，研究人员系统测定了三类关键指标： 1. 穗颈性状指标：从每个小区随机选取10株，测量穗颈长度和粗度。使用电子天平称取穗颈鲜重后，经烘干至恒重得到干重，并计算含水量。通过将谷穗和穗颈平衡放置于支杆上的方法，测量穗颈重心高度，并计算弯曲力矩（穗颈底部至穗顶的长度×该部分鲜重）。最后，使用FGJ-10数显测力仪直接测定穗颈抗折力。这些指标综合反映了穗颈的物理强度和抗倒伏能力。 2. 灌浆速率测定：在谷子开花后的第5、10、15、20、25、30天分别取样，每次每处理取10个谷穗，选取中部籽粒100粒，烘干称重。通过计算相邻两次取样间百粒干重的增量除以时间间隔，得到籽粒灌浆速率（g·d⁻¹），以此描绘灌浆动态过程。 3. 穗部性状及秕谷率测定：收获前，每小区随机取10穗进行室内考种，测定穗长、穗粗、穗重、穗粒重及穗码数。同时，通过统计饱粒与空壳、半秕粒的数量，计算秕谷率（秕谷数/总粒数×100%），用于评估产量构成和籽粒充实度。 第三，数据分析。 试验获得的所有数据均使用Microsoft Excel 2010进行初步整理，并采用DPS 9.50统计软件进行方差分析。处理间差异的显著性检验采用Duncan新复极差法。此外，还进行了穗颈参数、穗部性状与灌浆速率、秕谷率之间的相关性分析，以探讨各性状间的内在联系。

研究获得了丰富且具有明确指向性的结果，具体如下： 关于穗颈性状： 单施处理下，多效唑（a1处理）能显著增加穗颈粗度（较CK增加20.90%），乙烯利（b2处理）能显著提高穗颈每厘米干物质重量（增加39.13%），但其他参数如穗颈长、重心高度等与对照无显著差异。然而，互作处理表现出更强的综合调控效应。例如，a1b3处理能最大程度增加穗颈粗度（较CK增29.30%）；a2b2处理能最大程度提高干物质积累（增56.42%）并显著降低含水量（降20.73%）；a1b3处理则在降低重心高度（降14.37%）和弯曲力矩（降12.31%）、同时显著提高抗折力（增29.24%）方面效果最佳。这些结果说明，合理的互作处理能协同增强茎秆的机械强度和物质充实度，为抗倒伏奠定坚实基础。 关于穗部性状与产量： 单施处理中，a1处理显著增加穗粗（增5.39%），b2处理使穗重和穗粒重达到最高（分别增7.25%和6.94%）。互作处理的影响更为复杂且效应更强。a1b3处理使穗粗增加最显著（增10.15%），但同时也显著减少了穗长（降20.11%）和穗码数（降9.75%）。在关键的产量指标——穗粒重方面，a2b2处理效果最好，较CK显著增加9.50%；a1b3处理次之，增加6.96%。值得注意的是，a1b1和a3b1（即在孕穗期追施乙烯利）处理的穗粒重反而显著低于对照。这表明，乙烯利的施用时期至关重要，在抽穗期或灌浆期追施有利于增产，而在孕穗期追施可能抑制幼穗发育导致减产。 关于灌浆过程与秕谷率： 无论是单施还是互作，灌浆速率均呈“慢-快-慢”的单峰曲线，峰值出现在开花后20天左右。互作处理（如a2b2, a1b3, a2b3）的灌浆速率在前期增长更快，高峰期更突出，且灌浆期有所缩短，意味着籽粒充实更快、熟期可能提前。相应地，秕谷率在互作处理下得到显著降低，其中a2b2处理效果最佳，较CK降低50.00%，a1b3和a2b3处理也分别降低45.00%和30.00%。而单施处理对秕谷率的影响不显著。这证实了促进灌浆有助于减少秕谷、提高结实率。 关于性状间的相关性： 统计分析进一步揭示了内在规律。灌浆速率与穗颈含水量呈极显著负相关（相关系数-0.64），与穗颈每厘米干物质重量呈极显著正相关（0.73）。这意味着降低穗颈水分、提高干物质积累有利于加速灌浆。秕谷率则与穗长、穗码数呈正相关（分别达显著和极显著水平），与穗粗、穗重、穗粒重呈极显著负相关（相关系数分别为-0.66, -0.77, -0.84）。这明确了降低秕谷率、提高产量的形态学方向：即培育或调控出穗粗、穗重大而穗长和穗码数相对适宜的穗型。

基于以上结果，本研究得出明确结论：与单独施用相比，多效唑与乙烯利合理互作能更显著地改善谷子穗颈的物理结构（增粗、增干重、降重心、提抗折力），优化穗部性状（适当控长、增粗、增重），并通过提高灌浆速率来显著降低秕谷率，从而实现增产与抗倒伏的协同提升。最适宜的化控方案是：在谷子拔节期前或拔节期叶面喷施300 mg·L⁻¹多效唑，随后在抽穗期或灌浆期追施400 mg·L⁻¹乙烯利（以a2b2组合为最优）。需要避免的是在孕穗期追施乙烯利，这会导致穗粒重下降。本研究为谷子生产中通过化学调控实现抗倒、增产提供了具体的理论依据和实践指导。

本研究的亮点在于：第一，研究内容的系统性：首次在谷子上系统研究了多效唑与乙烯利两种调节剂单施及互作对穗颈力学性状、穗部发育和籽粒灌浆全过程的影响，建立了从“茎秆抗性”到“产量形成”的完整评估链条。第二，结论的应用指导性强：不仅证实了互作的增效作用，更重要的是精确指出了两种药剂的最佳施用时期组合（拔节期/拔节前+抽穗期/灌浆期）和应避免的时期（孕穗期追施乙烯利），对田间生产具有直接的操作价值。第三，深入的相关性分析：通过统计学分析，揭示了穗颈干物质积累与灌浆速率、穗部形态与秕谷率之间的内在联系，使研究结论超越了表象观察，具备了更深的生理学意义。

此外，研究在讨论部分也提出了有价值的观点，例如指出互作处理促进灌浆的机制可能与调节叶片衰老、光合作用及乙烯释放速率有关，但这部分机理尚需进一步研究。同时，作者也指出，关于植物生长调节剂混施调控谷子代谢的具体机制，仍是未来需要探索的课题。这些都为后续研究指明了方向。

这项研究是一项设计周密、数据详实、结论明确的应用基础研究，成功地将植物生长调节剂复配技术引入谷子栽培体系，为解决谷子密植高产下的倒伏与产量矛盾提供了科学、可行的化学调控策略。