现蕾期叶面喷素对紫云英籽粒数和籽粒重的影响

刘春增 ，郑春风 ，聂良鹏 ，张琳 ，张济世 ，吕玉虎 ，李本银 ，曹卫东

（1. 河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所，河南 郑州 450002；2. 信阳市农业科学院，河南 信阳 464000；3. 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081）

随着“绿水青山就是金山银山”的发展理念在农业生产中的提出，在今后较长时期内，种植业结构调整、耕地用养结合、农田生态改善、农业面源污染削减、农产品提质增效等将是我国农业的主要战略性任务。随着我国农业绿色发展、耕地质量提升与保护工作的推进，绿肥种植利用作为一项重要技术措施，具有独特、有效的作用，越来越多地被生产者所接受正逐渐成为支撑我国主要农区化肥减施战略的重要手段。通过绿肥培肥地力，实现耕地休养生息，进而实现“藏粮于地、藏粮于技”［1-5］。如今，绿肥种植利用面积逐渐增加，对绿肥种子需求量不断增多。紫云英（Astragalus sinicus）又名红花草、翘摇、草籽等，为豆科黄芪属，是中国传统绿肥作物之一，具有改善土壤理化性状、增加土壤微生物数量和多样性及提高土壤肥力的作用［6-7］。目前，紫云英种植面积占我国绿肥总种植面积的60%，随着绿肥作物在农业生产中的大量应用，紫云英的种子生产已成为发展绿肥生产的重要环节［8-10］。

叶面喷施植物生长调节剂等化控技术已成为促进作物生长发育、保花增粒、提高粒重，进而提高产量的轻简化栽培技术之一。常见的植物生长调节剂有植物生长延缓剂［11］、芸苔素内酯（brassinolide，BR）［12］、6-苄氨基腺嘌呤（6-benzylaminopurine，6-BA）［13］、寡糖［14］等，这些调节剂作为重要的微量活性调节物质，对作物生长发育及产量形成具有重要的调控作用［15］。吴明荣等［16］研究指出，叶面喷施BR 可促进小麦（Triticum aestivum）增产4.93%～7.69%。Scarisbrick 等［17］和任廷波等［18］研究发现，叶面喷施多效唑（paclobutrazol，PP333）可降低油菜（Brassica napus）株高和茎、叶干重，促使生殖器官中积累物质增多，显著增加其角果数、每角粒数和千粒重。杨东清等［19］研究认为，在小麦盛花后期喷施6-BA 能显著提高花后旗叶叶绿素含量，延缓叶片衰老。张翠翠等［20］的研究表明，喷施海藻酸钠寡糖（alginate oligosaccharides，AOS）水溶肥料可促使花生（Arachis hypogaea）增产9.56%。然而目前有关植物生长调节剂在紫云英上的应用效应研究鲜有报道。因此，本研究拟在大田条件下，通过在紫云英现蕾期，采用叶面喷施不同植物生长调节剂及其复配剂，初步探讨不同喷素处理对紫云英籽粒数、籽粒重及产量的影响，以期为进一步提高紫云英种子产量提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

本研究于2018-2020年在信阳市洋河试验基地（32°14′N，114°10′E）进行田间试验。该地区属亚热带向暖温带过渡区，年均日照1900～2100 h；年均气温15.1～15.3 ℃；年平均降水量900～1400 mm；相对湿度年均77%。供试土壤为黄棕壤性潜育型水稻土，0～20 cm 土层有机质含量为17.1 g·kg-1，全氮为1.3 g·kg-1，碱解氮为55.4 mg·kg-1，有效磷为 12.5 mg·kg-1，速效钾为 75.2 mg·kg-1，pH 值 6.5。播前底施尿素（46.4% N）103.45 kg·hm-2、过磷酸钙（12% P2O5）562.50 kg·hm-2、氯化钾（60% K2O）112.50 kg·hm-2。以当地紫云英纯化品种“信紫1号”为试验材料。两年试验材料均于9月28 日播种，播种量为22.5 kg·hm-2，播种时将种子与细沙混匀后撒播。试验田栽培管理同一般高产田。6-苄氨基腺嘌呤（6-BA）纯度为99%（美国进口）。芸苔素内酯（BR）为0.01%粉剂，由山东绿贝特生物肥料有限公司提供。多效唑（PP333）为15%可湿性粉剂，由安阳全丰生物科技有限公司提供。海藻酸钠寡糖（AOS）由中国科学院大连化学物理研究所提供。复合营养制剂（compound，NCD；含有PP333、BR、AOS、6-BA 等物质）是由河南省农业科学院研发的促进紫云英种子增产的复合营养制剂。现蕾期（3月17日）分别于叶面喷清水、PP333（400 mg·L-1）、6-BA（10 mg·L-1）、BR（0.04 mg·L-1）、AOS（20 mg·L-1）和 NCD，均以叶面表层形成一层水雾但不下滴为准，每处理小区面积为20 m2，重复3 次。

1.2 测定内容及方法

花序位划分［21］：第1～2 层花序为基部花序，第3～4 层花序为中部花序，第5 层及以上花序层统计为顶部花序。

不同花序位的花数：盛花期每小区随机选取植株5～10 株，调查记载其主茎上不同花序位（基部、中部和顶部）的花数。

不同花序位的荚数、籽粒数和籽粒重：成熟期每小区随机选取植株20 株，考察记载其主茎上不同花序位（基部、中部和顶部）的结荚数［结实荚数、不孕荚数（瘪荚）］。摘荚风干脱粒后统计计算各花序位的籽粒数、籽粒干重、结荚率和荚果结实率。

产量及其构成因素：成熟期每小区随机取1 m2（每处理重复3 次），常规法考种其结荚数、籽粒数及千粒重。实收2 m2计产。

1.3 数据分析

采用Microsoft Excel 2003 对两年数据进行处理分析，采用两年数据平均值进行制表绘图。采用PASW 18.0软件进行方差分析和统计检验，采用LSD 法进行差异显著性检验（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 叶面喷素对紫云英不同花序位花数的影响

由表1 可看出，与CK 相比，5个喷素处理的基部、中部、顶部花序位的花数较对照均显著增加，增幅分别为 1.97～4.85、1.23～2.75、1.54～4.43个，其中，以NCD 处理花数增幅最大，其基部、中部、顶部花序位花数较对照分别提高22.97%、13.53%、25.27%。

表1 不同喷素处理对紫云英不同花序位花数的影响Table 1 The effect of different spraying treatments on flower numbers in different florescences of Chinese milk vetch

2.2 叶面喷素对紫云英不同花序位结荚数的影响

由表2 可见，与 CK 相比，5个喷素处理的基部、中部、顶部花序位的结荚数较对照增幅分别为0.90～4.07、1.25～3.03、0.49～1.99个，且各处理与对照差异均达到显著水平。其中，以NCD 处理增荚幅度最大，其基部、中部、顶部花序位结荚数较对照分别提高33.61%、36.86%、65.25%。

表2 不同喷素处理对紫云英不同花序位结荚数的影响Table 2 The effect of different spraying treatments on pod numbers in different florescences of Chinese milk vetch

2.3 叶面喷素对紫云英不同花序位花荚结荚、结实的影响

5个喷素处理的基部、中部、顶部花序位的结荚率均显著高于对照（图1），其中，PP333、BR、NCD 处理的结荚率显著高于其他处理，三者之中，以NCD 处理结荚率最高，其基部、中部、顶部花序位结荚率较对照分别提高12.80%、8.98%、4.82%。

除 BR、AOS 处理，PP333、6-BA、NCD 处理基部、中部、顶部花序位的荚果结实率均显著高于对照（图1），以NCD 处理荚果结实率最高，其基部、中部、顶部花序位荚果结实率较对照分别提高6.38%、4.08%、6.53%。

图1 紫云英主茎枝上不同花序位的结荚率、结实率Fig.1 Pod and seed set rates in inflorescence at basal，central and apical position of the main branch of Chinese milk vetch

2.4 叶面喷素对紫云英不同花序位籽粒数的影响

由表3 可知，与 CK 相比，5个喷素处理的基部、中部、顶部花序位的籽粒数较对照均有所增加。除BR、AOS 处理，PP333、6-BA、NCD 处理下均显著增加，增幅分别为7.45～17.43、4.44～11.98、5.44～10.76个。其中，以NCD 处理籽粒数增加幅度最大，其基部、中部、顶部花序位籽粒数较对照分别提高27.79%、29.35%、71.25%。

表3 不同喷素处理对紫云英不同花序位籽粒数的影响Table 3 The effect of different spraying treatments on seed numbers in different florescences of Chinese milk vetch

2.5 叶面喷素对紫云英不同花序位粒重的影响

由表4 可见，喷素处理下紫云英不同花序位的籽粒重均有所提高。对基、中、顶部籽粒，PP333、6-BA 处理的粒重与 CK 差异不显著，BR、AOS、NCD 处理较对照均显著增加。其中，以NCD 处理粒重增加幅度最大，其基部、中部、顶部花序位粒重较对照分别提高27.18%、28.65%、71.05%。

表4 不同喷素处理对紫云英不同花序位粒重的影响Table 4 The effect of different spraying treatments on seed weight in different florescences of Chinese milk vetch

2.6 叶面喷素对紫云英产量及其构成的影响

由表5 可看出，对于荚数，各喷施处理均显著高于对照；对于单荚籽粒数，PP333、6-BA、NCD 处理显著高于对照，分别较对照提高29.11%、21.52%、30.06%，BR、AOS 处理较对照分别提高6.96%、4.43%，但差异不显著；对于千粒重，BR、AOS、NCD 处理较对照显著提高，提高幅度分别为30.77%、21.05%、32.79%，PP333、6-BA 处理较对照分别提高8.91%、5.26%，但差异不显著。对于产量，NCD 处理最高，达 601.37 kg·hm-2，随后依次为 PP333、BR、6-BA、AOS 处理，5 者均显著高于对照，分别较对照提高 29.73%、22.02%、19.02%、10.52%、10.01%，且NCD 处理显著高于其他喷施处理。

表5 喷素对紫云英产量及其构成的影响Table 5 The effect of foliar spray on seed yields and yield components of Chinese milk vetch

3 讨论

当前，应用化控技术调控作物生长发育已成为实现高产的有效措施之一。魏小星等［22］、闫敏等［23］、景宇 鹏等［24］通过在 豆 科 牧 草紫花苜蓿（Medicago sativa）、三叶草（Trifolium repense）和毛叶苕子（Vicia villosa）上喷施 PP333发现，PP333可通过改变豆科牧草的种子产量构成要素来提高其种子产量，但也有研究结果与其相反［25］。本研究结果表明，紫云英现蕾期叶面喷施PP333可通过增加结荚数、籽粒数来提高其种子产量，该研究结果与魏小星等［22］、闫敏等［23］、景宇鹏等［24］研究指出的PP333主要通过改变种子产量构成要素来提高其种子产量的研究结论相一致，说明种子产量构成要素的变化是生长调节剂调控豆科作物种子产量增加的一项重要途径。

褚世海等［26］研究指出，BR 水剂对水稻（Oryza sativa）穗粒数影响不显著，但可显著提高水稻千粒重和结实率，从而显著提高水稻产量。BR 增产效果在花生［27］、小麦［28］上也得到了印证。然而，丁熙柠等［29］研究指出，在牡丹（Paeonia suffruticosa）生育期内喷施BR 对油用牡丹籽粒产量没有影响。本研究结果表明，现蕾期叶面喷施BR 可显著促进紫云英荚数、千粒重和种子产量的增加，而对籽粒数影响不显著。BR 对紫云英具有增产效应，这一结果与前人［26-28］在水稻、花生和小麦等农作物上得出的研究结论相一致。BR 对紫云英千粒重的影响效果显著而对籽粒数的影响不显著，这一研究结果与褚世海等［26］的研究结论相一致。

张运红等［30］研究指出，喷施AOS 可通过增加结果数和提高角果质量来实现花生增产。本研究结果表明，喷施AOS 主要是通过增加结荚数和千粒重来提高紫云英种子产量，这一结果与张运红等［30］研究结论基本一致。6-BA 在促进细胞分化、植株从营养生长向生殖生长转化及诱导植物物质积累与调运方面有重要作用［31］。本研究结果表明，现蕾期叶面喷施6-BA 可通过增加紫云英荚数和穗粒数来促进种子产量的增加。田艳云等［32］通过对小麦进行多种营养元素叶面喷施发现，多种营养元素与植物生长调节剂配施，对小麦增粒增重效果比单一因素更明显。在本试验条件下，5 种喷素处理均能显著提高紫云英种子产量，其中，PP333、6-BA 处理增粒效果好，但增重效果不明显；BR、AOS 处理增重效果好，但增粒效果不明显；然而复合营养剂NCD 增粒增重效果均较好，其效果显著高于其他单一喷施处理，该研究结果与田艳云等［32］研究结论相一致。

钟山［33］在紫云英花荚脱落问题探讨中曾指出，在栽培上对于留种紫云英应当将重点放在各花序位的保花保荚上。现蕾期，正是紫云英营养生长向生殖生长过渡的关键期，在生殖器官不断出现、营养器官还需迅速增长的矛盾情况下，植株随生育期的推进，植株之间互相遮阴的情况日益严重，影响了光合作用的正常进行，以致光合产物不能同时满足营养生长和生殖生长两个方面的需求，致使后期形成的花荚大量脱落或形成瘪荚。因此，植株体内养分供应不足或分配失调是造成花荚大量脱落的主要生理原因。本试验结果表明，现蕾期叶面喷素处理可使紫云英不同花序位的花数、结荚数较对照有不同程度的增加，且以NCD 处理增加幅度最大，尤其对上层花序的花、荚数的增加效果更加显著。推测其原因为：1）现蕾期，叶面喷施调节剂可能会增强紫云英叶片的光合能力，促进叶片制造和积累同化物质，由于叶片所处部位不同，从而导致花序层不同部位同化物的供应与分配不一，由于上层花序层处于同化物质积累更有利位置，进而出现上层花序的花、荚数增加更为显著的现象；2）现蕾期正是紫云英花荚形成及发育的关键期，调节剂可能调控了花荚发育过程中不同花序层的叶片和花荚内源激素水平的变化，从而有利于不同层花序花荚发育与结实，进而促进花荚数增加。

实践中叶面喷施以上植物生长调节剂及其复配剂可不同程度地提高紫云英种子产量，本试验仅开展了以上喷素处理对紫云英种子产量的初步调控效应研究，然而对其促进种子增产的调控机理研究尚未开展。因此，以上叶面喷素处理调控紫云英种子增产的内在生理机制仍需进一步地探究。

4 结论

现蕾期，叶面喷施生长调节剂可显著促进紫云英种子产量的增加，以NCD 作用效果最优，其种子产量较对照提高 29.73%，达 601.37 kg·hm-2。PP333、BR、6-BA、AOS 依次次之，种子产量较对照分别提高 22.02%、19.02%、10.52%、10.01%。其中，PP333、6-BA 处理增粒效果显著，BR、AOS 处理籽粒增重效果显著，NCD 处理增粒增重效果均显著。