杨兴旺,刘 畅,王海波,王孝娣
(中国农业科学院果树研究所,农业农村部园艺作物种质资源利用重点实验室,辽宁省落叶果树矿质营养与肥料高效利用重点实验室,辽宁兴城 125100)
桃是我国第三大落叶果树,原产于我国西部,属蔷薇科李属桃亚属植物。我国桃栽培面积和产量自1993 年来位居世界第一[1]。桃萌芽力、成枝力强,1 年可抽生2~4 次副梢,年生长量大,易过早封行,造成果园郁闭,影响成花进而影响果品质量和产量。随着劳动力成本不断上升和果园优质轻简高效栽培的需求,通过夏剪控制树势,既消耗大量人力物力,浪费树体营养,也不利于肥料的高效利用。因此,使用生长调节剂调控树体冗余生长,更利于果园的轻简化、机械化管理。
目前,桃树上常用的生长调节剂主要为多效唑(PP333)等。研究表明,叶面喷施多效唑500~1 000 mg/L,土施多效唑0.125~4.000 g/m2[2-4],能够有效抑制桃树营养生长,促进生殖生长。目前,我国尚未规定多效唑在桃果实上的残留标准,但规定在苹果、荔枝等农产品上限量0.5 mg/kg。多效唑主要通过木质部运转,因而土施比叶面喷施效果好[5],但在土壤中易被吸附,且降解慢、残留时间长[6]。有研究显示,多效唑在土壤中的降解半衰期为44.5 d[7]。黄海等[8]研究发现,土施多效唑0.25、0.50 g/m2在施后第2 年仍有残效。史晓梅[9]研究表明,叶面喷施和土施多效唑均会造成土壤和桃果实不同程度的残留,依据0.5 mg/kg 的限量标准时,安全间隔期为21 d。随着我国果业技术的进步、消费者农产品质量安全意识的提升,果品的安全性逐渐受到关注,已对一些低毒性、低残留的新型植物生长调节剂开展研究。本研究对5 种新型植物生长调节剂复配施用,观察其对桃树新梢的抑制效果,为生产中调控树体生长提供理论依据。
试验于2021 年3 月在中国农业科学院果树研究所砬山基地日光温室内进行。以2 年生中农红花珍珠1 号盆栽苗为试材。采用水平中心干多直立主枝形,行株距2 m×1 m。采用水肥一体化管理技术。亚磷酸钾从北京童心通达商贸有限公司购买,调环酸钙、D-丝氨酸、复合氨基酸粉由上海源叶生物科技有限公司生产。
试验采用五因素四水平正交试验L16(45)设计,共设16 个处理,如表1 所示。
表1 正交试验设计L16(45)
5 种调节剂各水平及其对应浓度如表2 所示。
表2 5 种生长调节剂各水平及对应浓度 g/L
于新梢5~7 cm 长(2021 年3 月4 日)开始喷施,每5 d 喷施1 次,共2 次。各处理随机挑选10~15 个新梢,测定总长并记录节间数。
试验数据采用Excel 2019、SAS、SPSS 等软件进行整理和统计分析。
与T1(对照)相比,除T6、T9 处理与对照节间长度无显著差异外,其余处理均显著降低了枝条节间长度,其中T15 处理枝条节间长度最短,并显著低于其他处理(图1)。
图1 不同调节剂处理节间长度
由正交试验方差分析可知(表3),亚磷酸钾水平2、水平3 和水平4 浓度的节间长度与水平1均无显著差异,其中水平3、水平4 浓度的节间长度分别较水平2 降低11.73%、15.82%,表现出一定的低浓度促进和高浓度抑制效应。且复合氨基酸粉各水平也表现出低浓度促进作用(水平3 较水平1节间长度显著增加11.76%),但暂未表现出高浓度的抑制作用。调环酸钙水平2、水平3、水平4 浓度的节间长度分别较水平1 显著降低12.44%、26.79%、17.70%,其中水平3、水平4 浓度间无显著差异。D-丝氨酸水平2 浓度的节间长度较水平1显著降低22.00%,而L-缬氨酸各水平间无显著差异。
表3 调节剂不同水平对节间长度的影响
由正交试验方差分析可知(表4),5 种调节剂对节间长度的影响力由大到小为调环酸钙、D-丝氨酸、亚磷酸钾、复合氨基酸粉、L-缬氨酸,其最佳理论配比为亚磷酸钾4.5 g/L、调环酸钙0.4 g/L、D-丝氨酸2.1 g/L、L-缬氨酸3.2 g/L、复合氨基酸粉0 g/L,这也是T15 处理的复配组合。
表4 调节剂影响力排序及最佳组合配比
调环酸钙属环己烷羧酸类植物生长调节剂,通过抑制3β-羟化酶基因(GA3ox)的表达,干扰赤霉素合成途径步骤GA20—GA1,降低GA1的水平,从而抑制植物生长[10-11],且其毒性低,无残留[12],符合绿色农业生产要求[13]。一系列研究表明,调环酸钙在葡萄[14]、苹果[15]、杏[16]等果树上均能有效控制旺长。本研究发现,各组合中调环酸钙浓度在0.2~0.6 g/L(水平2 至水平4)时,均能显著抑制新梢节间增长,且最佳浓度为0.4 g/L(水平3)。
生产上发现,在桃树新梢3~5 cm 时喷施高浓度氨基酸能有效控制新梢旺长。前人研究发现,一些氨基酸的D-型[17]和L-型[18]能够有效抑制离体小麦胚植株的生长,并推测是因为氨基酸的反馈抑制原理。本研究发现,D-丝氨酸浓度为2.1 g/L 的复配组合能够显著抑制节间生长,但抑制作用随浓度升高反而下降,这可能因为当浓度为4.2 g/L(水平3)和6.3 g/L(水平4)时,叶片发生药害所致;根据正交试验方法分析可知D-丝氨酸对节间长度的影响力排第2,预测最佳配比浓度为2.1 g/L,试验发现该浓度下仍有轻微药害,后续试验应进一步降低浓度。复合氨基酸粉对节间长度的影响力排名第4,预测浓度为0 g/L,但考虑其表现出低浓度促进作用,推测可能因为浓度过低导致未表现出抑制作用,在后续试验将提高复合氨基酸粉浓度。L-缬氨酸影响力排第5,且未表现出对节间长度的显著影响,后续试验可去除该调节剂。
任士伟等[19]研究认为,低浓度的亚磷酸钾能够促进番茄地上部的生长,高浓度亚磷酸钾抑制地上部的生长,并推测可能是因为亚磷酸盐氧化为磷酸盐需要一段时间,引起了番茄的低磷胁迫,从而抑制番茄地上部的生长。本研究发现,复配组合中亚磷酸钾从低浓度(水平2)到高浓度(水平4)表现出一定的低浓度促进、高浓度抑制作用,结合最佳理论配比,后续试验中应提高亚磷酸钾的复配浓度。
本研究对亚磷酸钾、调环酸钙、D-丝氨酸、L-缬氨酸、复合氨基酸粉5 种新型植物生长调节剂复配组合试验,发现当浓度分别为4.5、0.4、2.1、3.2、0 g/L 时,对桃树枝条节间生长抑制效果最佳。