劉春增 ,李 潮 ,聶良鵬 ,史鵬飛 ,張 琳 ,張濟(jì)世 ,張成蘭 ,呂玉虎 ,李 杰 ,鄭春風(fēng) ,曹衛(wèi)東
(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境研究所,河南 鄭州 450002;2.羅山縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,河南 羅山 464200;3.信陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,河南 信陽(yáng) 464000;4.中國(guó)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.)又名草籽、翹搖、紅花草等,為豆科黃芪屬綠肥作物之一,具有增加土壤微生物數(shù)量和多樣性、改善土壤理化性狀、提高土壤肥力的作用[1-5]。目前,紫云英種植面積占我國(guó)綠肥總種植面積的60%,紫云英的種子生產(chǎn)隨著綠肥作物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的大量應(yīng)用,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(zhǎng),花莢脫落率高,生育后期營(yíng)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。
隨著作物化學(xué)調(diào)控技術(shù)的發(fā)展,利用化控技術(shù)塑造作物豐產(chǎn)株型、構(gòu)建理想群體結(jié)構(gòu)正在成為實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)追求的目標(biāo)。施用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑已成為提高作物種子產(chǎn)量的輕減化栽培技術(shù)之一[11]。蕓苔素(BR)是第一種被發(fā)現(xiàn)具有植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)作用的甾醇類(lèi)化合物,被稱(chēng)作第6 代環(huán)保型植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)、?;ū9?、提高坐果率等作用,可廣泛應(yīng)用于小麥、果樹(shù)、蔬菜及各類(lèi)農(nóng)作物[12]。吳明榮等[13]研究指出,葉面噴施蕓苔素內(nèi)酯可促進(jìn)小麥增產(chǎn)4.93%~7.69%。張艷榮[14]研究表明,BR 可有效提高小麥千粒質(zhì)量與穗粒數(shù)。李國(guó)樹(shù)等[15]研究發(fā)現(xiàn),BR 可促進(jìn)夏黑葡萄花芽分化、植株生長(zhǎng),提高果實(shí)品質(zhì)。楊少燕等[16]研究發(fā)現(xiàn),噴施一定濃度的蕓苔素內(nèi)酯可以提高油茶的產(chǎn)量和出油率。至今,有關(guān)蕓苔素內(nèi)酯在紫云英上的應(yīng)用未見(jiàn)報(bào)道。
本研究擬在大田條件下,通過(guò)在紫云英生長(zhǎng)發(fā)育關(guān)鍵期現(xiàn)蕾期,采用葉面噴施BR,初步探討B(tài)R對(duì)紫云英生長(zhǎng)發(fā)育及種子產(chǎn)量的影響,以期為探索紫云英高產(chǎn)栽培新的技術(shù)手段提供參考。
本研究于2018—2019、2019—2020 年在河南省信陽(yáng)市洋河試驗(yàn)基地(N32°14′,E114°10′)進(jìn)行試驗(yàn)。該地屬亞熱帶向暖溫帶過(guò)渡區(qū),年均日照時(shí)數(shù)1 900~2 100 h,年均氣溫15.1~15.3 ℃,年均降雨量900~1 400 mm,年均相對(duì)濕度77%。供試土壤為黃棕壤性潛育型水稻土,0~20 cm 土層全氮含量為1.32 g/kg,有效磷含量為12.4 mg/kg,堿解氮含量為55.3 mg/kg,速效鉀含量為75.3 mg/kg,有機(jī)質(zhì)含量為17.21 g/kg,pH 值6.5。播前每公頃底施尿素(N 46.4%)103.45 kg、過(guò)磷酸鈣(P2O512%)562.5 kg、氯化鉀(K2O 60%)112.5 kg。
供試紫云英品種為信紫1 號(hào)。蕓苔素(BR)由山東綠貝特生物肥料有限公司提供。
2 a 試驗(yàn)材料均于9 月28 日播種,播種量為22.5 kg/hm2,播種時(shí)將細(xì)沙與種子混勻后撒播。于蕾期(3 月17 日)進(jìn)行葉面噴0.04 mg/L BR 1 次,以噴清水作為對(duì)照,噴量均為750 kg/hm2,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,各處理重復(fù)3 次。
1.4.1 生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo) 于現(xiàn)蕾期(3 月17 日左右)、始花期(3 月25 日左右)及始花后7、14、21、28、35、42 d,每小區(qū)隨機(jī)選取5 株生長(zhǎng)一致植株,測(cè)定其分枝數(shù)、單株質(zhì)量、株高、莖粗和功能葉SPAD 值。
1.4.2 結(jié)實(shí)性狀指標(biāo) 于盛花期每小區(qū)隨機(jī)選取生長(zhǎng)一致植株20 株標(biāo)記并記載其主莖枝上總花數(shù)。成熟期考察記載主莖枝上結(jié)莢數(shù)(結(jié)實(shí)莢數(shù)、不孕莢數(shù)(癟莢))。摘莢風(fēng)干脫粒后計(jì)算籽粒數(shù)、籽粒質(zhì)量、結(jié)莢率和莢果結(jié)實(shí)率。
1.4.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 于成熟期(5 月8 日左右)每小區(qū)隨機(jī)取20 株,考察記載結(jié)莢數(shù)、籽粒數(shù)及籽粒質(zhì)量,計(jì)算其平均單莢籽粒數(shù)、千粒質(zhì)量,實(shí)收5 m2計(jì)產(chǎn)。
采用Microsoft Excel 2016 和SPSS 18.0 軟件對(duì)2 a 數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析及繪圖。采用PASW 18.0軟件進(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)。
2.1.1 株高 由圖1 可知,紫云英株高在現(xiàn)蕾期后開(kāi)始迅速增長(zhǎng),從現(xiàn)蕾期到始花后21 d 增加的高度約占總株高的50%左右;自始花后21 d 起,株高增長(zhǎng)的速度逐漸減慢,至始花后35 d 幾乎停止增長(zhǎng)。自始花期起,BR 處理的株高在各時(shí)期內(nèi)均略高于對(duì)照,但與對(duì)照間差異不顯著。
圖1 葉面噴施BR 對(duì)紫云英株高的影響Fig.1 The effect of foliar spraying BR on plant height of Chinese milk vetch
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(zhǎng)呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì),在始花后21 d達(dá)到增長(zhǎng)高峰值,之后逐漸減少。自始花期起,BR處理的莖粗在各時(shí)期內(nèi)均顯著高于對(duì)照,綜合各生育時(shí)期,總體上莖粗較對(duì)照增加20.83%~37.57%。
圖2 葉面噴施BR 對(duì)紫云英莖粗的影響Fig.2 The effect of foliar spraying BR on stem diameter of Chinese milk vetch
2.1.3 單株分枝數(shù) 從圖3 可以看出,紫云英單株分枝數(shù)隨生育期的推進(jìn)呈持續(xù)下降趨勢(shì)。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)急速下降趨勢(shì)。始花后7 d 之前,BR 處理的分枝數(shù)與對(duì)照間差異不顯著;始花后7 d 之后,BR 處理的分枝數(shù)在各生育時(shí)期均高于對(duì)照,且與對(duì)照間達(dá)到顯著差異。
圖3 葉面噴施BR 對(duì)紫云英單株分枝數(shù)的影響Fig.3 The effect of foliar spraying BR on branches number per plant of Chinese milk vetch
2.1.4 單株質(zhì)量 由圖4 可知,紫云英單株質(zhì)量隨生育期的推進(jìn)呈先增加后減少的趨勢(shì)?,F(xiàn)蕾期至始花后21 d 呈快速增加趨勢(shì),始花后21 d 后,呈迅速下降趨勢(shì)。自始花期起,BR 處理的單株質(zhì)量在各生育時(shí)期均高于對(duì)照,且各生育時(shí)期單株質(zhì)量與對(duì)照間均差異顯著。綜合各生育時(shí)期,與對(duì)照相比,BR 處理單株質(zhì)量較對(duì)照增加29.71%~62.24%。
圖4 葉面噴施BR 對(duì)紫云英單株質(zhì)量的影響Fig.4 The effect of foliar spraying BR on per plant weight of Chinese milk vetch
2.1.5 SPAD 值 從圖5 可以看出,自始花后28 d后,紫云英SPAD 值出現(xiàn)急速下降趨勢(shì)。自始花期起,BR 處理SPAD 值在各生育時(shí)期均高于對(duì)照,且與對(duì)照間達(dá)到顯著水平。綜合各生育時(shí)期,BR 處理葉片SPAD 值較對(duì)照增加5.91%~54.61%。
圖5 葉面噴施BR 對(duì)紫云英葉片SPAD 值的影響Fig.5 The effect of foliar spraying BR on leaf SPAD values of Chinese milk vetch
由表1 可知,2 個(gè)年度試驗(yàn)結(jié)果保持一致。與清水對(duì)照相比,噴施BR 處理紫云英的花數(shù)、結(jié)莢數(shù)、籽粒質(zhì)量和結(jié)莢率均顯著高于對(duì)照(P<0.05),較對(duì)照分別增加11.79%~12.31%、23.67%~26.35%、25.17%~26.71% 和3.88~5.07 百分點(diǎn)。噴施BR處理紫云英的籽粒數(shù)、莢果結(jié)實(shí)率較對(duì)照分別增加1.68%~1.89% 和0.44~0.50 百分點(diǎn),但與對(duì)照間差異不顯著。
表1 噴施BR 對(duì)紫云英結(jié)實(shí)相關(guān)性狀的影響Tab.1 Effects of spraying BR on seed setting characteristics of Chinese milk vetch
從表2 可以看出,噴施BR 處理與清水對(duì)照在結(jié)莢數(shù)、千粒質(zhì)量和種子產(chǎn)量上均表現(xiàn)為BR>CK,且處理間差異顯著,在單莢籽粒數(shù)上也表現(xiàn)出BR>CK,但差異不明顯。由此表明,在花莢發(fā)育中后期,葉面噴施BR 主要是通過(guò)提高其莢數(shù)和粒質(zhì)量來(lái)提高產(chǎn)量,對(duì)單莢籽粒數(shù)的影響不明顯。以2019—2020 年為例,在產(chǎn)量上,BR 處理較對(duì)照提高19.02%,與對(duì)照間差異達(dá)到顯著水平;在千粒質(zhì)量上,BR 處理較對(duì)照提高20.97%,與對(duì)照間差異也達(dá)到顯著水平;在單莢籽粒數(shù)上,BR 處理較對(duì)照提高3.68%,但與對(duì)照間差異不顯著;在結(jié)莢數(shù)上,BR 處理較對(duì)照提高3.19%,與對(duì)照間差異達(dá)到顯著水平。
表2 葉面噴施BR 對(duì)紫云英產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Tab.2 The effect of foliar spraying BR on yields and yield components of Chinese milk vetch
紫云英產(chǎn)量的形成是花莢發(fā)育、結(jié)實(shí)等一系列生理過(guò)程的最終體現(xiàn),花莢發(fā)育的好壞直接決定著籽粒數(shù)、粒質(zhì)量及種子產(chǎn)量的多少。由于植株生殖器官的不斷出現(xiàn)、營(yíng)養(yǎng)器官繼續(xù)的迅速增長(zhǎng),植株體內(nèi)養(yǎng)分供應(yīng)不足或分配失調(diào),進(jìn)而造成紫云英花莢大量脫落、種子產(chǎn)量顯著降低。當(dāng)前,應(yīng)用化控技術(shù)調(diào)控作物生長(zhǎng)發(fā)育已成為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的有效措施之一[11]。
BR 可促進(jìn)植物生長(zhǎng)、提高坐果率[17]。褚世海等[18]研究表明,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質(zhì)量和結(jié)實(shí)率,從而顯著提高水稻產(chǎn)量。BR 增產(chǎn)效果在花生[12]、小麥[13]上也得到了印證。然而,丁熙檸等[19]研究表明,在牡丹生育期內(nèi)噴施BR 對(duì)油用牡丹籽粒產(chǎn)量沒(méi)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)紫云英結(jié)莢數(shù)、千粒質(zhì)量和種子產(chǎn)量的增加,而對(duì)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[12,14,18]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)紫云英千粒質(zhì)量的影響效果顯著而對(duì)籽粒數(shù)的影響不顯著,這一研究結(jié)果與褚世海等[18]的研究結(jié)論相一致,與張艷榮[14]的研究結(jié)論不盡一致。噴施植物生長(zhǎng)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 可增加紫云英功能葉片SPAD 值,促進(jìn)花數(shù)、結(jié)莢數(shù)、籽粒質(zhì)量和結(jié)莢率的增加,分析原因可能是現(xiàn)蕾期正值紫云英花莢發(fā)育關(guān)鍵期,在該時(shí)期葉面噴施蕓苔素內(nèi)酯可有效促進(jìn)植株的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng),增強(qiáng)葉片的光合能力,葉片功能期延長(zhǎng),有效地協(xié)調(diào)前后期的光合能力,促進(jìn)光合產(chǎn)物向花莢中運(yùn)輸,為獲取較高的產(chǎn)量和結(jié)實(shí)性指標(biāo)打下良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。
本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),現(xiàn)蕾期葉面噴施蕓苔素內(nèi)酯對(duì)紫云英大田植株生長(zhǎng)發(fā)育、種子產(chǎn)量及結(jié)實(shí)性具有顯著調(diào)控效應(yīng),然而,蕓苔素內(nèi)酯是通過(guò)什么途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)紫云英種子增產(chǎn)即具體的調(diào)控機(jī)制尚未開(kāi)展,因此,葉面噴施蕓苔素內(nèi)酯調(diào)控紫云英種子增產(chǎn)的內(nèi)在生理機(jī)制將需要進(jìn)一步研究。