现蕾期叶面喷施生长调节剂对紫云英生长发育及种子产量的影响

郑春风，刘春增*，任 伟，聂良鹏，史鹏飞，张济世，张 琳，吕玉虎，李本银，王守刚，李 杰，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.河南省农业科学院作物分子育种研究院，河南 郑州 450002；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[1-5]。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[6-7]。然而，由于紫云英花期长，种子成熟期不一致，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。

喷施植物生长调节剂已经成为促进作物生长发育、延长叶片功能、保花增粒、提高粒重，进而提高产量的轻简化栽培技术之一。最常见的植物生长调节剂有植物生长延缓剂[11]、芸苔素内酯（BR）[12]、6-苄氨基腺嘌呤（6-BA）[13]、寡糖（Oligosaccharides，OS）[14]等，其作为重要的微量活性调剂物质，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可促进小麦增产4.93%～7.69%。Scarisbrick等[11]和任廷波等[17]研究发现，叶面喷施多效唑（PP333）可降低油菜株高和茎、叶干重，促使生殖器官中积累物质增多，促进其角果数、每角粒数和千粒重显著增加。杨东清等[18]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[19]研究报道，喷施海藻酸钠（AOS）水溶肥料可促使花生增产9.56%。至今，有关植物生长调节剂在紫云英上的应用效果研究鲜有报道。因此，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PP333、6-BA、BR、AOS和复合营养制剂（NCD）等植物生长营养调节剂，初步探讨不同喷施处理对紫云英生长发育及种子产量的影响，以期为探索紫云英新的增产技术手段提供参考，为大面积推广应用以及为新型植物生长调节剂的研发提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

本研究于2019～2020年在信阳市洋河试验 基 地（32°14′ N，114°10′ E）进 行 田 间 试 验。该地属亚热带向暖温带过渡区，年均日照时数1900～2100 h，年均气温15.1～15.3℃，年均降水量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17.20 g/kg，全氮为1.30 g/kg，碱解氮为55.4 mg/kg，有效磷为12.5 mg/kg，速效钾为75.2 mg/kg，pH值为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。以信紫1号为供试材料，于9月28日播种，播种量为22.5 kg/hm2，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。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。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。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（NCD，含有PP333、BR等物质）是由河南省农科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）叶面喷清水、PP333（400 mg/L）、6-BA（10 mg/L）、BR（0.04 mg/L）、AOS（20 mg/L）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

1.2.1 生长发育指标

于现蕾期、始花期、始花后7 d、始花后14 d、始花后21 d、始花后28 d、始花后35 d、始花后42 d，每小区随机取生长均匀一致的植株5～10株，测定株高、茎粗、单株分枝数、单株干重和功能叶叶绿素含量（SPAD值）。茎粗以紫云英基部直径计，采用SPAD仪测定植株顶端叶片叶绿素含量（SPAD值）。

1.2.2 产量及其构成因素

于成熟期，按常规考种法考察紫云英单位面积荚数，每小区随机取20株，考察记录结荚数、籽粒数及籽粒重，计算其平均单荚籽粒数、千粒重，实收5 m2计产。

1.3 数据分析

采用Excel 2003进行数据处理与作图，采用PASW 18.0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 喷施生长调节剂对紫云英生长发育的影响

2.1.1 株高

由图1可以看出，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，PP333处理的株高在各时期内均显著低于对照，综合各生育期，总体上较对照降幅12.11%～20.46%；NCD处理的株高较对照有所降低，但与对照差异不显著；6-BA、BR和AOS处理的株高与对照差异不明显。

图1 喷施生长调节剂对紫云英株高的影响

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，PP333、BR和NCD处理的茎粗在各时期内均显著高于对照，综合各生育期，总体上较对照增幅分别为22.92%～52.38%、20.83%～37.57%和23.96%～54.49%，以NCD处理增幅最大。始花期至始花后14 d，6-BA、AOS处理的茎粗较对照略有增加，但差异不显著，然而自始花后14 d起，6-BA、AOS处理的茎粗显著高于对照。

2.1.3 单株分枝数

由图3可见，紫云英单株分枝数随生育期的推进呈持续下降的趋势。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，呈现急速下降的趋势。比较各喷施处理发现，始花后7 d之前，各喷施处理的分枝数与对照差异不显著；始花7 d后，各喷施处理的分枝数在各时期均高于对照，以NCD处理分枝数最多，其中，PP333、BR和NCD处理分枝数较对照达到显著水平，6-BA、AOS处理与对照之间的差异不显著。

图3 喷施生长调节剂对紫云英单株分枝数的影响

2.1.4 单株重

由图4可知，紫云英单株重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呈快速增加的趋势，始花后21 d后，呈迅速下降的趋势。自始花期起，各喷施处理的单株重均高于对照，以NCD处理单株重最大，且各处理与对照差异均达到显著水平。综合各生育期，总体与对照相比，PP333、6-BA、BR、AOS和NCD处理增幅分别为23.43%～55.10%、9.54%～27.09%、29.71%～62.24%、12.80%～29.07%和30.07%～64.79%。

图4 喷施生长调节剂对紫云英单株重的影响

2.1.5 SPAD值

由图5可看出，自始花后28 d后，紫云英SPAD值出现急速下降的趋势。自始花期起，各喷施处理SPAD值在各生育期均高于对照，总体以NCD处理SPAD值最大。其中，PP333、BR和NCD处理与对照相比达到显著水平，综合各生育期，增幅分别为5.61%～53.76%、5.91%～54.61%和6.47%～57.89%，6-BA、AOS处理SPAD值略高于对照，与对照差异不显著。

图5 喷施生长调节剂对紫云英SPAD值的影响

2.2 喷施生长调节剂对紫云英种子产量及其构成因素的影响

由表1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/hm2，随后依次为PP333、BR、6-BA、AOS处理，所有喷施生长调节剂处理均显著高于对照，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1 喷施生长调节剂对紫云英种子产量及其构成因素的影响

3 讨论

紫云英种子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，花荚发育情况直接决定着单荚籽粒数、千粒重及种子产量。随着植株生殖器官的不断出现、营养器官继续迅速增长，植株体内养分供应不足或分配失调，是造成紫云英花荚大量脱落、种子产量降低的主要生理原因。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。

PP333可抑制植株长高、促进横向生长。王贇文等[20]、闫敏等[21]和景宇鹏等[22]通过在豆科牧草紫花苜蓿、三叶草和毛叶苕子上喷施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[23]。本研究结果发现，现蕾期叶面喷施PP333可显著抑制紫云英生育中后期株高，并可显著促进荚数、单荚籽粒数等产量构成因素的增加，进而提高其种子产量，该研究结果与王贇文等[20]、闫敏等[21]和景宇鹏等[22]研究结论相一致。BR可促进植物生长、提高座果率[24]。褚世海等[25]研究指出，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重和结实率，从而显著提高水稻产量。BR增产效果在花生[26]、小麦[27]上也得到了印证。然而，丁熙柠等[28]研究指出，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可显著促进紫云英荚数、千粒重和种子产量的增加，而对单荚籽粒数影响不显著。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对紫云英千粒重的影响效果显著而对单荚籽粒数的影响不显著，这一研究结果与褚世海等[25]的研究结论相一致。张运红等[29]研究指出，喷施AOS可通过增加结果数和提高百果质量来实现花生增产。本研究结果表明，喷施AOS主要是通过增加紫云英结荚数和千粒重来提高种子产量，这一结果与张运红等[29]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[30]。本研究结果表明，现蕾期叶面喷施6-BA可显著促进紫云英茎粗、单株重的增加，并最终通过增加紫云英荚数和单荚籽粒数来促进种子产量的增加。

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、AOS可增加功能叶片SPAD值，促进紫云英荚数和千粒重的增加，分析原因可能归因于喷施BR、AOS有利于紫云英进行光合作用，可促进光合产物向荚果中运输[31-32]，促进荚数和千粒重的增加来促进种子增产。紫云英生育中后期易发生植株旺长，且易出现倒伏、叶片早衰等现象[33]。本试验中，喷施PP333可降低紫云英株高，增加茎粗和分枝数，最终通过荚数和单荚籽粒数的增加来促进种子增产。喷施6-BA可增加功能叶片SPAD值，促进茎粗和单株重的增加，最终通过增加荚数和单荚籽粒数来促进种子增产，其原因可能与喷施外源激素6-BA可提高叶片叶绿素含量、延缓叶片衰老或改变花荚不同部位同化物供应与分配[18，34-35]，从而有利于花荚发育与结实有关。本试验中，NCD含有BR、PP333、AOS、6-BA等物质，其对紫云英种子增产效应优于其他单一因素，可能是多种物质协同作用的结果，最终可通过增加荚数、单荚籽粒数和千粒重来实现种子增产。

实践中叶面喷施以上植物营养调节剂可提高紫云英种子产量，本试验仅开展了以上喷施处理对紫云英种子产量的初步调控效应及其调控途径的研究，然而对其促进种子增产的调控机理研究尚未开展。因此，以上叶面喷施处理调控紫云英种子增产的内在生理机制仍需进一步探究。

4 结论

在紫云英现蕾期，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。PP333、6-BA主要通过提高荚数和籽粒数提高其种子产量，BR、AOS主要通过提高荚数和千粒重提高其种子产量，NCD则可通过提高荚数、籽粒数和千粒重三因素最终提高种子产量。通过本研究得出叶面喷施生长调节剂在提高紫云英种子产量及其构成方面有较大的调控潜力。