現(xiàn)蕾期葉面噴施生長調(diào)節(jié)劑對(duì)紫云英生長發(fā)育及種子產(chǎn)量的影響

鄭春風(fēng)，劉春增*，任 偉，聶良鵬，史鵬飛，張濟(jì)世，張 琳，呂玉虎，李本銀，王守剛，李 杰，曹衛(wèi)東

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，河南 鄭州 450002；2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物分子育種研究院，河南 鄭州 450002；3.信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 信陽 464000；4.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081）

紫云英（Astragalus sinicusL.）又名紅花草、翹搖、草籽等，為豆科黃芪屬，是中國傳統(tǒng)綠肥作物之一，具有改善土壤理化性狀、增加土壤微生物數(shù)量和多樣性及提高土壤肥力的作用[1-5]。目前，紫云英種植面積占我國綠肥總種植面積的60%，隨著綠肥作物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的大量應(yīng)用，紫云英的種子生產(chǎn)已成為發(fā)展綠肥生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)[6-7]。然而，由于紫云英花期長，種子成熟期不一致，花莢脫落率高，生育后期營養(yǎng)供給不足，葉片早衰、光合作用受損，易倒伏，受其自身結(jié)實(shí)特性以及外界氣候條件的影響，導(dǎo)致其種子產(chǎn)量不高，嚴(yán)重影響了紫云英的產(chǎn)業(yè)化推廣[8-10]，成為限制綠肥生產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展的因素。

噴施植物生長調(diào)節(jié)劑已經(jīng)成為促進(jìn)作物生長發(fā)育、延長葉片功能、保花增粒、提高粒重，進(jìn)而提高產(chǎn)量的輕簡化栽培技術(shù)之一。最常見的植物生長調(diào)節(jié)劑有植物生長延緩劑[11]、蕓苔素內(nèi)酯（BR）[12]、6-芐氨基腺嘌呤（6-BA）[13]、寡糖（Oligosaccharides，OS）[14]等，其作為重要的微量活性調(diào)劑物質(zhì)，對(duì)作物生長發(fā)育及產(chǎn)量形成具有重要的調(diào)控作用[15]。吳明榮等[16]研究指出，葉面噴施BR可促進(jìn)小麥增產(chǎn)4.93%～7.69%。Scarisbrick等[11]和任廷波等[17]研究發(fā)現(xiàn)，葉面噴施多效唑（PP333）可降低油菜株高和莖、葉干重，促使生殖器官中積累物質(zhì)增多，促進(jìn)其角果數(shù)、每角粒數(shù)和千粒重顯著增加。楊東清等[18]研究認(rèn)為，在小麥?zhǔn)⒒ê笃趪娛?-BA能顯著提高花后旗葉葉綠素含量，延緩葉片衰老。張翠翠等[19]研究報(bào)道，噴施海藻酸鈉（AOS）水溶肥料可促使花生增產(chǎn)9.56%。至今，有關(guān)植物生長調(diào)節(jié)劑在紫云英上的應(yīng)用效果研究鮮有報(bào)道。因此，本研究擬在大田條件下，通過在紫云英生長發(fā)育關(guān)鍵期現(xiàn)蕾期，采用葉面噴施PP333、6-BA、BR、AOS和復(fù)合營養(yǎng)制劑（NCD）等植物生長營養(yǎng)調(diào)節(jié)劑，初步探討不同噴施處理對(duì)紫云英生長發(fā)育及種子產(chǎn)量的影響，以期為探索紫云英新的增產(chǎn)技術(shù)手段提供參考，為大面積推廣應(yīng)用以及為新型植物生長調(diào)節(jié)劑的研發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

本研究于2019～2020年在信陽市洋河試驗(yàn) 基 地（32°14′ N，114°10′ E）進(jìn) 行 田 間 試 驗(yàn)。該地屬亞熱帶向暖溫帶過渡區(qū)，年均日照時(shí)數(shù)1900～2100 h，年均氣溫15.1～15.3℃，年均降水量900～1400 mm，相對(duì)濕度年均77%。供試土壤為黃棕壤性潛育型水稻土，0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量為17.20 g/kg，全氮為1.30 g/kg，堿解氮為55.4 mg/kg，有效磷為12.5 mg/kg，速效鉀為75.2 mg/kg，pH值為6.5。播前每公頃底施尿素（N 46.4%）103.45 kg、過磷酸鈣（P2O512%）562.5 kg、氯化鉀（K2O 60%）112.5 kg。以信紫1號(hào)為供試材料，于9月28日播種，播種量為22.5 kg/hm2，播種時(shí)將種子與細(xì)沙混勻后撒播。試驗(yàn)田栽培管理同一般高產(chǎn)田。多效唑（PP333）為15%可濕性粉劑，由安陽全豐生物科技有限公司提供。6-芐氨基腺嘌呤（6-BA）純度為99%（美國進(jìn)口）。蕓苔素內(nèi)酯（BR）為0.01%粉劑，由山東綠貝特生物肥料有限公司提供。海藻酸鈉寡糖（AOS）由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所提供。復(fù)合營養(yǎng)制劑（NCD，含有PP333、BR等物質(zhì)）是由河南省農(nóng)科院研發(fā)的促進(jìn)紫云英種子增產(chǎn)的復(fù)合營養(yǎng)制劑?，F(xiàn)蕾期（3月17日）葉面噴清水、PP333（400 mg/L）、6-BA（10 mg/L）、BR（0.04 mg/L）、AOS（20 mg/L）和NCD均以葉面表層形成一層水霧但不下滴為準(zhǔn)，每處理小區(qū)面積為20 m2，重復(fù)3次。

1.2 測定內(nèi)容及方法

1.2.1 生長發(fā)育指標(biāo)

于現(xiàn)蕾期、始花期、始花后7 d、始花后14 d、始花后21 d、始花后28 d、始花后35 d、始花后42 d，每小區(qū)隨機(jī)取生長均勻一致的植株5～10株，測定株高、莖粗、單株分枝數(shù)、單株干重和功能葉葉綠素含量（SPAD值）。莖粗以紫云英基部直徑計(jì)，采用SPAD儀測定植株頂端葉片葉綠素含量（SPAD值）。

1.2.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

于成熟期，按常規(guī)考種法考察紫云英單位面積莢數(shù)，每小區(qū)隨機(jī)取20株，考察記錄結(jié)莢數(shù)、籽粒數(shù)及籽粒重，計(jì)算其平均單莢籽粒數(shù)、千粒重，實(shí)收5 m2計(jì)產(chǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與作圖，采用PASW 18.0進(jìn)行方差分析和統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，采用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施生長調(diào)節(jié)劑對(duì)紫云英生長發(fā)育的影響

2.1.1 株高

由圖1可以看出，紫云英株高在現(xiàn)蕾期后開始迅速增長，從現(xiàn)蕾期到始花后21 d增加的高度約占總高的50%左右；自始花后21 d起，株高增長的速度逐漸減慢，至始花后35 d幾乎停止增長。自始花期起，PP333處理的株高在各時(shí)期內(nèi)均顯著低于對(duì)照，綜合各生育期，總體上較對(duì)照降幅12.11%～20.46%；NCD處理的株高較對(duì)照有所降低，但與對(duì)照差異不顯著；6-BA、BR和AOS處理的株高與對(duì)照差異不明顯。

圖1 噴施生長調(diào)節(jié)劑對(duì)紫云英株高的影響

2.1.2 莖粗

由圖2可知，隨生育期的發(fā)育進(jìn)程，紫云英莖粗的增長呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，在始花后21 d達(dá)到增長高峰值，之后逐漸減少。自始花期起，PP333、BR和NCD處理的莖粗在各時(shí)期內(nèi)均顯著高于對(duì)照，綜合各生育期，總體上較對(duì)照增幅分別為22.92%～52.38%、20.83%～37.57%和23.96%～54.49%，以NCD處理增幅最大。始花期至始花后14 d，6-BA、AOS處理的莖粗較對(duì)照略有增加，但差異不顯著，然而自始花后14 d起，6-BA、AOS處理的莖粗顯著高于對(duì)照。

2.1.3 單株分枝數(shù)

由圖3可見，紫云英單株分枝數(shù)隨生育期的推進(jìn)呈持續(xù)下降的趨勢。在現(xiàn)蕾期至始花后7 d分枝數(shù)呈緩慢下降，自始花后7 d起，呈現(xiàn)急速下降的趨勢。比較各噴施處理發(fā)現(xiàn)，始花后7 d之前，各噴施處理的分枝數(shù)與對(duì)照差異不顯著；始花7 d后，各噴施處理的分枝數(shù)在各時(shí)期均高于對(duì)照，以NCD處理分枝數(shù)最多，其中，PP333、BR和NCD處理分枝數(shù)較對(duì)照達(dá)到顯著水平，6-BA、AOS處理與對(duì)照之間的差異不顯著。

圖3 噴施生長調(diào)節(jié)劑對(duì)紫云英單株分枝數(shù)的影響

2.1.4 單株重

由圖4可知，紫云英單株重隨生育期的推進(jìn)呈先增加后減少的趨勢?，F(xiàn)蕾期至始花后21 d呈快速增加的趨勢，始花后21 d后，呈迅速下降的趨勢。自始花期起，各噴施處理的單株重均高于對(duì)照，以NCD處理單株重最大，且各處理與對(duì)照差異均達(dá)到顯著水平。綜合各生育期，總體與對(duì)照相比，PP333、6-BA、BR、AOS和NCD處理增幅分別為23.43%～55.10%、9.54%～27.09%、29.71%～62.24%、12.80%～29.07%和30.07%～64.79%。

圖4 噴施生長調(diào)節(jié)劑對(duì)紫云英單株重的影響

2.1.5 SPAD值

由圖5可看出，自始花后28 d后，紫云英SPAD值出現(xiàn)急速下降的趨勢。自始花期起，各噴施處理SPAD值在各生育期均高于對(duì)照，總體以NCD處理SPAD值最大。其中，PP333、BR和NCD處理與對(duì)照相比達(dá)到顯著水平，綜合各生育期，增幅分別為5.61%～53.76%、5.91%～54.61%和6.47%～57.89%，6-BA、AOS處理SPAD值略高于對(duì)照，與對(duì)照差異不顯著。

圖5 噴施生長調(diào)節(jié)劑對(duì)紫云英SPAD值的影響

2.2 噴施生長調(diào)節(jié)劑對(duì)紫云英種子產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表1可看出，對(duì)于莢數(shù)，各噴施處理均顯著高于對(duì)照；對(duì)于單莢籽粒數(shù)，PP333、6-BA、NCD處理顯著高于對(duì)照，分別較對(duì)照提高29.11%、21.52%、30.06%，BR、AOS處理較對(duì)照分別提高6.96%、4.43%，但差異不顯著；對(duì)于千粒重，BR、AOS、NCD處理較對(duì)照顯著提高，提高幅度分別為30.77%、21.05%、32.79%，PP333、6-BA處理較對(duì)照分別提高8.91%、5.26%，但差異不顯著。對(duì)于產(chǎn)量，NCD處理最高，達(dá)601.37 kg/hm2，隨后依次為PP333、BR、6-BA、AOS處理，所有噴施生長調(diào)節(jié)劑處理均顯著高于對(duì)照，分別較對(duì)照提高29.73%、22.02%、19.02%、10.52%、10.01%，且NCD處理顯著高于其他噴施處理。

表1 噴施生長調(diào)節(jié)劑對(duì)紫云英種子產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

3 討論

紫云英種子產(chǎn)量的形成是花莢發(fā)育、結(jié)實(shí)等一系列生理過程的最終體現(xiàn)，花莢發(fā)育情況直接決定著單莢籽粒數(shù)、千粒重及種子產(chǎn)量。隨著植株生殖器官的不斷出現(xiàn)、營養(yǎng)器官繼續(xù)迅速增長，植株體內(nèi)養(yǎng)分供應(yīng)不足或分配失調(diào)，是造成紫云英花莢大量脫落、種子產(chǎn)量降低的主要生理原因。當(dāng)前，應(yīng)用化控技術(shù)調(diào)控作物生長發(fā)育已成為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的有效措施之一。

PP333可抑制植株長高、促進(jìn)橫向生長。王贇文等[20]、閆敏等[21]和景宇鵬等[22]通過在豆科牧草紫花苜蓿、三葉草和毛葉苕子上噴施PP333發(fā)現(xiàn)，PP333可通過改變豆科牧草的種子產(chǎn)量構(gòu)成要素來提高其種子產(chǎn)量，但也有研究結(jié)果與其相反[23]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)蕾期葉面噴施PP333可顯著抑制紫云英生育中后期株高，并可顯著促進(jìn)莢數(shù)、單莢籽粒數(shù)等產(chǎn)量構(gòu)成因素的增加，進(jìn)而提高其種子產(chǎn)量，該研究結(jié)果與王贇文等[20]、閆敏等[21]和景宇鵬等[22]研究結(jié)論相一致。BR可促進(jìn)植物生長、提高座果率[24]。褚世海等[25]研究指出，BR水劑對(duì)水稻株高、穗粒數(shù)影響不顯著，但可顯著提高水稻千粒重和結(jié)實(shí)率，從而顯著提高水稻產(chǎn)量。BR增產(chǎn)效果在花生[26]、小麥[27]上也得到了印證。然而，丁熙檸等[28]研究指出，在牡丹生育期內(nèi)噴施BR對(duì)油用牡丹籽粒產(chǎn)量沒有影響。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)蕾期葉面噴施BR可顯著促進(jìn)紫云英莢數(shù)、千粒重和種子產(chǎn)量的增加，而對(duì)單莢籽粒數(shù)影響不顯著。BR對(duì)紫云英具有增產(chǎn)效應(yīng)，這一結(jié)果與前人在水稻、花生和小麥等農(nóng)作物上得出的BR具有增產(chǎn)效應(yīng)的研究結(jié)論相一致。BR對(duì)紫云英千粒重的影響效果顯著而對(duì)單莢籽粒數(shù)的影響不顯著，這一研究結(jié)果與褚世海等[25]的研究結(jié)論相一致。張運(yùn)紅等[29]研究指出，噴施AOS可通過增加結(jié)果數(shù)和提高百果質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)花生增產(chǎn)。本研究結(jié)果表明，噴施AOS主要是通過增加紫云英結(jié)莢數(shù)和千粒重來提高種子產(chǎn)量，這一結(jié)果與張運(yùn)紅等[29]研究結(jié)論基本一致。6-BA在促進(jìn)細(xì)胞分化、植株從營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)化及誘導(dǎo)植物物質(zhì)積累與調(diào)運(yùn)方面有重要作用[30]。本研究結(jié)果表明，現(xiàn)蕾期葉面噴施6-BA可顯著促進(jìn)紫云英莖粗、單株重的增加，并最終通過增加紫云英莢數(shù)和單莢籽粒數(shù)來促進(jìn)種子產(chǎn)量的增加。

噴施植物生長調(diào)節(jié)劑可增強(qiáng)紫云英的光合效能。本試驗(yàn)中，噴施BR、AOS可增加功能葉片SPAD值，促進(jìn)紫云英莢數(shù)和千粒重的增加，分析原因可能歸因于噴施BR、AOS有利于紫云英進(jìn)行光合作用，可促進(jìn)光合產(chǎn)物向莢果中運(yùn)輸[31-32]，促進(jìn)莢數(shù)和千粒重的增加來促進(jìn)種子增產(chǎn)。紫云英生育中后期易發(fā)生植株旺長，且易出現(xiàn)倒伏、葉片早衰等現(xiàn)象[33]。本試驗(yàn)中，噴施PP333可降低紫云英株高，增加莖粗和分枝數(shù)，最終通過莢數(shù)和單莢籽粒數(shù)的增加來促進(jìn)種子增產(chǎn)。噴施6-BA可增加功能葉片SPAD值，促進(jìn)莖粗和單株重的增加，最終通過增加莢數(shù)和單莢籽粒數(shù)來促進(jìn)種子增產(chǎn)，其原因可能與噴施外源激素6-BA可提高葉片葉綠素含量、延緩葉片衰老或改變花莢不同部位同化物供應(yīng)與分配[18，34-35]，從而有利于花莢發(fā)育與結(jié)實(shí)有關(guān)。本試驗(yàn)中，NCD含有BR、PP333、AOS、6-BA等物質(zhì)，其對(duì)紫云英種子增產(chǎn)效應(yīng)優(yōu)于其他單一因素，可能是多種物質(zhì)協(xié)同作用的結(jié)果，最終可通過增加莢數(shù)、單莢籽粒數(shù)和千粒重來實(shí)現(xiàn)種子增產(chǎn)。

實(shí)踐中葉面噴施以上植物營養(yǎng)調(diào)節(jié)劑可提高紫云英種子產(chǎn)量，本試驗(yàn)僅開展了以上噴施處理對(duì)紫云英種子產(chǎn)量的初步調(diào)控效應(yīng)及其調(diào)控途徑的研究，然而對(duì)其促進(jìn)種子增產(chǎn)的調(diào)控機(jī)理研究尚未開展。因此，以上葉面噴施處理調(diào)控紫云英種子增產(chǎn)的內(nèi)在生理機(jī)制仍需進(jìn)一步探究。

4 結(jié)論

在紫云英現(xiàn)蕾期，葉面噴施生長調(diào)節(jié)劑可顯著促進(jìn)紫云英種子產(chǎn)量的增加，以NCD作用效果最優(yōu)。PP333、6-BA主要通過提高莢數(shù)和籽粒數(shù)提高其種子產(chǎn)量，BR、AOS主要通過提高莢數(shù)和千粒重提高其種子產(chǎn)量，NCD則可通過提高莢數(shù)、籽粒數(shù)和千粒重三因素最終提高種子產(chǎn)量。通過本研究得出葉面噴施生長調(diào)節(jié)劑在提高紫云英種子產(chǎn)量及其構(gòu)成方面有較大的調(diào)控潛力。