本研究由鱼冰星、王宏富、王振华、张鹏、成锴、余爱丽、闫海丽、鱼冰洁等人合作完成。其中，第一作者鱼冰星来自山西农业大学农学院和山西农业大学谷子研究所，通信作者王宏富为山西农业大学农学院教授、硕士生导师，主要从事现代杂粮生产研究。其他作者分别来自山西农业大学谷子研究所和山西省长治市潞州区农业农村局。该论文发表于《甘肃农业大学学报》2022年2月第57卷第1期，页码为40～47，文献DOI为10.13432/j.cnki.jgsau.2022.01.005。论文收稿日期为2020年12月23日，修回日期为2021年5月8日。研究得到了国家现代农业产业体系建设专项、山西省重点研发计划重点项目等多项基金的资助。
谷子（foxtail millet）是中国北方重要的传统杂粮作物，具有抗旱、耐密植、耐贫瘠、水分利用率高、地方适应性强等优点，在有机旱作农业中占有重要地位。随着功能农业的兴起，谷子的市场需求量不断上升，如何在有限耕地上提高产量成为亟待解决的问题。提高种植密度是增产的可行途径，但密度增加会导致个体间资源竞争加剧，茎秆徒长、脆弱，灌浆期容易发生倒伏。倒伏会破坏植株运输组织，抑制有机质和养分运输，降低结实率，严重时造成大量减产。因此，在增加种植密度的前提下，提高茎秆强度、防止后期倒伏是谷子高产栽培的关键课题。
多效唑（paclobutrazol）是广泛应用的植物生长调节剂，能够延缓植株伸长、增强抗逆性和防倒伏。然而，多效唑的施用效果受施用时期影响较大，施用过早或过晚都可能抑制幼穗发育、降低结实率，甚至造成减产。前期研究发现多效唑施用较晚会对谷子产量产生不利影响，因此需要寻找缓解方式。乙烯利（ethephon）是另一种植物生长调节剂，已有研究表明其与多效唑复配施用在玉米等作物上能够增强茎秆强度、提高产量，但在谷子上的相关研究尚未见报道。本研究旨在通过在谷子不同生育时期叶面喷施多效唑和乙烯利，探讨两种植物生长调节剂配合喷施对谷子茎秆特征、抗倒性、灌浆及产量的影响，为谷子化学调控和高产栽培提供理论依据。
本研究以张杂谷10号为供试材料，供试药剂为15%多效唑粉剂和40%乙烯利水剂。试验于2017年在山西农业大学申奉村试验大田开展，该地区年降水量约448.5 mm，土壤为碳酸盐褐土，前茬作物为玉米。试验采用随机区组设计，处理小区面积为16 m²，5月21日播种，10月上旬收获，留苗密度为218 460株/hm²。试验设置多效唑浓度300 mg/L，分别在拔节期前（a1）、拔节期（a2）和孕穗期（a3）叶面喷施；乙烯利浓度400 mg/L，分别在孕穗期（b1）、抽穗期（b2）和灌浆期（b3）喷施。两者配合施用共9个处理，以清水为对照（CK），重复3次，次年重复试验进行补充测定。
测定的指标包括四类。第一类为形态指标及茎秆机械强度：茎粗用游标卡尺测量基部第1～3节（n1、n2、n3）主茎直径；谷子齐穗后30天测定基部第1～4节（n1～n4）的节间长度和节间干质量；重心高度通过支撑杆平衡法测量；弯曲力矩等于主茎基部至穗顶部的长度乘以鲜质量；抗折力使用日本FGJ-10测力计测量；倒伏指数为弯曲力矩除以抗折力再乘以100。第二类为穗颈节间指标：灌浆期测量穗颈节长度、直径、鲜质量，105℃杀青30分钟后80℃干燥至恒重测干质量并计算水分含量；同时测定穗颈节重心高度、弯曲力矩和抗折力。第三类为灌浆速率：谷子开花后第5、10、15、20、25、30天分别取样，每小区选10个谷穗，取中部籽粒100粒烘干称重，灌浆速率等于后一次百粒干质量减前一次百粒干质量除以取样间隔。第四类为产量及产量构成：成熟期采用“三点取样法”调查穗粒质量，收获前每小区随机选10穗进行室内考种，测定穗码数、穗长、穗粗、穗质量、穗粒质量。数据使用Excel 2010和SPSS 19.0进行统计分析，方差分析采用Duncan新复极差分法。
在茎粗方面，与对照相比，除a3b3、a3b1处理外，其他各处理茎粗均有所增加，其中a1b2处理茎粗最大，n1、n2、n3节间茎粗分别显著增加11.96%、12.72%和9.61%。在节间长度方面，除a3b1处理外，其他处理茎秆各节间长度均较对照缩短，a1b2处理达到最小值，n1、n2、n3、n4节间长度分别显著缩短47.61%、41.75%、44.75%和32.29%。谷子茎秆各节间干质量以a1b2处理增加幅度最大，n1、n2、n3、n4节间干质量分别增加43.42%、55.84%、42.69%和31.95%。植株重心高度随株高下降而降低，a1b2处理最低，较对照显著降低36.04%。
茎秆机械强度与抗倒伏性方面，除a3b1、a3b3处理外，其他各处理基部各节间弯曲力矩和倒伏指数较对照减少，抗折力增大，抗倒伏能力增强，各参数均在a1b2处理时最佳。a1b2处理下，n1～n4节间弯曲力矩分别显著减少34.44%、31.11%、28.44%和20.86%，抗折力显著增大31.58%、35.63%、38.46%和41.39%，倒伏指数显著减少36.52%、33.29%、31.95%和32.19%。穗颈节间方面，a1b2处理每厘米干物质量最大，较对照增加54.54%，穗颈节含水量降低33.12%，弯曲力矩减少、抗折力增大，均在a1b2处理时最好。
灌浆速率方面，各处理在灌浆中期均达到最大值，其中a1b2、a2b2、a2b1处理效果最明显。产量方面，a1b2、a2b2、a2b1处理的产量较对照显著增加23.82%、19.31%和8.35%，其他处理增产不显著；而a3b3、a3b1处理产量显著低于对照，分别减少6.51%和9.05%。穗质量、穗粒质量、千粒质量与产量趋势一致，在a1b2处理时达到最大，a3b3、a3b1处理的穗粒质量显著低于对照，a3b1处理的千粒质量也显著降低。
本研究得出明确结论：张杂谷10号在拔节期前或拔节期喷施300 mg/L多效唑后，在抽穗期再喷施400 mg/L乙烯利最为适宜，该处理能够显著增加茎粗和节间干质量、缩短节间长度、降低重心高度、增强抗折力、降低倒伏指数，从而有效提高抗倒伏能力，同时促进灌浆、增加穗质量、穗粒质量和千粒质量，最终实现显著增产。相反，在孕穗期喷施多效唑后，再于孕穗期或灌浆期喷施乙烯利会造成减产。
本研究的科学价值在于系统揭示了多效唑与乙烯利复配施用在谷子上的协同效应及其施用时期的关键作用，填补了植物生长调节剂复配在谷类作物上研究的空白。应用价值方面，该研究为谷子化学调控提供了明确的技术方案，即在拔节期前或拔节期喷施多效唑、抽穗期喷施乙烯利，可有效解决高密度种植下的倒伏问题并提高产量，对谷子高产栽培具有直接的指导意义。
本研究的亮点主要体现在三个方面。首先，研究创新性地将多效唑与乙烯利复配施用于谷子，探索了两种调节剂在不同生育时期配合施用的综合效应，突破了以往单一调节剂施用的局限。其次，研究全面测定了茎秆形态、机械强度、穗颈节间性状、灌浆速率和产量等多层次指标，构建了从茎秆结构到抗倒伏能力再到产量形成的完整证据链，明确了a1b2处理在各环节的协同优化作用。再次，研究揭示了一个重要的负面结果，即孕穗期喷施多效唑后配合孕穗期或灌浆期喷施乙烯利会导致减产，这一发现为生产实践提供了明确的警示，避免盲目施用造成损失。