S3307 叶喷对连作紫花苜蓿的生理指标及生产性能影响

苏一诺，苗阳阳，彭芳华，曲善民

（黑龙江八一农垦大学动物科技学院，大庆 163319）

紫花苜蓿（Medicago sativa L.）原名：紫苜蓿，又名苜蓿，为多年生的优质牧草，欧亚大陆和世界各国广泛种植为饲料与牧草。紫花苜蓿茎叶柔嫩鲜美，不论青饲、青贮、调制青干草、加工草粉、用于配合饲料或混合饲料，各类畜禽都最喜食，也是养牛及养禽业首选青饲料，其经济价值在不断提高[1]。随着紫花苜蓿的需求量越来越大，促使种植面积、种植年限、草种用量大幅提升。紫花苜蓿连作问题显现出来，连作障碍成为限制紫花苜蓿发展的关键因素，连作障碍是指连续在同一土壤上栽培同种作物或近缘作物引起的作物生长发育异常[2-3]。一般表现为生长发育迟缓，产量、品质下降，极端情况下，抗逆性减弱，局部死苗，多数受害植物根系发生褐变、分枝节间数减少，酶活力下降，抗氧化活性减弱，分布范围狭小，导致土壤通透性降低，吸收水分、养分的能力下降[4]。如何缓解或克服连作障碍，提高苜蓿生产性能，是当前牧草业急需解决的问题。

烯效唑（S3307）是一种高效、光谱的植物生长调节剂，是赤霉素合成抑制剂[5]。能有效的抑制植物细胞生长，控制着植株矮化，节间缩短变粗，有良好的抑菌作用，能提高作物酶活性及叶绿素含量，增强抗逆性和抗倒伏能力，土壤中药物残留量较小[6-7]。刘国宁[8]表示叶面喷施S3307 对红小豆POD、SOD 和CAT活性显著增强，MDA 含量显著降低，单株粒质量、百粒质量及籽粒产量均显著增加。胡启国[9]表示S3307能延缓地上部生长，减少蔓长和茎叶质量，降低地上部能耗，有利于建立合理的密度群体，提高光合效率，达到增产的目的。在S3307 叶喷苜蓿方面的研究相对较少，因此，实验通过S3307 叶喷外援干扰紫花苜蓿分枝期，一是通过非连作的种植检测连作土壤种植紫花苜蓿的状况，体现连作障碍的防治意义；二是检测S3307 对紫花苜蓿的影响，摸索出S3307 叶喷最适宜的浓度，有利于在生产上提高紫花苜蓿的产量和质量，最终目的是实现缓解连作障碍，为今后牧草业在生产中的实际应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试苜蓿：试验所用紫花苜蓿品种为龙牧801，由黑龙江省畜牧研究所李红研究员、柴凤久研究员提供。

供试土壤：来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）及禾本科试验田（非连作土壤）。试验田地理位置为北纬46°55′，东经125°15′，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，总体特点是冬季寒冷有雪；春秋季风多；全年无霜期较短；雨热同季，有利于农作物和牧草生长。连作7 年苜蓿土壤理化性质：pH 值为7.46，有机质为40.82 g·kg-1，全氮4.04 g·kg-1，全磷0.38 g·kg-1，全钾8.45 g·kg-1，碱解氮173.83 mg·kg-1，速效磷8.15 mg·kg-1，速效钾129.20 mg·kg-1。非连作壤理化性质：pH 值为7.75，有机质为35.52 g·kg-1，全氮2.82 g·kg-1，全磷0.28 g·kg-1，全钾8.88 g·kg-1，碱解氮129.50 mg·kg-1，速效磷7.28 mg·kg-1，速效钾184.32 mg·kg-1。

烯效唑（S3307）由原黑龙江八一农垦大学农学院冯乃杰教授、郑殿峰教授提供。

1.2 试验方法

S3307 浓度设置：浓度为稀释0（清水作为CK）、5、10、20、40 mg·L-1。

苜蓿幼苗的培养：试验在黑龙江八一农垦大学草业资源实验室进行。选取籽粒饱满、表面完好的紫花苜蓿种子，用0.1% HgCl2溶液消毒5～8 min，自来水冲洗3～4 次，分为5 组，每组为120 粒，将种子放入铺好滤纸培养皿中，编号为1、2、3、4、5。在试验盆中（40 cm×30 cm）进行播种，种子总数为120 粒，每盆播种40 粒，每行10 粒，3 个重复，共4 行。待苜蓿分枝期进行不同浓度叶部均匀喷施S3307。喷施时间为上午9 时前，下午4 时后，无风无雨天，间隔5～7 d进行一次补喷。在现蕾期期对生长在连作和非连作土上种植的苜蓿进行取样测定各指标。

1.3 测定指标与方法

形态指标测定：每处理浓度随机选取3 株苜蓿进行株高、主根长、分枝数、节间数的测定。每处理浓度随机选取10 株苜蓿，称量鲜重和干重（烘箱中105 ℃杀青20 min，尔后80 ℃烘干至恒重）[10]。以上数据均为测定三个重复。

生理指标测量：过氧化物酶（POD）活性测定-愈创木酚法[11]，超氧化物歧化酶（SOD）活性测定-氮蓝四唑法[12]，丙二醛（MDA）含量的测定-TBA 法[13]，可溶性糖含量的测定-蒽酮法[14]，脯氨酸含量的测定-酸性茚三酮比色法[15]，叶绿素含量的测定-SPAD-502 叶绿素仪[16]。

1.4 数据分析

采用Excel2013 和SPSS17.0 进行数据处理和分析，Origin 9.1 软件进行图表绘制。

2 结果与分析

2.1 不同浓度S3307 溶液对紫花苜蓿生物学指标的影响

2.1.1 对株高和主根长的影响

在非连作和连作土壤上种植的紫花苜蓿，经不同浓度S3307 处理后，如图1 所示，株高不同变化。非连作和连作土壤处理中，喷施S3307 株高均有降低的表现。非连作中处理浓度20、40 mg·L-1均显著低于CK（P＜0.05）。连作中处理浓度5、20、40 mg·L-1均显著低于CK（P＜0.05），综上来看S3307 最适浓度具有延缓株高降低的作用。

经S3307 处理之后，主根长有不同程度的变化，适宜浓度主要表现根系增长。如图2 所示，非连作处理浓度10、20 mg·L-1显著高于CK（P＜0.05），提高范围在20%～44%。连作各处理浓度均高于CK（P＜0.05），20 mg·L-1最为显著为最佳，综上来看S3307 最适浓度具有促进根系增长的作用。

图2 S3307 对主根长的影响Fig.2 Influence of S3307 on the main root length

2.1.2 对苜蓿分枝数与节间数影响

经不同浓度S3307 处理之后，非连作和连作土种植紫花苜蓿宏观生物学指标（分枝数），如图3 所示，非连作不同浓度处理之后分枝有增加的趋势，但与CK 相比不显著（P＞0.05），连作中浓度为10、20 mg·L-1均高于CK（P＜0.05）。

不同处理对苜蓿节间的影响不同，如图4 所示，非连作浓度为20 mg·L-1与CK 相比差异显著（P＜0.05），其他处理均无显著变化。连作浓度为10、20 mg·L-1均高于CK（P＜0.05），其他处理均无显著变化。

图3 S3307 对分枝数的影响Fig.3 Influence of S3307 on number of branches

图4 S3307 对节间数的影响Fig.4 Influence of S3307 on number of internodes

2.1.3 对苜蓿全株生物量影响（鲜重、干重）

经不同浓度S3307 处理之后，对苜蓿鲜重有不同的变化，如图5 所示，非连作处理浓度均高于CK（P＜0.05），提高范围7%～40%。连作处理浓度5、10、20 mg·L-1均高于CK（P＜0.05），提高范围47%～78%。综上来看浓度在20 mg·L-1最佳，对鲜重影响最大。

在全株鲜重烘干之后，水分含量蒸发，变为干物质。如图6 所示，非连作处理浓度均高于CK（P＜0.05），提高范围22%～99%。连作处理浓度5、10、20 mg·L-1均高于CK（P＜0.05），提高范围44%～116%，综上来看浓度在20 mg·L-1最佳，对干重影响最大。

图5 S3307 对分枝数的影响Fig.5 Influence of S3307 on number of branches

图6 S3307 对节间数的影响Fig.6 Influence of S3307 on number of internodes

2.2 不同浓度S3307 对紫花苜蓿生理指标的影响

2.2.1 对苜蓿根、叶过氧化物酶（POD）活性影响

在非连作和连作土壤上种植的紫花苜蓿，经不同浓度S3307 处理之后，检测苜蓿根系POD 活性，如图7所示，非连作及连作处理都具有增高POD 活性的趋势。

图7 S3307 对根POD 活性的影响Fig.7 Influence of S3307 on root POD activity

检测苜蓿叶中POD 活性，S3307 各浓度处理苜蓿叶中POD 活性影响不同，如图8 所示，非连作各浓度均高于CK（P＜0.05），20 mg·L-1处理为效果最佳。连作浓度5、10、20mg·L-1都显著高于CK（P＜0.05）。综上观察S3307 具有可促进POD 活性的影响。

图8 S3307 对叶POD 活性的影响Fig.8 Influence of S3307 on leaf POD activity

2.2.2 对苜蓿根、叶超氧化物歧化酶（SOD 活性）影响

在非连作和连作土壤上种植的紫花苜蓿，经不同浓度S3307 处理之后，检测苜蓿根系SOD 活性，如图9 所示，非连作浓度为20 mg·L-1显著高于CK（P＜0.05），其他处理均低于CK。连作浓度为10、20 mg·L-1显著高于CK（P＜0.05），其他处理均有下降趋势。

图9 S3307 对根SOD 活性的影响Fig.9 Influence of S3307 on root SOD activity

检测苜蓿叶中SOD 活性，如图10 所示，观察非连作浓度为20 mg·L-1显著高于CK（P＜0.05），5、10 mg·L-1与CK 相比无明显差异（P＞0.05），40 mg·L-1则呈现下降趋势。连作经S3307 各浓度处理叶中SOD 活性都呈现降低，说明S3307 没有提高叶中SOD 活性。

图10 S3307 对叶SOD 活性的影响Fig.10 Influence of S3307 on leaf SOD activity

2.2.3 对苜蓿根、叶丙二醛（MDA）含量影响

经不同浓度S3307 处理之后，检测苜蓿根中MDA 活性，MDA 含量越高，苜蓿的抗逆性越差，受害程度越高，反之，MDA 含量越低，抗逆性越强，受害程度越小。

如图11 所示，观察非连作浓度为10、20 mg·L-1显著低于CK（P＜0.05），5 mg·L-1无明显变化，40 mg·L-1则升高。连作10、20 mg·L-1显著低于CK（P＜0.05），5 mg·L-1和40 mg·L-1都有增加MDA 的表现。

图11 S3307 对根丙二醛含量影响Fig.11 Influence of S3307 on root malondialdehyde content

如图12 所示，检测叶中MDA 含量，非连作和连作都是10、20 mg·L-1显著低于CK（P＜0.05），5 mg·L-1在连作中显著低于CK（P＜0.05），其他浓度均无明显变化，个别的还有上升趋势。综上观察苜蓿的根个叶发现，S3307 在浓度为10、20 mg·L-1能有效降低MDA 含量，增加苜蓿的抗逆性。

图12 S3307 对叶丙二醛含量影响Fig.12 Influence of S3307 on leaf malondialdehyde content

2.2.4 对苜蓿根、叶可溶性糖含量影响

经不同浓度S3307 处理之后，检测根系中可溶性糖含量，如图13 所示，非连作和连作在各浓度处理之后糖含量均增加，与CK 相比差异显著（P＜0.05），浓度在20 mg·L-1效果最佳糖含量最高。

图13 S3307 对根可溶性糖含量影响Fig.13 Influence of S3307 on root soluble sugar content

检测叶中可溶性糖含量，如图14 所示，非连作和连作各浓度均有增高糖含量的表现，与CK 相比差异显著（P＜0.05），浓度在20 mg·L-1效果最佳，可溶性糖含量上升最快。

2.2.5 对苜蓿根、叶脯氨酸含量影响

经不同浓度S3307 处理之后，检测根系脯氨酸含量，如图15 所示，非连作各浓度均有增高的表现，与CK 相比差异显著（P＜0.05），浓度为10 mg·L-1和20 mg·L-1脯氨酸含量最高为最佳，连作在10 mg·L-1和20 mg·L-1与CK 相比差异显著（P＜0.05），其余浓度无显著变化，个别的还有降低。

图14 S3307 对叶可溶性糖含量影响Fig.14 Influence of S3307 on leaf soluble sugar content

图15 S3077 对根中脯氨酸含量影响Fig.15 Influence of S3307 on proline content in roots

检测叶中脯氨酸含量，如图16 所示，非连作浓度在10 mg·L-1和20 mg·L-1与CK 相比差异显著（P＜0.05），连作浓度为10、20、40 mg·L-1与CK 相比差异显著（P＜0.05）。

图16 S3307 对叶中脯氨酸含量影响Fig.16 Influence of S3307 on proline content in leaves

2.2.6 对苜蓿叶绿素SPAD 影响

经不同浓度S3307 处理之后，检测苜蓿叶绿素SPAD 值，如图17 所示，非连作浓度在5、10、20 mg·L-1与CK 相比差异显著（P＜0.05），提高范围在10%～13%。连作在各浓度叶绿素均有高于CK 的表现，与K 相比差异显著（P＜0.05），提高范围在11%～22%。综上观察S3307 处理之后浓度为20 mg·L-1叶绿素含量最高为最佳浓度。

图17 S3307 对SPAD 值影响Fig.17 Influence of S3307 on SPAD values

3 讨论

连作障碍是当前影响紫花苜蓿生长发育的技术型难题，直接关系到整个牧草业的发展。连作年限越长，对苜蓿的破坏越大，苜蓿表现为植株矮小、叶片散落、根系腐烂、草品质降低等[4]。近年来解决连作障碍的方式有很多，最初多以轮作、间种套作、改良抗性品种、土壤消毒等方式来缓解或克服连作，但是紫花苜蓿因品种的特殊，轮作和套作方式不适用，再有改良年限过长，影响经济价值，抗性品种应用技术现在还不是很完善，推广应用起来难度较大，土壤消毒成本增加，而且药物残留可能性较大[17]。现在随着时代的发展，植物生长调节剂是提高植物生长发育的一种新兴方式，国外对植物生长调节剂的研究都已取得重大进展，对其结构、生物合成与代谢途径、生理作用及机制都有清楚的认识，可以有效地在生产中推广应用[18]。国内现在也比较热衷于这种方式来处理植物，一些植物的应用已经有较好效果，但关于植物生长调节剂在苜蓿连作方面应用的试验研究报道相对较少。S3307 具有高效、光谱的调节作用，能杀菌和抑制杂草生长，具有控制营养生长，抑制细胞伸长、缩短节间、矮化植株，促进侧芽生长和花芽形成，增进抗逆性的作用[8]。因此试验喷施不同浓度烯效唑（S3307）来检测生物学指标及生理指标，观察是否具有抗连作的效果，为紫花苜蓿的产业发展提供帮助。

研究发现非连作及连作条件下的紫花苜蓿施用不同浓度S3307，在10、20 mg·L-1各项指标均高于其他处理，特别是浓度在20 mg·L-1时，有效的降低植株的高度，增加了全株生物量，提高了POD、SOD、脯氨酸、可溶性糖含量，增加了叶绿素的含量，同事降低了MDA 含量，各项指标均达到了最佳状态。喷施烯效唑可以抑制作物体内赤霉素的合成，从而控制植株的伸长生长。烯效唑降低MDA 含量之后，刺激植物活性氧清除酶系统中POD、SOD 升高，烯效唑对叶绿素增加作用主要是通过调节细胞分裂素进而提高持绿基因SGR2 的表达，抑制叶绿素的消褪[19]。叶绿素含量增加，同时也促进糖含量的上升。黄玉兰表示烯效唑处理可以通过调控内源激素合成途径和叶绿素合成过程中的关键酶，提高叶绿素含量和净光合速率，从而增加生物量的积累，进而提高植物的抗逆作用[20]。倪皖莉表示烯效唑促进根的生长，能提高花生的单株荚果重、单株果仁重，对可溶性糖积累有明显促进作用，增强叶片光合作用，提高SOD、POD活性，降低MDA 积累[21]。综合前人实验研究与试验有相似之处。但试验为盆栽条件下紫花苜蓿的初探，大田条件下仍须做更深入的研究。

4 结论

紫花苜蓿通过叶面喷施S3307，在浓度为20 mg·L-1处理之后，有效的降低植株的高度，增加了全株生物量，提高了POD、SOD、脯氨酸、可溶性糖含量，增加了叶绿素的含量，同事降低了MDA 含量，各项指标均达到了最佳状态，浓度为10 mg·L-1次之，苜蓿生长发育表现良好，抗连作逆境效应明显，可达到理想的预期调控成效。