葉面噴硼對紫云英結實特性的影響

鄭春風，劉春增，李本銀，呂玉虎，潘茲亮，曹衛東

(1.河南省農業科學院植物營養與資源環境研究所，河南 鄭州 450002；2.信陽市農業科學院，河南 信陽 464000； 3.中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，北京100081)

紫云英(Astragalussinicus)又名紅花草、翹搖、草籽等，為豆科黃芪屬綠肥作物，是中國傳統的農業種植綠肥作物之一，具有改善土壤理化性狀、增加土壤微生物數量和多樣性及提高土壤肥力的作用[1-3]。隨著綠肥作物在農業生產不同領域的大量應用，紫云英的種子生產已成為發展綠肥生產的重要環節[4-5]。目前，紫云英種子生產基礎性研究投入不足，其高產理論和配套技術研究相對薄弱，導致種子產量低且不穩定[6-8]。因此，如何保證長期穩定地提供紫云英生產用種，將是十分重大的課題，也是從事綠肥研究的重要工作，對于提高我國綠肥品種資源的活力，擴大品種資源的儲備與利用以及緩解化肥污染環境壓力，也具有現實意義[9-11]。

紫云英種子生產過程中，不僅需要N、P、K等大量元素，而且需要微量元素的供給，盡管微量元素在植株體內含量很少，但在新陳代謝過程中對能量交換和物質轉運卻起著重要的調控作用。目前紫云英施肥研究主要集中在大量元素(氮、磷、鉀)常規肥料的施用[12-13]，而微量元素對其生長發育的作用研究較少。微量元素硼在植物體內比較集中分布在柱頭、子房等花器官中，能促進根系生長，對光合作用的產物—碳水化合物的合成與轉運有重要作用。硼素營養狀況與作物雄蕊發育的關系極為密切[14-16]，缺硼可導致小麥雄性不育，籽粒發育成粒受礙[15]。陳述明等[17]研究發現，在苜蓿(Medicagosativa)現蕾期葉面噴硼，能夠增加其單莢種子數和千粒重，從而提高其種子產量。有研究指出，在紫云英孕蕾期葉面噴施硼酸和鉬酸銨溶液，可以促進植株生長，提高鮮草產量[18]。前人有關硼對紫云英生長、養分含量及其經濟性狀研究已有報道[19-20]，然而關于硼肥對紫云英花莢結實特性的調控研究尚未見報道。本研究擬通過開花前葉面噴施硼肥，探究其對紫云英花莢結實成粒的調控效應及其途徑，以期為提高紫云英種子產量的調控技術提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設計

本研究于2016-2018年在河南省正陽縣蘭青鄉大余莊(32°16′ N, 114°11′ E)進行田間試驗。試驗田土壤類型為砂姜黑土，土壤質地為粘壤，0～20 cm土層有機質含量為17.20 g·kg-1，全氮為0.9 g·kg-1，速效氮為102.98 mg·kg-1，有效磷為28.7 mg·kg-1，速效鉀為125.42 mg·kg-1，有效硼為0.41 mg·kg-1，低于土壤有效硼>0.5 mg·kg-1缺硼臨界值[21]。播前每hm2施復合肥(N∶P∶K=24∶11∶10)187.5 kg，以信紫1號為供試材料，兩年試驗材料均于9月15號播種，播種量為22.5 kg·hm-2，播種時將種子與細沙混勻后撒播，每處理小區面積為20 m2(5 m×4 m)，試驗田栽培管理同一般高產田。硼肥采用含量為99.5%的硼砂(Na2B4O7·10H2O，含硼11.3%)，在開花前(第1層花序開花之前)，葉面噴施硼砂水溶液[500 (T1)、1000 (T2)、2000 (T3)、4000 (T4)、6000 mg·L-1(T5)]各1次，噴量為750 kg·hm-2，均以葉面表層形成一層水霧但不下滴為準，對照區葉面噴施清水(CK)，重復4次。

1.2 測定指標與方法

根據信紫1號生長特性，自下而上將其分為6個花序層(圖1)，其中，6層及其以上花序層統稱為第6層花序。

成熟期每小區隨機取1 m2(每處理重復4次)，常規法考種其有效株數(即成熟期存活的株數)、一級分枝數(即在主莖子葉的葉腋長出的分枝，通常在成熟期可以存活)、不同層花序的有效花序數(即在花莢脫落階段未脫落且在成熟期能夠結莢的花序)、結莢數[結實莢數、不孕莢數(癟莢)]、籽粒數及粒重，并實收2 m2計產。根據考種結果計算單位面積的各層花序平均單莢籽粒數、莢果結實率。

每層花序平均單莢籽粒數=每層花序籽粒數/每層花序結莢數

每層花序莢果結實率=每層花序結實莢數/每層花序結莢數×100%

圖1 植株形態結構示意圖Fig.1 Plant morphological structure diagram

1.3 數據處理

采用Microsoft Excel 2003和PASW Statistics 18.0軟件對兩年數據進行處理分析，采用兩年數據平均值繪圖。

2 結果與分析

2.1 噴硼對紫云英不同層次花序數的影響

在第1和2層花序上，各噴施處理與對照之間的單位面積花序數差異不顯著(圖2)。在第3～6層花序上，各噴施處理與對照之間總體上表現出T3>T2>T4>T5>T1>CK。其中，T3處理與對照之間差異達到顯著水平，其單位面積花序數較對照分別提高31.87%、40.79%、37.49%和44.99%，其他各處理與對照之間差異不顯著(P>0.05)。

2.2 噴硼對紫云英不同層花序結莢數的影響

在第1和2層花序上，各噴施處理與對照之間的單位面積結莢數差異不顯著(圖3)。但在第3～6層花序上，T3處理與對照之間差異達到顯著水平(P<0.05)，其他各處理與對照之間差異不顯著(P>0.05)。在第3～6層花序上，T3處理的單位面積結莢數較對照分別提高27.89%、32.69%、35.92%和25.84%。

2.3 噴硼對紫云英不同層花序單莢籽粒數的影響

在第1和2層花序上，各噴施處理與對照之間的單莢籽粒數差異不顯著(P>0.05)(圖4)。但在第3～6花序層上，T3處理與對照之間差異達到顯著水平(P<0.05)，其單莢籽粒數較對照分別提高20.69%、23.54%、23.24%和22.03%，其他各處理與對照之間差異不顯著。

圖2 紫云英不同層花序上的花序數Fig.2 Number of inflorescences in different inflorescence layers of Chinese milk vetch 不同字母表示處理在0.05水平差異顯著，下同。 Different lowercase letters above the bars indicate significant differences among treatments at P<0.05, the same below.

圖3 紫云英不同層花序上的結莢數Fig.3 Number of pods in different inflorescence layers of Chinese milk vetch

圖4 紫云英不同層花序上的平均單莢籽粒數Fig.4 The average grain numbers per pod in different inflorescence layers of Chinese milk vetch

2.4 噴硼對紫云英不同層花序莢果結實率的影響

在第1和2層花序上，各噴施處理與對照之間的莢果結實率差異不顯著(圖5)。但在第3～6層花序上，T3處理與對照之間差異達到顯著水平(P<0.05)，其莢果結實率較對照分別增加2.95%、2.56%、3.49%和4.51%，而其他各處理與對照之間差異不顯著(P>0.05)。

圖5 紫云英不同層花序上的莢果結實率Fig.5 The grain set percentage of pods in different inflorescence layers of Chinese milk vetch

2.5 噴硼對紫云英產量構成的影響

從產量構成因素分析，噴施不同濃度硼肥處理與對照在單位面積有效株數、一級分枝數、單株一級分枝數和千粒重上差異均不顯著(表1)。各噴施處理在單位面積花序數、一級分枝花序數、每有效花序結莢數和每莢粒數上均表現為T3>T2>T4>T5>T1>CK，其中，T3處理與對照之間差異達到顯著水平，其他各處理與對照之間差異不顯著(P>0.05)。

表1 噴硼對紫云英產量構成因素的影響Table 1 Yield components of spraying B and control treatments in Chinese milk vetch

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。

Note: Values followed by different lowercase letters in the same column indicate significant differences between CK and treatments atP<0.05.

3 討論

紫云英各花序開花的順序是由下而上陸續進行的[22-23]，并以此順序先后結莢。紫云英花莢脫落基本上也是按此順序先后發生的。同一花序上的小花，開放順序是由外向內進行的，其結莢和脫落的順序基本上也是按此順序先后發生的[22]。紫云英莖枝的中下部花序上著生的小花數較頂部多，特別是基部花序著生的小花數最多[22]。花莢脫落比率根據花在莖枝上著生部位的高低，一般表現為下部花序花莢脫落率較低，上部花序較高[23]。本研究發現，紫云英的單位面積花序數和結莢數隨花序層的增加自下而上呈現逐漸減少的趨勢，這與前人研究結果相一致[22-23]。

紫云英的開花期延續時間較長，因而出現落花落莢的時間也較長，可延續38～43 d，大部分是在盛花期到終花末期間脫落，且此間的落花率高達85%左右，落莢率高達75%左右[22,24]。因此，通過對紫云英花莢脫落問題的初步探討，鐘山[24]研究指出，在栽培上對于留種紫云英如若想促進種子高產，應當將重點放在如何提高植株各部位花序的花莢結實上，促使保花增莢結實。本試驗發現，葉面噴施2000 mg·L-1硼肥處理可顯著促進紫云英中上層花序單位面積花序數、結莢數、莢果結實率和單莢籽粒數的提高，進而促進種子產量的提高，這與前人提出的研究觀點相應證[24]。本試驗不僅探索了葉面噴硼對旱地紫云英種子產量提高的調控效應，還篩選出了適合紫云英種子高產的適宜硼肥噴施濃度以及具體的調控途徑，為紫云英種子高產的栽培調控技術應用提供參考。

隨著植株生殖器官的不斷出現、營養器官繼續的迅速增長，植株體內養分供應不足或分配失調，是造成花莢大量脫落的主要生理原因。目前，有關紫云英花莢發育與植株體內同化物營養分配的關系尚未見報道，但馬元喜等[25]在針對冬小麥小花發育的研究中曾提到在冬小麥(Triticumaestivum)小花退化高峰前采取一定調控措施可減少小花退化，促進結實。Demotes-Mainard等[26]研究指出冬小麥籽粒數與小花發育期穗部氮素積累量呈顯著正相關。文祥朋等[27]在對冬小麥小花發育成粒的研究中指出可孕花的形成與同化物在穗部和營養器官的分配比例密切相關。Scarisbrick等[28]通過對油菜(Brassicanapus)進行多效唑處理發現，其莢果結實增多與生殖器官中積累物質的增多有關。基于前人的研究推測，在紫云英花莢脫落開始之前，葉面噴硼可能調控了花莢發育過程中不同部位同化物的供應與分配，或促進了花器官的發育成熟，從而有利于中上層花序莢果的發育與結實，其內在的生理機制需進行進一步的探究。

4 結論

在紫云英花莢脫落開始之前，采取葉面噴施硼肥(2000 mg·L-1)，可明顯促進中上層花序單位面積花序數、結莢數、莢果結實率和單莢籽粒數的增加。通過本研究得知葉面噴施硼肥在提高紫云英花序數、結莢數、籽粒數等產量構成因素方面有較大的調控潛力。由此建議，在紫云英生產中應根據各生態區土壤硼供應狀況，關注硼肥的施用，葉面噴硼不失為一項投入少、增粒效果好的技術措施。