芸苔素对紫云英生长、结实特性及种子产量的影响

刘春增 ，李 潮 ，聂良鹏 ，史鹏飞 ，张 琳 ，张济世 ，张成兰 ，吕玉虎 ，李 杰 ，郑春风 ，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.罗山县农业科学研究所，河南 罗山 464200；3.信阳市农业科学院，河南 信阳 464000；4.中国农业科学院 农业资源与农业区划研究所，北京 100081）

紫云英（Astragalus sinicusL.）又名草籽、翘摇、红花草等，为豆科黄芪属绿肥作物之一，具有增加土壤微生物数量和多样性、改善土壤理化性状、提高土壤肥力的作用[1-5]。目前，紫云英种植面积占我国绿肥总种植面积的60%，紫云英的种子生产随着绿肥作物在农业生产中的大量应用，已成为发展绿肥生产的重要环节[6-7]。然而，由于紫云英花期长，花荚脱落率高，生育后期营养供给不足，叶片早衰、光合作用受损，易倒伏，受其自身结实特性以及外界气候条件的影响，导致其种子产量不高，严重影响了紫云英的产业化推广[8-10]，成为限制绿肥生产稳定发展的因素。

随着作物化学调控技术的发展，利用化控技术塑造作物丰产株型、构建理想群体结构正在成为实现农作物优质高产追求的目标。施用植物生长调节剂已成为提高作物种子产量的轻减化栽培技术之一[11]。芸苔素（BR）是第一种被发现具有植物生长调节作用的甾醇类化合物，被称作第6 代环保型植物生长调节剂，具有促进植物生长、保花保果、提高坐果率等作用，可广泛应用于小麦、果树、蔬菜及各类农作物[12]。吴明荣等[13]研究指出，叶面喷施芸苔素内酯可促进小麦增产4.93%～7.69%。张艳荣[14]研究表明，BR 可有效提高小麦千粒质量与穗粒数。李国树等[15]研究发现，BR 可促进夏黑葡萄花芽分化、植株生长，提高果实品质。杨少燕等[16]研究发现，喷施一定浓度的芸苔素内酯可以提高油茶的产量和出油率。至今，有关芸苔素内酯在紫云英上的应用未见报道。

本研究拟在大田条件下，通过在紫云英生长发育关键期现蕾期，采用叶面喷施BR，初步探讨BR对紫云英生长发育及种子产量的影响，以期为探索紫云英高产栽培新的技术手段提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

本研究于2018—2019、2019—2020 年在河南省信阳市洋河试验基地（N32°14′，E114°10′）进行试验。该地属亚热带向暖温带过渡区，年均日照时数1 900～2 100 h，年均气温15.1～15.3 ℃，年均降雨量900～1 400 mm，年均相对湿度77%。供试土壤为黄棕壤性潜育型水稻土，0～20 cm 土层全氮含量为1.32 g/kg，有效磷含量为12.4 mg/kg，碱解氮含量为55.3 mg/kg，速效钾含量为75.3 mg/kg，有机质含量为17.21 g/kg，pH 值6.5。播前每公顷底施尿素（N 46.4%）103.45 kg、过磷酸钙（P2O512%）562.5 kg、氯化钾（K2O 60%）112.5 kg。

1.2 试验材料

供试紫云英品种为信紫1 号。芸苔素（BR）由山东绿贝特生物肥料有限公司提供。

1.3 试验设计

2 a 试验材料均于9 月28 日播种，播种量为22.5 kg/hm2，播种时将细沙与种子混匀后撒播。于蕾期（3 月17 日）进行叶面喷0.04 mg/L BR 1 次，以喷清水作为对照，喷量均为750 kg/hm2，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，各处理重复3 次。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 生长发育指标 于现蕾期（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，每小区随机选取5 株生长一致植株，测定其分枝数、单株质量、株高、茎粗和功能叶SPAD 值。

1.4.2 结实性状指标 于盛花期每小区随机选取生长一致植株20 株标记并记载其主茎枝上总花数。成熟期考察记载主茎枝上结荚数（结实荚数、不孕荚数（瘪荚））。摘荚风干脱粒后计算籽粒数、籽粒质量、结荚率和荚果结实率。

1.4.3 产量及其构成因素 于成熟期（5 月8 日左右）每小区随机取20 株，考察记载结荚数、籽粒数及籽粒质量，计算其平均单荚籽粒数、千粒质量，实收5 m2计产。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel 2016 和SPSS 18.0 软件对2 a 数据进行处理分析及绘图。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 BR 对紫云英生长发育的影响

2.1.1 株高 由图1 可知，紫云英株高在现蕾期后开始迅速增长，从现蕾期到始花后21 d 增加的高度约占总株高的50%左右；自始花后21 d 起，株高增长的速度逐渐减慢，至始花后35 d 几乎停止增长。自始花期起，BR 处理的株高在各时期内均略高于对照，但与对照间差异不显著。

图1 叶面喷施BR 对紫云英株高的影响Fig.1 The effect of foliar spraying BR on plant height of Chinese milk vetch

2.1.2 茎粗 由图2 可知，随生育期的发育进程，紫云英茎粗的增长呈现先增加后减少的趋势，在始花后21 d达到增长高峰值，之后逐渐减少。自始花期起，BR处理的茎粗在各时期内均显著高于对照，综合各生育时期，总体上茎粗较对照增加20.83%～37.57%。

图2 叶面喷施BR 对紫云英茎粗的影响Fig.2 The effect of foliar spraying BR on stem diameter of Chinese milk vetch

2.1.3 单株分枝数 从图3 可以看出，紫云英单株分枝数随生育期的推进呈持续下降趋势。在现蕾期至始花后7 d 分枝数呈缓慢下降，自始花后7 d起，呈现急速下降趋势。始花后7 d 之前，BR 处理的分枝数与对照间差异不显著；始花后7 d 之后，BR 处理的分枝数在各生育时期均高于对照，且与对照间达到显著差异。

图3 叶面喷施BR 对紫云英单株分枝数的影响Fig.3 The effect of foliar spraying BR on branches number per plant of Chinese milk vetch

2.1.4 单株质量 由图4 可知，紫云英单株质量随生育期的推进呈先增加后减少的趋势。现蕾期至始花后21 d 呈快速增加趋势，始花后21 d 后，呈迅速下降趋势。自始花期起，BR 处理的单株质量在各生育时期均高于对照，且各生育时期单株质量与对照间均差异显著。综合各生育时期，与对照相比，BR 处理单株质量较对照增加29.71%～62.24%。

图4 叶面喷施BR 对紫云英单株质量的影响Fig.4 The effect of foliar spraying BR on per plant weight of Chinese milk vetch

2.1.5 SPAD 值 从图5 可以看出，自始花后28 d后，紫云英SPAD 值出现急速下降趋势。自始花期起，BR 处理SPAD 值在各生育时期均高于对照，且与对照间达到显著水平。综合各生育时期，BR 处理叶片SPAD 值较对照增加5.91%～54.61%。

图5 叶面喷施BR 对紫云英叶片SPAD 值的影响Fig.5 The effect of foliar spraying BR on leaf SPAD values of Chinese milk vetch

2.2 BR 对紫云英结实相关性状的影响

由表1 可知，2 个年度试验结果保持一致。与清水对照相比，喷施BR 处理紫云英的花数、结荚数、籽粒质量和结荚率均显著高于对照（P＜0.05），较对照分别增加11.79%～12.31%、23.67%～26.35%、25.17%～26.71% 和3.88～5.07 百分点。喷施BR处理紫云英的籽粒数、荚果结实率较对照分别增加1.68%～1.89% 和0.44～0.50 百分点，但与对照间差异不显著。

表1 喷施BR 对紫云英结实相关性状的影响Tab.1 Effects of spraying BR on seed setting characteristics of Chinese milk vetch

2.3 BR 对紫云英种子产量及其构成因素的影响

从表2 可以看出，喷施BR 处理与清水对照在结荚数、千粒质量和种子产量上均表现为BR＞CK，且处理间差异显著，在单荚籽粒数上也表现出BR＞CK，但差异不明显。由此表明，在花荚发育中后期，叶面喷施BR 主要是通过提高其荚数和粒质量来提高产量，对单荚籽粒数的影响不明显。以2019—2020 年为例，在产量上，BR 处理较对照提高19.02%，与对照间差异达到显著水平；在千粒质量上，BR 处理较对照提高20.97%，与对照间差异也达到显著水平；在单荚籽粒数上，BR 处理较对照提高3.68%，但与对照间差异不显著；在结荚数上，BR 处理较对照提高3.19%，与对照间差异达到显著水平。

表2 叶面喷施BR 对紫云英产量及其构成因素的影响Tab.2 The effect of foliar spraying BR on yields and yield components of Chinese milk vetch

3 结论与讨论

紫云英产量的形成是花荚发育、结实等一系列生理过程的最终体现，花荚发育的好坏直接决定着籽粒数、粒质量及种子产量的多少。由于植株生殖器官的不断出现、营养器官继续的迅速增长，植株体内养分供应不足或分配失调，进而造成紫云英花荚大量脱落、种子产量显著降低。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[11]。

BR 可促进植物生长、提高坐果率[17]。褚世海等[18]研究表明，BR 水剂对水稻株高、穗粒数影响不显著，但可显著提高水稻千粒质量和结实率，从而显著提高水稻产量。BR 增产效果在花生[12]、小麦[13]上也得到了印证。然而，丁熙柠等[19]研究表明，在牡丹生育期内喷施BR 对油用牡丹籽粒产量没有影响。本研究结果发现，现蕾期叶面喷施BR可显著促进紫云英结荚数、千粒质量和种子产量的增加，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[12,14,18]在水稻、花生和小麦等农作物上得出的“BR 具有增产效应”的研究结论相一致。BR 对紫云英千粒质量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[18]的研究结论相一致，与张艳荣[14]的研究结论不尽一致。喷施植物生长调节剂可增强紫云英的光合效能。本试验中，喷施BR 可增加紫云英功能叶片SPAD 值，促进花数、结荚数、籽粒质量和结荚率的增加，分析原因可能是现蕾期正值紫云英花荚发育关键期，在该时期叶面喷施芸苔素内酯可有效促进植株的营养生长，增强叶片的光合能力，叶片功能期延长，有效地协调前后期的光合能力，促进光合产物向花荚中运输，为获取较高的产量和结实性指标打下良好的物质基础。

本试验研究发现，现蕾期叶面喷施芸苔素内酯对紫云英大田植株生长发育、种子产量及结实性具有显著调控效应，然而，芸苔素内酯是通过什么途径来实现紫云英种子增产即具体的调控机制尚未开展，因此，叶面喷施芸苔素内酯调控紫云英种子增产的内在生理机制将需要进一步研究。