開花期噴施外源激素對(duì)小豆農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

李 琬，何 寧，項(xiàng)洪濤，劉 淼，王曼力，李 博，王雪揚(yáng)

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院耕作栽培研究所，哈爾濱150086）

0 引言

紅小豆(Vigna angularis)，又名紅豆、赤小豆、小豆等，是豆科豇豆屬一年生草本短日照植物[1]。小豆原產(chǎn)于中國[2]，距今已有2000多年的種植歷史，同時(shí)中國也是世界上小豆種植面積最大和總產(chǎn)量最多的國家，是小豆主要出口國[3]。除了少數(shù)高寒山區(qū)外，中國各地均能種植小豆，主要產(chǎn)區(qū)集中在華北、東北和江淮地區(qū)，這些地區(qū)的小豆種植面積約占全國小豆種植總面積的70%[4]。小豆含有豐富的礦質(zhì)元素和維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，包括鈣、磷、鉀、鐵、維生素A、維生素B、核黃素和尼克酸等[5]，具有通便、利尿、凈化血液和抗氧化等作用，對(duì)各種疾病的預(yù)防和治療具有一定效果[6-7]。小豆對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性很強(qiáng)，在瘠薄地、鹽堿地、干旱地均可生長，因此紅小豆經(jīng)常被用為惡劣生長環(huán)境下主要的栽培作物[8]。相關(guān)學(xué)者對(duì)紅小豆高產(chǎn)品種的農(nóng)藝性狀進(jìn)行了研究，姜瑤[9]指出，高產(chǎn)紅小豆品種具有植株較高、百粒重大、主莖節(jié)數(shù)多、單莢粒數(shù)適中的特點(diǎn)。周桂梅[10]提出，在高產(chǎn)育種中要把主莖分枝、單株莢數(shù)和生育后期作為首要的育種目標(biāo)。

脫落酸(ABA)是一種重要的植物激素，化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，與生長素(IAA)、赤霉素(GA)、細(xì)胞分裂素(CTK)、乙烯(ETH)并稱為五大植物激素，ABA對(duì)植物有其獨(dú)特的調(diào)節(jié)控制功能[11-12]。在植物的生長發(fā)育過程中以及在抵御不良環(huán)境等方面發(fā)揮著突出的作用[13]。并且越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，ABA還可對(duì)植物果實(shí)的發(fā)育與成熟過程進(jìn)行調(diào)控[14]。ABA可以促進(jìn)和誘導(dǎo)ABA合成途徑中的酶，外施ABA可顯著提高內(nèi)源ABA的濃度[15]。郭麗果等[16]研究表明，在分枝期或初花期葉面噴施多效唑，加快了同化產(chǎn)物向生殖生長轉(zhuǎn)移和運(yùn)輸，提高了生育后期的干物質(zhì)積累。ABA應(yīng)用在小豆上的研究鮮有報(bào)道，本研究以兩個(gè)小豆品種‘白紅8號(hào)’和‘012-27’為材料，研究噴施外源ABA對(duì)小豆農(nóng)藝及產(chǎn)量性狀的影響，以期篩選調(diào)控小豆生長發(fā)育的最適脫落酸濃度，為小豆豐產(chǎn)栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用2份小豆材料：‘白紅8號(hào)’和‘012-27’，由國家食用豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系栽培生理崗位實(shí)驗(yàn)室提供。

供試植物外源激素為ABA(Sigma)，由國家食用豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系栽培生理崗位實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019年在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院民主園區(qū)實(shí)驗(yàn)田進(jìn)行，供試大田土壤的理化性質(zhì)：土壤容重約為1.67 g/cm，有機(jī)質(zhì)含量2.89%、全氮1.35 mg/g、全磷0.63 mg/g、緩效鉀340.7 mg/kg、堿解氮150.2 mg/kg、速效磷48.86 mg/kg、速效鉀149.7 mg/kg、土壤pH 6.78。

試驗(yàn)在小豆始花期葉面噴施ABA，濃度分別為50、100、200 mg/L（分別記為A50、A100、A200），以噴施清水為對(duì)照(CK)，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，小區(qū)面積31.2 m2。調(diào)查指標(biāo)：不同生育期的主莖長度、主莖粗度、葉片鮮重、根系鮮重；成熟期的底莢高度、主莖長度、主莖節(jié)數(shù)、分枝數(shù)，產(chǎn)量性狀：株莢數(shù)、株粒數(shù)、單株粒重、百粒重。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)所有數(shù)據(jù)利用Excel 2010進(jìn)行處理和作圖，使用DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源ABA對(duì)小豆植株主莖長度的影響

如圖1所示，‘白紅8號(hào)’各處理主莖長隨生育時(shí)期遞進(jìn)而增加。從開花期至鼓粒期各處理間表現(xiàn)為CK＞A50＞A200＞A100。其中，開花期、鼓粒期與CK相比，A50、A100、A200的主莖長降低，分別降低6.50%、11.64%、16.94%和4.10%、11.58%、11.39%。結(jié)莢期除A50主莖長度高于A100、A200外，趨勢與其他時(shí)期相同。

圖1 ABA對(duì)小豆主莖長度的影響

‘012-27’各處理主莖長隨生育時(shí)期遞進(jìn)而逐漸增加，且均低于CK。從開花期至鼓粒期各處理間表現(xiàn)為CK＞A50＞A100＞A200。其中，3個(gè)時(shí)期與CK相比，A50、A100、A200處理均低于CK。開花期分別降低11.38%、10.83%、14.77%；結(jié)莢期分別降低10.79%、11.83%、13.49%；鼓粒期分別降低10.89%、12.87%、14.65%。

2.2 外源ABA對(duì)小豆植株主莖粗度的影響

如圖2所示，‘白紅8號(hào)’各處理莖粗隨生育時(shí)期遞進(jìn)而增加。從開花期至鼓粒期各處理間表現(xiàn)為A100＞A200＞A50＞CK。3個(gè)生育時(shí)期與CK相比，A50、A100、A200的莖粗明顯增加。開花期分別增加9.00%、12.96%、6.00%；結(jié)莢期分別增加4.32%、3.84%、8.50%；鼓粒期分別增加3.66%、11.04%、7.06%。其中，開花期A50略高于A200，結(jié)莢期與鼓粒期恰好相反。

圖2 ABA對(duì)小豆主莖粗度的影響

‘012-27’各處理莖粗隨生育時(shí)期遞進(jìn)而增加。從開花期至鼓粒期各處理間表現(xiàn)為A100＞A50＞A200＞CK。3個(gè)時(shí)期與CK相比，A50、A100、A200的莖粗明顯增加。開花期分別增加7.34%、7.78%、15.27%；結(jié)莢期分別增加10.15%、11.74%、8.70%；鼓粒期分別增加10.37%、11.70%、6.95%。

2.3 外源ABA對(duì)小豆單株葉片鮮重的影響

如圖3所示，‘白紅8號(hào)’各處理葉片鮮重隨時(shí)期遞進(jìn)而增加。從開花期至鼓粒期各處理間表現(xiàn)為A100＞A200＞A50＞CK。3個(gè)時(shí)期與CK相比，A50、A100、A200均高于CK。其中，開花期分別增加25.07%、33.54%、29.43%；結(jié)莢期分別增加11.89%、17.87%、10.97%；鼓粒期分別增加6.08%、8.75%、4.51%。

圖3 ABA對(duì)小豆單株葉片鮮重的影響

‘012-27’各處理葉片鮮重隨生育時(shí)期遞進(jìn)而增加。從開花期至鼓粒期各處理間表現(xiàn)為A100＞A50＞A200＞CK。其中，開花期、鼓粒期與CK相比，A50、A100、A200的葉片鮮重增加明顯，分別增加12.9%、23.81%、23.38%和3.29%、8.75%、1.59%。結(jié)莢期與CK相比，除A50與CK趨勢相同外，A100和A200葉片鮮重高于CK，分別增加15.50%和7.80%。

2.4 外源ABA對(duì)小豆單株根系鮮重的影響

如圖4所示，‘白紅8號(hào)’各處理單株根系鮮重隨生育時(shí)期遞進(jìn)而增加。從開花期至鼓粒期各處理間表現(xiàn)為A100＞A50＞A200＞CK。且3個(gè)時(shí)期與CK相比，各處理均高于CK。開花期分別增加19.84%、20.80%、6.73%；結(jié)莢期分別增加2.70%、19.31%、17.94%；鼓粒期分別增加14.83%、19.34%、15.63%。

圖4 ABA對(duì)小豆單株根鮮重的影響

‘012-27’各處理根鮮重隨生育時(shí)期遞進(jìn)而增加。從開花期至鼓粒期各處理間表現(xiàn)為A100＞A50＞A200＞CK。3個(gè)時(shí)期與CK相比，A50、A100和A200均呈增加趨勢。其中，開花期分別增加3.22%、15.14%、13.56%；結(jié)莢期分別增加2.53%、9.80%、1.73%；鼓粒期分別增加14.41%、20.48%、2.92%。

2.5 外源ABA對(duì)小豆植株形態(tài)指標(biāo)的影響

從表1可以看出，與CK相比，不同濃度ABA處理對(duì)小豆底莢高度沒有顯著影響，但是均降低了小豆主莖長度、主莖節(jié)數(shù)和分枝數(shù)。其中，‘白紅8號(hào)’各處理的主莖長度、主莖節(jié)數(shù)和分枝數(shù)均略低于CK，且除主莖長度與CK達(dá)顯著差異水平外，其他處理與CK未達(dá)到顯著差異水平；‘012-27’各處理與CK相比，除A200處理的底莢高度略高于CK外，其他處理均低于CK，但未與CK達(dá)顯著差異水平。

表1 ABA對(duì)小豆形態(tài)指標(biāo)的影響

2.6 外源ABA對(duì)小豆產(chǎn)量性狀的影響

從表2可以看出，‘白紅8號(hào)’A50和A100處理的單株莢數(shù)、單株粒數(shù)和單株粒重均高于CK，A200處理的單株莢數(shù)、單株粒數(shù)和單株粒重略低于CK，各處理百粒重與CK無顯著差異。其中，A50和A100處理的‘白紅8號(hào)’單株粒數(shù)與CK相比分別增加了9.45%和12.80%，且兩處理與CK達(dá)到顯著差異水平。‘012-27’單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重和百粒重，除A200的單株粒數(shù)略低于CK外，其他處理均高于CK，且A100處理的單株粒數(shù)與CK相比增加了20.13%，與對(duì)照達(dá)顯著差異水平。

表2 ABA對(duì)小豆產(chǎn)量性狀的影響

3 討論與結(jié)論

植物的生長發(fā)育受多種因素的共同影響，其中包括光照強(qiáng)度、光周期和溫度變化、激素水平，理化進(jìn)程等，前人對(duì)外源激素調(diào)控作物生長進(jìn)行了研究。馬爽[17]研究表明，噴施烯效唑(S3307)和激動(dòng)素(KT)能夠在一定程度上提高黎小豆植株葉面積指數(shù)，并能顯著增加生育后期植株干質(zhì)量和籽粒產(chǎn)量。王娟等[18]、蔡來龍等[19]研究表明，在玉米上噴施一定濃度的多效唑溶液，能明顯降低玉米的株高、穗位，而且莖粗也有所增加，從而提高了玉米的抗倒伏能力，對(duì)玉米起到了增產(chǎn)作用，這一研究結(jié)果與本試驗(yàn)結(jié)果相同，噴施外源激素可降低小豆植株的株高，增加莖粗，在一定程度上提高了抗倒伏能力。謝靜靜等[20]也指出外源ABA有效提高了干旱脅迫后小麥的穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量，這一研究結(jié)果與本試驗(yàn)結(jié)果類似，噴施濃度適合的外源激素可提高產(chǎn)量，不同之處是本研究噴施外源激素后對(duì)小豆百粒重沒有顯著影響，分析原因是由于不同作物對(duì)噴施ABA的反應(yīng)并不相同，其品種特性與對(duì)外源激素感受程度的差異還需要進(jìn)一步的研究。張海生等[21]研究表明，噴施多效唑后大豆株高和結(jié)莢高度明顯降低，分枝增多，節(jié)間距縮短，百粒重、總莢數(shù)、單株重和單株粒重明顯增加，噴施外源激素可明顯降低植株高度，其中部分與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致，本研究通過噴施ABA使小豆主莖長度明顯降低，主莖粗度明顯增加。有報(bào)道指出ABA是強(qiáng)光分解的化合物，田間使用時(shí)遇到強(qiáng)光分解降低藥性，這可能是制約ABA在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的瓶頸。因此，探索合理的外源ABA施用方法，如何更好的提高植物抗倒伏能力、增加產(chǎn)量是需要進(jìn)一步研究的方向。

本試驗(yàn)通過噴施外源ABA，對(duì)小豆農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量進(jìn)行分析，結(jié)果表明：小豆花期施用濃度為100 mg/L的ABA能顯著降低‘白紅8號(hào)’、‘012-27’的主莖長度、顯著增加主莖粗度，噴施濃度為100 mg/L的ABA后，鼓粒期‘白紅8號(hào)’、‘012-27’的主莖長度分別比CK降低11.64%、10.83%。噴施不同濃度的ABA對(duì)小豆的株莢數(shù)、百粒重沒有顯著影響，噴施100 mg/L的ABA單株粒重‘白紅8號(hào)’和‘012-27’分別比CK增加了12.80%、20.13%。綜合以上分析在小豆花期噴施100 mg/L的ABA可降低株高、提高抗倒伏能力、增加莖粗，推進(jìn)機(jī)械化作業(yè)，并在一定程度上提高產(chǎn)量。