S3307 浸种对连作紫花苜蓿生产性能及生理指标的影响

刘岳昆，曲善民，陈 露，何恩来，张 浩

（黑龙江八一农垦大学动物科技学院, 黑龙江 大庆 163000）

紫花苜蓿(Medicago sativa)是一种多年生豆科牧草，被誉为“牧草之王”。具有适应性强、抗旱、耐寒、耐盐碱、产量高的特点[1-3]，紫花苜蓿的营养价值极高，在不同的生长阶段均含有较丰富的维生素、氨基酸以及常量元素，是养殖业重要的蛋白饲料作物。但我国紫花苜蓿产量与质量并不能满足市场需求。目前我国苜蓿的主要来源依赖于国外进口，国外苜蓿凭借在质量和稳定供货数量方面的优势，长期占据我国苜蓿市场[4-5]。从2019 年起，我国苜蓿基地建设面积由3.33 万hm2增加到6.67 万hm2，截至2020 年底，已累计支持高产36.67 万hm2[6]。目前紫花苜蓿主要种植在华北、东北及西北地区，约占全国种植总面积的50%[7-9]，由于苜蓿生产高产期在5 年左右，之后产草量会逐年下降后，苜蓿田需要翻耕重新种植，因此连作胁迫较为普遍。

连作障碍表现为植物生长发育不良，叶子枯黄、产量及品质下降，土壤营养失衡，微生态环境恶化，还会导致土壤从“细菌型”向“真菌型”逐渐转化。连作障碍一般在生长初期明显，后期常可不同程度地恢复，但对作物和土壤造成的伤害不可缓解[10-13]。目前常见缓解连作障碍的方法有间作、轮作以及土壤熏蒸剂等。

烯效唑(S3307) 属植物生长调节剂，是一种三唑类赤霉素生物合成抑制剂。它起到延迟生长、刺激根系及侧伸长以及缓解植物对环境胁迫的影响[14]。有研究表明S3307 浸种能有效缓解植物幼苗对干旱、低温的逆境胁迫的抗性，提高胁迫下幼苗的叶面积、叶绿素、可溶性蛋白以及过氧化物酶(peroxidase,POD)活性等指标，表现出明显的壮苗效果[15]。因此，本研究采用S3307 浸种的方式，研究不同浓度S3307 处理对连作紫花苜蓿生产性能及生理指标的影响，摸索最适宜的浸种浓度对连作紫花苜蓿的调控效应，为应对紫花苜蓿连作障碍提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1供试苜蓿

‘龙牧801’紫花苜蓿由黑龙江八一农垦大学提供。

1.1.2供试土壤

采自黑龙江八一农垦大学动物科技学院草业科学专业紫花苜蓿试验田(连作土壤)。试验田地理位置为46°55′ N，125°15′ E，地处北温带大陆性季风气候区，受蒙古内陆冷空气和海洋暖流季风的影响，冬季寒冷漫长，常有降雪；春秋季风多；无霜期较短；昼夜温差较大，有利于农作物和牧草生长。土壤类型为草甸黑钙土，紫花苜蓿播种前土壤pH 为8.3。种植紫花苜蓿6 年后，采集其种植紫花苜蓿6 年的苜蓿根际10-30 cm 土壤，土壤养分含量 为 全 氮4.04 g·kg-1、全 磷0.38 g·kg-1、全 钾8.45 g·kg-1、有 效 磷8.15 mg·kg-1、有 效 钾129.2 mg·kg-1，pH 为7.46。

1.1.3供试植物生长调节剂

供试烯效唑(S3307)于2021 年3 月采购自四川润尔科技有限公司，有效成分5%。

1.2 试验方法

1.2.1试验设计

选取籽粒饱满、没有霉变的紫花苜蓿种子，经无水乙醇浸泡15 s 消毒后，蒸馏水冲洗5 遍，用滤纸吸干备用；设置6 个S3307 浓度，分别为0 (CK，清水对照)、20、30、40、50 和60 mg·L-1。已消毒的紫花苜蓿种子在不同浓度的S3307 溶液中浸泡8 h后，播种在含土量13.5 kg 的盆中(盆内尺寸为长 ×宽 × 高 = 45 cm × 35 cm × 13 cm)，待苜蓿生长至第7 天时定株至40 株，每个处理4 个重复。生长至60 d后进行形态学及生理生化指标测定。

1.2.2测定指标及方法

每个处理随机选取8 株苜蓿测定株高、主根长、鲜重以及干重。

采用硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid, TBA)法测定丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量，采用酸性茚三酮比色法[16]测定脯氨酸含量。

1.3 数据分析

采用Excel 2019、SPSS 23.0 进行数据处理和分析，prism 软件进行图表绘制。

2 结果与分析

2.1 对紫花苜蓿株高的影响

连作土壤中种植经不同浓度S3307 浸种后的紫花苜蓿的株高有不同变化(图1)，其中浸种浓度40 mg·L-1时紫花苜蓿株高显著高于CK (P＜ 0.05)，增长幅度11.28%，其他处理组降低了株高，降低幅度0.05%～0.25%。

2.2 对紫花苜蓿根长的影响

经S3307 40 mg·L-1溶液浸种后，紫花苜蓿的主根长与CK 相比显著增长(P＜ 0.05) (图1)，增长了14.83%；其次是30 mg·L-1浸种，增长了9.51%，与CK 差异不显著(P＞ 0.05)。除30 mg·L-1浸种外，40 mg·L-1浸种显著高于其他组(P＜ 0.05)。

图1 S3307 浸种对连作紫花苜蓿株高与根长的影响Figure 1 Effect of soaking seed in S3307 on plant height and root length of continuous cropping alfalfa

2.3 对紫花苜蓿地上部分鲜、干重的影响

40 mg·L-1S3307 溶液浸种能有效提升连作紫花苜蓿地上部分鲜重，与CK 相比增重了41.69%(P＜ 0.05)，与其他组相比增重幅度介于31.48%～55.80%，均差异显著(P＜ 0.05) (图2)。浸种浓度为20、50、60 mg·L-1时，均显著低于CK (P＜ 0.05)，降低幅度2.07%～24.19%。

S3307 浸 种 浓 度 在40 mg·L-1时，地 上 干 重较CK 显著增加(P＜ 0.05)，增加了48.6%，且显著高于其他组(P＜ 0.05)；其次是30 mg·L-1，提高了22.2%，但浸种浓度在60 mg·L-1时显著低于CK (P＜ 0.05)(图2)。适宜浓度的S3307 浸种可使紫花苜蓿地上干物质积累出现高峰，显著高于CK，说明对地上干物质积累具有明显促进效应。

图2 S3307 浸种对连作紫花苜蓿地上鲜、干重的影响Figure 2 Effect of soaking seed in S3307 on aboveground fresh weight and dry weigh of continuous cropping alfalfa

2.4 对紫花苜蓿地下部分鲜、干重的影响

S3307 浸种浓度在40 mg·L-1时与CK 相比地下鲜重显著提升(P＜ 0.05)，增重了22.36%，与其他组相比均差异显著(P＜ 0.05)，提升幅度介于26.93%～49.72% (图3)。在60 mg·L-1时显著低于CK (P＜ 0.05)，降低了35.24%，其他组与CK 差异均不显著(P＞0.05)。

图3 S3307 浸种对连作紫花苜蓿地下鲜、干重的影响Figure 3 Effect of soaking seed in S3307 on underground fresh weight and dry weight of continuous cropping alfalfa

S3307 浓度40 mg·L-1时，地下部分干重较CK显著增加了28.44% (P＜ 0.05)，其他组与CK 差异均不显著(P＞ 0.05)，且浸种浓度在50、60 mg·L-1时有一定的减少(图3)。适宜浓度S3307 浸种促进了紫花苜蓿干物质积累，表明其对光合物质积累具有正效应。

2.5 对紫花苜蓿植株内丙二醛含量的影响

S3307 各浓度在浸种情况下均降低了连作紫花苜蓿MDA 含量，与CK 相比差异显著(P＜ 0.05)，40 mg·L-1浸种最佳，降低效果最明显，降低了48.28%(图4)。由此可见，适宜浓度S3307 浸种，有效控制了紫花苜蓿植株内MDA 的显著增加，对于应对连作逆境胁迫具有更好的自身保护效应。

图4 S3307 浸种对连作紫花苜蓿丙二醛的影响Figure 4 Effect of soaking seed in S3307 on MDA of continuous cropping alfalfa

2.6 对紫花苜蓿植株内脯氨酸含量的影响

S3307 40 mg·L-1浓度浸种时会显著提升紫花苜蓿叶片的脯氨酸含量(P＜ 0.05)，与CK 相比提高了63.72%，其他组与CK 组差异不显著(P＞ 0.05) (图5)。由此可见，适宜浓度S3307 浸种促进了脯氨酸的显著增加，对紫花苜蓿应对连作逆境胁迫起到了应有的生理效应。

图5 S3307 浸种对连作紫花苜蓿脯氨酸的影响Figure 5 Effect of soaking seed with S3307 on proline content of continuous cropping alfalfa

3 讨论

本研究发现S3307 浸种能降低紫花苜蓿株高，但在40 mg·L-1浸种时会出现增高趋势，紫花苜蓿主根长也得到了增长。刘春娟等[17]研究表明在干旱情况下两种抗旱品种大豆(Glycine max)的根长均有所降低，但在施用S3307 后根长有所增长且差异显著，并且茎秆也有所增粗。苏一诺等[18]研究表明，叶面喷施S3307 能有效降低连作胁迫下紫花苜蓿株高，增加鲜重，对叶片及根部的过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性、可溶性糖、脯氨酸以及叶绿素含量均有提升，同时降低全株的MDA 含量。本研究也发现S3307 浸种对连作苜蓿地上及地下部分鲜重、干重具有提升效果，增加了全株生物量，降低了茎叶中MDA 含量，并且提高了茎叶中脯氨酸含量。这表明S3307 浸种与叶喷均能缓解紫花苜蓿连作胁迫效应。彭世勇和于艳[19]研究表明S3307 浸种能有效提高盐胁迫下番茄(Solanum lycopersicum)的根长，提高叶片中含水量、叶绿素含量，且适用浓度介于5～50 mg·L-1。在试验过程中发现在浸种条件下苜蓿前期生长较为缓慢，随着S3307 浓度增加恢复快速生长的时间也相对延长甚至未恢复生长，所以在浸种后苜蓿的相对基因表现有待研究。同时盆栽试验均为初探，田间试验仍需进一步验证。

4 结论

施用浓度为40 mg·L-1的S3307 浸种处理紫花苜蓿，有效缓解了紫花苜蓿连作胁迫带来的危害，苜蓿的根长显著增加，干、鲜重均显著增重，生物量积累表现良好，同时提高了苜蓿叶片中脯氨酸含量，降低了紫花苜蓿叶片的丙二醛含量，提高了紫花苜蓿在连作胁迫下的适应能力。40 mg·L-1的S3307浸种处理，紫花苜蓿的各项指标均优于其他施用浓度，生长发育最佳，调控效果最明显。该适宜浓度调节剂在紫花苜蓿连作生产时值得借鉴推广。