开花期喷施外源激素对小豆农艺性状及产量的影响

李 琬，何 宁，项洪涛，刘 淼，王曼力，李 博，王雪扬

（黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所，哈尔滨150086）

0 引言

红小豆(Vigna angularis)，又名红豆、赤小豆、小豆等，是豆科豇豆属一年生草本短日照植物[1]。小豆原产于中国[2]，距今已有2000多年的种植历史，同时中国也是世界上小豆种植面积最大和总产量最多的国家，是小豆主要出口国[3]。除了少数高寒山区外，中国各地均能种植小豆，主要产区集中在华北、东北和江淮地区，这些地区的小豆种植面积约占全国小豆种植总面积的70%[4]。小豆含有丰富的矿质元素和维生素等营养物质，包括钙、磷、钾、铁、维生素A、维生素B、核黄素和尼克酸等[5]，具有通便、利尿、净化血液和抗氧化等作用，对各种疾病的预防和治疗具有一定效果[6-7]。小豆对环境的适应性很强，在瘠薄地、盐碱地、干旱地均可生长，因此红小豆经常被用为恶劣生长环境下主要的栽培作物[8]。相关学者对红小豆高产品种的农艺性状进行了研究，姜瑶[9]指出，高产红小豆品种具有植株较高、百粒重大、主茎节数多、单荚粒数适中的特点。周桂梅[10]提出，在高产育种中要把主茎分枝、单株荚数和生育后期作为首要的育种目标。

脱落酸(ABA)是一种重要的植物激素，化学结构稳定，与生长素(IAA)、赤霉素(GA)、细胞分裂素(CTK)、乙烯(ETH)并称为五大植物激素，ABA对植物有其独特的调节控制功能[11-12]。在植物的生长发育过程中以及在抵御不良环境等方面发挥着突出的作用[13]。并且越来越多的研究发现，ABA还可对植物果实的发育与成熟过程进行调控[14]。ABA可以促进和诱导ABA合成途径中的酶，外施ABA可显著提高内源ABA的浓度[15]。郭丽果等[16]研究表明，在分枝期或初花期叶面喷施多效唑，加快了同化产物向生殖生长转移和运输，提高了生育后期的干物质积累。ABA应用在小豆上的研究鲜有报道，本研究以两个小豆品种‘白红8号’和‘012-27’为材料，研究喷施外源ABA对小豆农艺及产量性状的影响，以期筛选调控小豆生长发育的最适脱落酸浓度，为小豆丰产栽培提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验选用2份小豆材料：‘白红8号’和‘012-27’，由国家食用豆产业技术体系栽培生理岗位实验室提供。

供试植物外源激素为ABA(Sigma)，由国家食用豆产业技术体系栽培生理岗位实验室提供。

1.2 试验设计

试验于2019年在黑龙江省农业科学院民主园区实验田进行，供试大田土壤的理化性质：土壤容重约为1.67 g/cm，有机质含量2.89%、全氮1.35 mg/g、全磷0.63 mg/g、缓效钾340.7 mg/kg、碱解氮150.2 mg/kg、速效磷48.86 mg/kg、速效钾149.7 mg/kg、土壤pH 6.78。

试验在小豆始花期叶面喷施ABA，浓度分别为50、100、200 mg/L（分别记为A50、A100、A200），以喷施清水为对照(CK)，每个处理设3次重复，小区面积31.2 m2。调查指标：不同生育期的主茎长度、主茎粗度、叶片鲜重、根系鲜重；成熟期的底荚高度、主茎长度、主茎节数、分枝数，产量性状：株荚数、株粒数、单株粒重、百粒重。

1.3 数据分析

试验所有数据利用Excel 2010进行处理和作图，使用DPS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 外源ABA对小豆植株主茎长度的影响

如图1所示，‘白红8号’各处理主茎长随生育时期递进而增加。从开花期至鼓粒期各处理间表现为CK＞A50＞A200＞A100。其中，开花期、鼓粒期与CK相比，A50、A100、A200的主茎长降低，分别降低6.50%、11.64%、16.94%和4.10%、11.58%、11.39%。结荚期除A50主茎长度高于A100、A200外，趋势与其他时期相同。

图1 ABA对小豆主茎长度的影响

‘012-27’各处理主茎长随生育时期递进而逐渐增加，且均低于CK。从开花期至鼓粒期各处理间表现为CK＞A50＞A100＞A200。其中，3个时期与CK相比，A50、A100、A200处理均低于CK。开花期分别降低11.38%、10.83%、14.77%；结荚期分别降低10.79%、11.83%、13.49%；鼓粒期分别降低10.89%、12.87%、14.65%。

2.2 外源ABA对小豆植株主茎粗度的影响

如图2所示，‘白红8号’各处理茎粗随生育时期递进而增加。从开花期至鼓粒期各处理间表现为A100＞A200＞A50＞CK。3个生育时期与CK相比，A50、A100、A200的茎粗明显增加。开花期分别增加9.00%、12.96%、6.00%；结荚期分别增加4.32%、3.84%、8.50%；鼓粒期分别增加3.66%、11.04%、7.06%。其中，开花期A50略高于A200，结荚期与鼓粒期恰好相反。

图2 ABA对小豆主茎粗度的影响

‘012-27’各处理茎粗随生育时期递进而增加。从开花期至鼓粒期各处理间表现为A100＞A50＞A200＞CK。3个时期与CK相比，A50、A100、A200的茎粗明显增加。开花期分别增加7.34%、7.78%、15.27%；结荚期分别增加10.15%、11.74%、8.70%；鼓粒期分别增加10.37%、11.70%、6.95%。

2.3 外源ABA对小豆单株叶片鲜重的影响

如图3所示，‘白红8号’各处理叶片鲜重随时期递进而增加。从开花期至鼓粒期各处理间表现为A100＞A200＞A50＞CK。3个时期与CK相比，A50、A100、A200均高于CK。其中，开花期分别增加25.07%、33.54%、29.43%；结荚期分别增加11.89%、17.87%、10.97%；鼓粒期分别增加6.08%、8.75%、4.51%。

图3 ABA对小豆单株叶片鲜重的影响

‘012-27’各处理叶片鲜重随生育时期递进而增加。从开花期至鼓粒期各处理间表现为A100＞A50＞A200＞CK。其中，开花期、鼓粒期与CK相比，A50、A100、A200的叶片鲜重增加明显，分别增加12.9%、23.81%、23.38%和3.29%、8.75%、1.59%。结荚期与CK相比，除A50与CK趋势相同外，A100和A200叶片鲜重高于CK，分别增加15.50%和7.80%。

2.4 外源ABA对小豆单株根系鲜重的影响

如图4所示，‘白红8号’各处理单株根系鲜重随生育时期递进而增加。从开花期至鼓粒期各处理间表现为A100＞A50＞A200＞CK。且3个时期与CK相比，各处理均高于CK。开花期分别增加19.84%、20.80%、6.73%；结荚期分别增加2.70%、19.31%、17.94%；鼓粒期分别增加14.83%、19.34%、15.63%。

图4 ABA对小豆单株根鲜重的影响

‘012-27’各处理根鲜重随生育时期递进而增加。从开花期至鼓粒期各处理间表现为A100＞A50＞A200＞CK。3个时期与CK相比，A50、A100和A200均呈增加趋势。其中，开花期分别增加3.22%、15.14%、13.56%；结荚期分别增加2.53%、9.80%、1.73%；鼓粒期分别增加14.41%、20.48%、2.92%。

2.5 外源ABA对小豆植株形态指标的影响

从表1可以看出，与CK相比，不同浓度ABA处理对小豆底荚高度没有显著影响，但是均降低了小豆主茎长度、主茎节数和分枝数。其中，‘白红8号’各处理的主茎长度、主茎节数和分枝数均略低于CK，且除主茎长度与CK达显著差异水平外，其他处理与CK未达到显著差异水平；‘012-27’各处理与CK相比，除A200处理的底荚高度略高于CK外，其他处理均低于CK，但未与CK达显著差异水平。

表1 ABA对小豆形态指标的影响

2.6 外源ABA对小豆产量性状的影响

从表2可以看出，‘白红8号’A50和A100处理的单株荚数、单株粒数和单株粒重均高于CK，A200处理的单株荚数、单株粒数和单株粒重略低于CK，各处理百粒重与CK无显著差异。其中，A50和A100处理的‘白红8号’单株粒数与CK相比分别增加了9.45%和12.80%，且两处理与CK达到显著差异水平。‘012-27’单株荚数、单株粒数、单株粒重和百粒重，除A200的单株粒数略低于CK外，其他处理均高于CK，且A100处理的单株粒数与CK相比增加了20.13%，与对照达显著差异水平。

表2 ABA对小豆产量性状的影响

3 讨论与结论

植物的生长发育受多种因素的共同影响，其中包括光照强度、光周期和温度变化、激素水平，理化进程等，前人对外源激素调控作物生长进行了研究。马爽[17]研究表明，喷施烯效唑(S3307)和激动素(KT)能够在一定程度上提高黎小豆植株叶面积指数，并能显著增加生育后期植株干质量和籽粒产量。王娟等[18]、蔡来龙等[19]研究表明，在玉米上喷施一定浓度的多效唑溶液，能明显降低玉米的株高、穗位，而且茎粗也有所增加，从而提高了玉米的抗倒伏能力，对玉米起到了增产作用，这一研究结果与本试验结果相同，喷施外源激素可降低小豆植株的株高，增加茎粗，在一定程度上提高了抗倒伏能力。谢静静等[20]也指出外源ABA有效提高了干旱胁迫后小麦的穗粒数、千粒重和产量，这一研究结果与本试验结果类似，喷施浓度适合的外源激素可提高产量，不同之处是本研究喷施外源激素后对小豆百粒重没有显著影响，分析原因是由于不同作物对喷施ABA的反应并不相同，其品种特性与对外源激素感受程度的差异还需要进一步的研究。张海生等[21]研究表明，喷施多效唑后大豆株高和结荚高度明显降低，分枝增多，节间距缩短，百粒重、总荚数、单株重和单株粒重明显增加，喷施外源激素可明显降低植株高度，其中部分与本试验研究结果一致，本研究通过喷施ABA使小豆主茎长度明显降低，主茎粗度明显增加。有报道指出ABA是强光分解的化合物，田间使用时遇到强光分解降低药性，这可能是制约ABA在农业上应用的瓶颈。因此，探索合理的外源ABA施用方法，如何更好的提高植物抗倒伏能力、增加产量是需要进一步研究的方向。

本试验通过喷施外源ABA，对小豆农艺性状和产量进行分析，结果表明：小豆花期施用浓度为100 mg/L的ABA能显著降低‘白红8号’、‘012-27’的主茎长度、显著增加主茎粗度，喷施浓度为100 mg/L的ABA后，鼓粒期‘白红8号’、‘012-27’的主茎长度分别比CK降低11.64%、10.83%。喷施不同浓度的ABA对小豆的株荚数、百粒重没有显著影响，喷施100 mg/L的ABA单株粒重‘白红8号’和‘012-27’分别比CK增加了12.80%、20.13%。综合以上分析在小豆花期喷施100 mg/L的ABA可降低株高、提高抗倒伏能力、增加茎粗，推进机械化作业，并在一定程度上提高产量。