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摘要：研究并明确不同施氮量对水稻性状的影响以及植物调节剂对水稻抗倒伏性能、产量及品质形成的变化特征，旨在为水稻生产中合理施氮和抗倒伏高产高效栽培提供理论依据和技术支撑。以优质稻品种（南粳9108、南粳46）为材料，通过设置7种（0、210、240、270、300、330、360 kg/hm2）施氮水平，并在各施肥水平下均增设植物调节剂喷洒处理，研究发现株高、节间长度、茎秆抗折力、弯曲力矩和倒伏指数在不同施氮量和植物调节剂处理间均存在显著或极显著差异，随施氮量增加，株高、节间长度、弯曲力矩和倒伏指数呈先增后减趋势，茎秆抗折力表现为先减后增趋势;调环酸钙（PC）处理后显著降低了株高、节间长度、弯曲力矩和倒伏指数，显著增加了基部第3、第4、第5节茎秆抗折力;不同节间茎秆抗折力和弯曲力矩表现为基部第5节>第4节>第3节;穗数、每穗粒数、结实率和千粒质量指标在不同施氮量组间均存在极显著差异，PC处理后，穗数和产量均较对照呈不同程度的增加，从产量因素来看，产量的提升得益于穗数的增加;倒伏指数与株高、节间长度、弯曲力矩、产量呈显著正相关关系，与节间粗度、茎秆抗折力呈负相关关系;产量与穗数、每穗粒数呈正相关关系，与结实率、千粒质量呈负相关关系。合理施氮和适宜植物调节剂喷洒处理能优化水稻茎秆结构，降低倒伏发生风险并保障产量协同提升，可在优质稻栽培技术中推广应用。
关键词：倒伏指数;产量性状;优质稻;施氮;植物调节剂
水稻是我国重要的口粮作物之一，水稻的稳产高产对保障我国粮食安全和满足市场需求至关重要[1-2]。随着我国耕地面积逐步缩小和优质劳动力日益短缺，优质高产稻米成为我国水稻生产的发展方向，而目前我国水稻生产主要目标正在从以产量为主转向在保持一定产量的基础上提高品质，保持水稻产量与品质协同提升[3-4]。近年来，优质稻生产中经常因过量施氮、极端天气等影响，导致倒伏频发，不利于机械收获且大幅减产、品质降低，倒伏已成为影响高产、稳产和优质的重要因素之一。合理施氮和喷施植物调节剂是提高植株抗倒能力、预防倒伏、提升产量和改善品质的有效栽培措施。研究不同施氮量对水稻性状的影响以及植物调节剂对水稻抗倒伏性能、产量及品质形成的变化特征，可为指导生产合理施氮，实现优质水稻抗倒、高产高效栽培提供理论依据。水稻茎秆抗倒伏能力与株高、重心高度、基部节间长度、节间粗度、抗折力、弯曲应力等性状密切相关[5]，还与茎秆的化学成分如木质素、纤维素和可溶性糖等含量有关[6-7]。随着施氮量的增加，株高增加，基部节间长度增加，抗折力和弹性模量减小，茎秆倒伏指数增加，水稻抗倒伏能力下降[8]。吴晓然等研究发现，施氮水平增加导致水稻茎秆折断弯矩的降低而增加植株倒伏指数，从而加剧了植株倒伏风险[9]。研究表明，过量施氮不利于茎秆基部碳水化合物的积累[10]，显著提高基部节间长度，降低节间直径[11]，节间纤维、木质素含量降低，C/N值下降，机械组织松软[12]，容易引起倒伏。此外，施氮量可以改变水稻茎秆的理化特性，影响其矿质元素的含量，进而影响水稻抗倒伏的能力[11]。在产量构成因素中，千粒质量、每穗粒数、结实率受施氮水平的影响较小，有效穗数的显著增加是最终影响产量增加的主要因素[13]。吴培等研究表明，增施氮肥使穗数和每穗颖花数协同增加而提高群体颖花量是水稻增产的主要原因[14]。适宜的施氮水平可保证水稻生长前期分蘖正常，后期穗分化和籽粒灌浆的良好，在有效穗数基础上增加每穗实粒数和结实率，从而实现水稻高产[15-16]。倒伏指数与产量呈显著或极显著正相关，水稻茎秆倒伏后，冠层受到破坏，进而影响籽粒灌浆，造成产量降低，米质下降，是高产、优质的主要限制因素[17]。选择合适的植物生长调节剂和合理的施用量可使水稻基部节间长度变短，株高变矮，促进茎秆粗壮和茎内干物质积累，从而降低植株的倒伏发生风险，进一步实现产量、品质与抗倒能力的协同提升的可能性[18]。目前，应用植物生长调节剂包括季铵盐类（矮壮素、甲哌）、三唑类（多效唑、烯效唑）和环己烷羧酸类（调环酸钙、抗倒酯）能够控制植株的营养生长和生殖生长，增加成穗率、千粒质量和实粒数，协调源、流、库之间的关系以增产[19]。与其他类延缓剂相比，调环酸钙具有高效、低毒、无残留等优点[20]。郑先福等研究表明，调环酸钙能够显著降低水稻生长前期株高，缩短基部节间长度，提高水稻的抗倒伏能力，实现水稻增产[21]。荣勇研究表明，施用5%調环酸钙泡腾片剂处理水稻，水稻冠层整齐，抗倒伏，呈现出较高的结实率、千粒质量起到水稻增产的效果[22]。前人对水稻品种的施氮处理研究较多，而针对喷施植物生长调节对水稻性状的影响研究较少，且施氮与植物生长调节剂互作处理对水稻抗倒伏能力与产量影响研究较少。本研究以水稻南粳9108和南粳46为材料，通过设置不同施氮量和化学调控处理，探讨不同施氮量对水稻性状的影响以及植物调节剂对水稻抗倒伏性能及产量形成的变化特征，旨在为水稻生产中合理施氮和抗倒高产高栽培提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料与设计
试验以江苏省农业科学院培育的南粳9108和南粳46品种为试验材料，于2019在江苏省兴化市试验基地进行。供试土壤为黄壤土，0～20 cm土层有机质含量为23.86 g/kg，全氮含量为1.49 g/kg，速效磷含量为13.32 mg/kg，速效钾含量为 135.1 mg/kg。5月24日播种，6月20日移栽大田，插秧株行距为14.0 cm×17.0 cm，每穴2苗。设置7种施氮水平（0、210、240、270、300、330、360 kg/hm2，分别记为N0、N1、N2、N3、N4、N5、N6），其中210、240、270 kg/hm2为低氮水平，300、330、360 kg/hm2为高氮水平，并在各施肥水平下均增设5%调环酸钙（PC）喷洒处理，基肥 ∶ 分蘖肥 ∶ 穗肥为3 ∶ 4 ∶ 3，基肥、蘖肥、穗肥分别于6月19日、6月27日、倒4叶期和倒2叶期施用。氮磷钾配比（N ∶ P2O5 ∶ K2O）为 2 ∶ 1 ∶ 1，磷肥全作基肥一次性施入，钾肥分基肥和穗肥2次等量施用。 1.2 测定项目与方法
1.2.1 产量及产量构成 成熟期每小区取12穴考种，考察有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒质量。计算折合成含水量为14.5%的稻谷产量。
1.2.2 抗折力 采用YYD-1茎秆强度测量仪测定节间抗折力，固定节间两端，水平放置在2个支点上，在节间中点施力使其折断，力的大小即为该节间抗折力。
1.2.3 倒伏性分析 齐穗后30 d，按穗数的平均数取每小区代表性植株3穴，10个代表性单茎，测定。株高、重心高度、基部第3（I3）、第4（I4）、第5（I5）节间长度及鲜质量、节间基部至穗顶长度和节间基部至穗顶鲜质量。
倒伏指数[cm/（g·g）]=弯曲力矩（cm/g）/抗折力（g）×100;
弯曲力矩（cm/g）=节间基部至穗顶长度（cm）×该节间基部至穗顶鲜质量（g）。
1.3 数据分析
采用SPSS 22.0软件进行试验数据统计分析。
2 结果与分析
2.1 茎秆形态性状、抗倒力学指标
由表1可知不同施氮量增加下的株高，南粳9108表现为N4>N5>N6>N3>N2>N1>N0，N4、N5与N0的差异达到显著水平，N1、N2、N3与N6间差异不显著。南粳46株高增加趋势大体表现一致，N1、N2、N3、N4、N5、N6与N0组差异均达到显著水平，但2个品种间株高整体差异不显著。喷洒PC后，南粳9108的N0处理组株高减少8.91%，南粳46差异不显著，其中喷洒PC前后南粳9108的N1和N6组表现差异显著，株高分别减少9.94%和794%，南粳46的N2、N3、N4、N5和N6组株高均差异显著，其N6组减少量最高为11.52%。
节间长度在不同施氮量和PC处理条件下均存在极显著差异，品种间存在极显著差异，但随施氮量增加，大体先呈上升趋势，之后呈明显下降趋势。
同一施氮量下，2个品种节间长度均表现为第3节（I3）
关键词：倒伏指数;产量性状;优质稻;施氮;植物调节剂
水稻是我国重要的口粮作物之一，水稻的稳产高产对保障我国粮食安全和满足市场需求至关重要[1-2]。随着我国耕地面积逐步缩小和优质劳动力日益短缺，优质高产稻米成为我国水稻生产的发展方向，而目前我国水稻生产主要目标正在从以产量为主转向在保持一定产量的基础上提高品质，保持水稻产量与品质协同提升[3-4]。近年来，优质稻生产中经常因过量施氮、极端天气等影响，导致倒伏频发，不利于机械收获且大幅减产、品质降低，倒伏已成为影响高产、稳产和优质的重要因素之一。合理施氮和喷施植物调节剂是提高植株抗倒能力、预防倒伏、提升产量和改善品质的有效栽培措施。研究不同施氮量对水稻性状的影响以及植物调节剂对水稻抗倒伏性能、产量及品质形成的变化特征，可为指导生产合理施氮，实现优质水稻抗倒、高产高效栽培提供理论依据。水稻茎秆抗倒伏能力与株高、重心高度、基部节间长度、节间粗度、抗折力、弯曲应力等性状密切相关[5]，还与茎秆的化学成分如木质素、纤维素和可溶性糖等含量有关[6-7]。随着施氮量的增加，株高增加，基部节间长度增加，抗折力和弹性模量减小，茎秆倒伏指数增加，水稻抗倒伏能力下降[8]。吴晓然等研究发现，施氮水平增加导致水稻茎秆折断弯矩的降低而增加植株倒伏指数，从而加剧了植株倒伏风险[9]。研究表明，过量施氮不利于茎秆基部碳水化合物的积累[10]，显著提高基部节间长度，降低节间直径[11]，节间纤维、木质素含量降低，C/N值下降，机械组织松软[12]，容易引起倒伏。此外，施氮量可以改变水稻茎秆的理化特性，影响其矿质元素的含量，进而影响水稻抗倒伏的能力[11]。在产量构成因素中，千粒质量、每穗粒数、结实率受施氮水平的影响较小，有效穗数的显著增加是最终影响产量增加的主要因素[13]。吴培等研究表明，增施氮肥使穗数和每穗颖花数协同增加而提高群体颖花量是水稻增产的主要原因[14]。适宜的施氮水平可保证水稻生长前期分蘖正常，后期穗分化和籽粒灌浆的良好，在有效穗数基础上增加每穗实粒数和结实率，从而实现水稻高产[15-16]。倒伏指数与产量呈显著或极显著正相关，水稻茎秆倒伏后，冠层受到破坏，进而影响籽粒灌浆，造成产量降低，米质下降，是高产、优质的主要限制因素[17]。选择合适的植物生长调节剂和合理的施用量可使水稻基部节间长度变短，株高变矮，促进茎秆粗壮和茎内干物质积累，从而降低植株的倒伏发生风险，进一步实现产量、品质与抗倒能力的协同提升的可能性[18]。目前，应用植物生长调节剂包括季铵盐类（矮壮素、甲哌）、三唑类（多效唑、烯效唑）和环己烷羧酸类（调环酸钙、抗倒酯）能够控制植株的营养生长和生殖生长，增加成穗率、千粒质量和实粒数，协调源、流、库之间的关系以增产[19]。与其他类延缓剂相比，调环酸钙具有高效、低毒、无残留等优点[20]。郑先福等研究表明，调环酸钙能够显著降低水稻生长前期株高，缩短基部节间长度，提高水稻的抗倒伏能力，实现水稻增产[21]。荣勇研究表明，施用5%調环酸钙泡腾片剂处理水稻，水稻冠层整齐，抗倒伏，呈现出较高的结实率、千粒质量起到水稻增产的效果[22]。前人对水稻品种的施氮处理研究较多，而针对喷施植物生长调节对水稻性状的影响研究较少，且施氮与植物生长调节剂互作处理对水稻抗倒伏能力与产量影响研究较少。本研究以水稻南粳9108和南粳46为材料，通过设置不同施氮量和化学调控处理，探讨不同施氮量对水稻性状的影响以及植物调节剂对水稻抗倒伏性能及产量形成的变化特征，旨在为水稻生产中合理施氮和抗倒高产高栽培提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料与设计
试验以江苏省农业科学院培育的南粳9108和南粳46品种为试验材料，于2019在江苏省兴化市试验基地进行。供试土壤为黄壤土，0～20 cm土层有机质含量为23.86 g/kg，全氮含量为1.49 g/kg，速效磷含量为13.32 mg/kg，速效钾含量为 135.1 mg/kg。5月24日播种，6月20日移栽大田，插秧株行距为14.0 cm×17.0 cm，每穴2苗。设置7种施氮水平（0、210、240、270、300、330、360 kg/hm2，分别记为N0、N1、N2、N3、N4、N5、N6），其中210、240、270 kg/hm2为低氮水平，300、330、360 kg/hm2为高氮水平，并在各施肥水平下均增设5%调环酸钙（PC）喷洒处理，基肥 ∶ 分蘖肥 ∶ 穗肥为3 ∶ 4 ∶ 3，基肥、蘖肥、穗肥分别于6月19日、6月27日、倒4叶期和倒2叶期施用。氮磷钾配比（N ∶ P2O5 ∶ K2O）为 2 ∶ 1 ∶ 1，磷肥全作基肥一次性施入，钾肥分基肥和穗肥2次等量施用。 1.2 测定项目与方法
1.2.1 产量及产量构成 成熟期每小区取12穴考种，考察有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒质量。计算折合成含水量为14.5%的稻谷产量。
1.2.2 抗折力 采用YYD-1茎秆强度测量仪测定节间抗折力，固定节间两端，水平放置在2个支点上，在节间中点施力使其折断，力的大小即为该节间抗折力。
1.2.3 倒伏性分析 齐穗后30 d，按穗数的平均数取每小区代表性植株3穴，10个代表性单茎，测定。株高、重心高度、基部第3（I3）、第4（I4）、第5（I5）节间长度及鲜质量、节间基部至穗顶长度和节间基部至穗顶鲜质量。
倒伏指数[cm/（g·g）]=弯曲力矩（cm/g）/抗折力（g）×100;
弯曲力矩（cm/g）=节间基部至穗顶长度（cm）×该节间基部至穗顶鲜质量（g）。
1.3 数据分析
采用SPSS 22.0软件进行试验数据统计分析。
2 结果与分析
2.1 茎秆形态性状、抗倒力学指标
由表1可知不同施氮量增加下的株高，南粳9108表现为N4>N5>N6>N3>N2>N1>N0，N4、N5与N0的差异达到显著水平，N1、N2、N3与N6间差异不显著。南粳46株高增加趋势大体表现一致，N1、N2、N3、N4、N5、N6与N0组差异均达到显著水平，但2个品种间株高整体差异不显著。喷洒PC后，南粳9108的N0处理组株高减少8.91%，南粳46差异不显著，其中喷洒PC前后南粳9108的N1和N6组表现差异显著，株高分别减少9.94%和794%，南粳46的N2、N3、N4、N5和N6组株高均差异显著，其N6组减少量最高为11.52%。
节间长度在不同施氮量和PC处理条件下均存在极显著差异，品种间存在极显著差异，但随施氮量增加，大体先呈上升趋势，之后呈明显下降趋势。
同一施氮量下，2个品种节间长度均表现为第3节（I3）