2種生長延緩劑對板栗枝條生長和葉片碳氮代謝物積累的影響*

張亦弛 郭素娟，2

(1.北京林業大學省部共建森林培育與保護教育部重點實驗室 北京 100083； 2.板栗產業國家創新聯盟 北京 100083)

板栗(Castaneamollissima)為殼斗科(Fagaceae)栗屬(Castanea)植物，其果實淀粉含量高、營養豐富、品質優良，中國栽培板栗歷史悠久，產量和結果園面積長期居世界第一位(曹均等， 2010； 鄢豐霞等， 2013)。板栗品種‘燕山早豐’(C.mollissima‘Yanshanzaofeng’)結果能力良好，是河北省遷西縣主栽品種之一(Guoetal., 2014； Zouetal., 2013)。由于板栗具頂端優勢、發枝力強等特性，在栽培過程中容易使樹冠外圍枝條密集，導致樹冠內光照、通風不足，使果實產量、品質降低，造成經濟損失(張宇和等， 2005)。如何有效控制板栗新梢的旺盛生長，平衡樹體的營養和生殖生長是板栗栽培過程中亟待解決的問題。

植物生長延緩劑主要抑制莖部亞頂端分生組織的分裂和擴大(裴海榮等， 2015)，以控制植株的營養生長，使作物矮化，用于控制植物營養生長的生長延緩劑有多效唑、烯效唑和矮壯素等。在板栗生長旺盛時期的枝條可能出現徒長現象，人們常用修剪的方式控制板栗營養生長，而修枝不但消耗大量人力物力，且造成大量養分流失，故本研究采用噴施植物生長延緩劑的方法以控制板栗枝條的營養生長。多效唑和矮壯素具低毒、高效等特征，廣泛應用于調節植物生長發育，兩者均為抗赤霉素(gibberellins，GAs)物質(裴海榮等， 2015； Arturoetal.,1986; Noguchli,1987)，通過影響類異戊二烯通路，抑制赤霉素合成，增加細胞分裂素含量，以調節植物激素水平，從而調控植物形態結構和生理特性(Traietal., 1998; Wilhelm, 2004)，且多效唑和矮壯素對植物無毒害作用(Sponseletal., 2010)。研究表明，多效唑和矮壯素能有效抑制植株新梢生長，使植株矮化，枝條粗壯，可部分代替修剪，對成枝力強的植物，其作用更為明顯(周偉權等， 2016； Maienfischetal., 2001; Bausheretal.,1986)，并且多效唑和矮壯素可通過調控營養生長物質分配，以影響葉片含水量、葉綠素含量、可溶性糖含量等(游鴦等， 2013； 鄧冬梅等， 2017； 劉曉培等， 2012)。近年來，將多效唑和矮壯素應用于農作物及觀賞植物的報道較多(李欣等， 2017； 郭建文等， 2018)，而將其運用于控制板栗枝條生長的研究鮮有報道。本研究以6年生板栗幼樹為試驗材料，在枝條快速生長期葉面噴施不同質量濃度的多效唑和矮壯素，研究其對板栗幼樹枝條生長和葉片碳氮代謝物積累的影響，以期為延緩劑在板栗生長調控中的應用提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于河北省唐山市遷西縣(39°57′—40°27′N，118°06′—118°37′E)，屬暖溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫10.1 ℃，最冷月平均氣溫-6.5 ℃，最熱月平均氣溫25.4 ℃。年平均降水量817 mm，其中5—10月降雨量657.6 mm，占全年降水量的88%。年平均相對濕度59%，年平均無霜期176天，全年日照2 581.5 h，日照充足。該地屬于低山丘陵區，土壤質地為沙壤土，pH6.44，有機質含量2.89 mg·g-1，土壤肥力為中等水平。

1.2 試驗設計

選擇15%多效唑(PP333)可濕性粉劑、50%矮壯素(CCC)水劑(均為四川國光農化股份有限公司生產)2種植物生長延緩劑，其濃度均設置為100、200、300 mg·L-1，以噴清水作為對照(CK)，采用完全隨機區組試驗設計，單株為1個小區，每個處理設5個重復。選擇土壤、光照條件基本一致的區域作為試驗樣地，長勢相似、健康無病蟲害的6年生板栗樹，于2017年5月中旬，在天氣晴朗無風的傍晚進行整株噴施，直至葉面布滿水珠。

1.3 試驗方法

1.3.1 枝條生長指標 處理前，每株試驗樹在東、西、南、北4個方向分別選擇長勢一致的母枝及該母枝上的果枝、營養枝進行標記，于處理前及處理后第60天，使用游標卡尺測量母枝、果枝、營養枝基部直徑，卷尺測量長度。

母枝、果枝、營養枝枝條長度生長量(cm)=處理后第60 天枝條長度(cm)-處理前枝條長度(cm)；

母枝、果枝、營養枝枝條基徑增長量(mm)=處理后第60 天枝條基徑(mm)-處理前枝條基徑(mm)。

1.3.2 葉片生長指標 處理后第60天，保證葉片不離體狀態下用SPAD-502測定相對葉綠素含量(SPAD)。隨機選擇試驗樹樹冠外圍東、南、西、北4個方向中部結果枝上的葉片，多點混合進行取樣，每個處理共取100片，采葉時間為早上9:00—10:00，采后立即置于冰盒中帶回實驗室，測定鮮質量后，使用YM-1242葉面積儀測定單葉面積、葉片長寬比，按照自來水、0.1%洗滌劑、自來水、去離子水的順序沖洗，置于烘箱中，于105 ℃殺青30 min，80 ℃下烘干至恒質量，測定干質量。

葉片長寬比=葉片縱向最大長度/橫向最大長度；

葉片含水量%=(葉片鮮質量-葉片干質量)/葉片鮮質量×100%。

1.3.3 碳氮代謝指標 處理前及處理后第10、40、70、100天隨機選擇試驗樹樹冠外圍東、南、西、北4個方向中部結果枝上的葉片，多點混合進行取樣，每個處理共取100片，采葉時間為早上9:00—10:00。采后立即置于冰盒中帶回實驗室進行處理，所采葉片按照自來水、0.1%洗滌劑、自來水、去離子水的順序沖洗，置于烘箱中，于105 ℃殺青30 min，80 ℃下烘干至恒質量，用不銹鋼粉碎機粉碎后，密封于樣品袋中待測。待測樣品用H2SO4-H2O2方法消煮，氮元素含量用凱氏定氮儀法測定； 碳元素含量使用重鉻酸鉀外加熱法測定； 可溶性糖、淀粉含量使用蒽銅比色法測定(張振清，1985)。

碳氮比=全碳含量/全氮含量

1.4 數據統計與分析

采用Microsoft Excel 2007 軟件對數據進行統計； 利用SPSS 19.0統計分析軟件對數據進行分析。使用單因素方差分析(One-way ANOVA)和最小顯著差異法(Duncan)多重比較不同處理組數據間的差異顯著性，顯著性水平設定為0.05。

2 結果與分析

2.1 不同濃度多效唑和矮壯素對板栗幼樹枝條生長的影響

由表1可知，不同枝條類型對不同延緩劑不同濃度的響應存在差異。與對照比較，多效唑和矮壯素2種延緩劑對母枝、果枝的直徑生長具有顯著的促進作用(P<0.05，下同)，在各濃度延緩劑處理下，母枝和果枝基徑增長量均顯著高于對照。其中，100 mg·L-1的矮壯素處理下，果枝基徑增長量是對照處理的4倍多，同時也高于其他處理。此外，2種延緩劑對母枝、果枝的伸長生長同樣具有顯著的抑制作用,但多效唑對營養枝伸長生長的抑制效果不明顯。多效唑和矮壯素處理后，母枝和果枝的長度生長量顯著低于對照，但處理組間無顯著差異。隨著多效唑濃度的增加，母枝和果枝的長度生長量呈逐漸減小趨勢，當濃度達到300 mg·L-1時，多效唑對母枝和果枝伸長生長的抑制效果最好。而矮壯素比多效唑對母枝、果枝和營養枝的伸長生長均有更好的抑制效果，且噴施200 mg·L-1矮壯素比對照長度生長量減少62%～81%。

2.2 不同濃度多效唑和矮壯素對葉片生長發育指標的影響

由表2可知，多效唑和矮壯素對板栗幼樹葉片生長發育具有不同程度的影響，能減少葉面積大小。噴施200 mg·L-1矮壯素顯著降低單葉面積，各組間差異不明顯，而與對照相比差異最顯著，比對照減少15.5 cm2。多效唑和矮壯素在不同濃度下，對提高葉片長寬比具有顯著促進作用。此外，2種延緩劑對板栗幼樹葉片含水量和相對葉綠素含量均有顯著影響。其中，隨著多效唑濃度的增加，葉片含水量隨之增加，當濃度達到300 mg·L-1時，葉片含水量顯著高于其他處理和對照，最高達69.88%，是其余處理組的1.13～1.16倍。

表1 多效唑和矮壯素及其質量濃度對板栗幼樹枝條生長的影響①

①數據為平均值±標準差； 同列不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。Data are mean ± standard deviation. Different letters in the same column indicate significant differences between treatments (P< 0.05). The same below.

表2 多效唑和矮壯素及其質量濃度對葉片生長發育指標的影響

2.3 不同濃度多效唑對葉片碳氮代謝的影響

多效唑對板栗幼樹葉片的碳氮代謝具有不同程度的影響。隨多效唑處理后時間的延長，各濃度處理可溶性糖含量呈上升—下降—上升的趨勢。其中，300 mg·L-1多效唑處理效果顯著。處理后70天可溶性糖含量最低，100天時葉片可溶性糖含量達到最大值，且各濃度處理組間差異顯著，且顯著高于對照(圖1A)。300 mg·L-1多效唑處理葉片淀粉含量始終處于最高水平，且高于對照，呈上升—下降—下降的趨勢，在處理后40天達到最大，70～100天淀粉含量逐漸下降，各組間及與對照差異均不顯著(圖1B)。葉片全氮含量隨時間的延長呈下降—上升—下降的趨勢，噴施不同濃度的多效唑，各組間及與對照差異均不顯著。噴施300 mg·L-1多效唑處理后70天，葉片全氮含量達到最高(圖1C)。葉片碳氮比隨處理后時間延長呈上升—下降—上升的趨勢，不同處理分別在第40和第100天時葉片碳氮比達到較高水平，且300 mg·L-1處理葉片碳氮比達到最大，顯著高于對照，但各處理組間均差異不顯著(圖1D)。

圖1 多效唑質量濃度對板栗葉片代謝影響

圖2 矮壯素質量濃度對板栗葉片代謝的影響

2.4 不同濃度矮壯素對葉片碳氮代謝的影響

矮壯素處理對板栗幼樹葉片碳氮代謝有不同程度的影響。噴施矮壯素可提高葉片可溶性糖含量，均高于對照。隨處理后時間延長，葉片可溶性糖含量基本呈上升—下降—上升的趨勢，但變化幅度較小； 100 mg·L-1矮壯素處理后，從第10～70天，葉片可溶性糖含量均高于其他處理和對照，但無顯著差異。第100天時，矮壯素不同處理下葉片可溶性糖含量均顯著高于對照。其中，300 mg·L-1處理使葉片可溶性糖含量達到最高，與其他處理和對照差異極顯著(圖2A)。經矮壯素處理后葉片淀粉含量隨時間呈上升—下降的趨勢，且均高于對照； 第40天時各處理葉片淀粉含量均達到較高水平，組間差異顯著，以300 mg·L-1矮壯素處理葉片淀粉含量最高。第100天時，各處理組間差異顯著，葉片淀粉含量下降到較低水平(圖2B)。矮壯素不同處理下葉片全氮含量呈上升—上升—下降的趨勢，處理后10～70天，葉片全氮含量處于高水平，70天時各處理葉片全氮含量達到最高，且均顯著高于對照，但處理組間差異不顯著。第100天時葉片全氮含量下降到較低水平(圖2C)。矮壯素處理可顯著提高葉片碳氮比。100 mg·L-1矮壯素處理使葉片碳氮比始終處于最高水平，顯著高于其他濃度處理。第100天時100～200 mg·L-1矮壯素處理下，葉片碳氮比顯著高于對照，但不同濃度處理間差異不顯著(圖2D)。可見，較低濃度的矮壯素處理更有利于葉片碳氮比的增加。

3 討論

3.1 多效唑和矮壯素對板栗幼樹枝條生長的影響

植物生長延緩劑通過阻礙赤霉素的生物合成(Frostetal., 1977； Noguchli,1987)，來抑制植物莖部亞頂端分生組織的生長，從而使植物細胞伸長變慢，以控制枝條的營養生長(裴海榮等， 2015； 房增國等， 2005)。有研究表明，減少枝條的營養生長可以促使枝條轉化為果枝(Zhuetal.， 2019)。多效唑和矮壯素是常見的人工合成植物生長延緩劑，在農林業生產中常用于控制枝條的營養生長(潘瑞熾， 2012)。本研究中，噴施多效唑對母枝、果枝的伸長生長有顯著的抑制作用，且隨多效唑濃度的增加，300 mg·L-1多效唑對母枝和果枝伸長生長的抑制效果越明顯。這與周偉權等(2016)將多效唑應用于庫爾勒香梨(Pyrussinkiangensis)上的研究一致。但本研究中，多效唑對營養枝伸長生長的抑制效果不太明顯。也有研究表明，多效唑對果樹生長的主要形態學效應是影響側枝和短果枝發育(劉會寧等， 2001)。矮壯素對板栗幼樹的母枝、果枝、營養枝基徑有明顯的促進作用，低濃度(100 mg·L-1) 矮壯素比高濃度(300 mg·L-1)對果枝基莖增粗效果更明顯。矮壯素處理能有效抑制母枝、果枝、營養枝的伸長生長，且200 mg·L-1矮壯素處理抑制效果最好。本研究結果與矮壯素在福建茶(Carmonamicrophylla)、巨峰葡萄(Vitisuinifera)上的研究結果一致(黃旭光等， 2012； 謝太理等， 2011)。此外，經多效唑處理后，板栗幼樹的母枝、果枝、營養枝基部直徑顯著增加，這與多效唑能夠顯著增加菊花(Dendranthemamorifolium)枝條基徑(Nasrietal., 2015)的研究結果一致。同一延緩劑在不同濃度下，對不同類型的枝條影響存在差異，這說明不同類型的枝條對不同濃度的延緩劑的響應不同。

3.2 多效唑和矮壯素及其質量濃度對板栗幼樹葉片生長發育的影響

葉片是植物進行光合作用的重要器官，葉面積大小通過影響冠層能量的吸收從而影響植物的蒸騰作用，葉面積的降低可減少植物的蒸騰量(李仙岳等， 2009)。本研究表明，多效唑和矮壯素能有效減小板栗幼樹單葉面積的大小。這與鄧冬梅等(2017)研究得出的多效唑能顯著減小黃荊(Vitexnegundo)單葉面積的研究結果一致。Ahmad等(2010)認為，葉面積的減小是由于延緩劑可通過抑制細胞伸長和生殖來減小葉面積。不同濃度的多效唑和矮壯素可提高板栗幼樹葉片的長寬比。鄧冬梅等(2017)研究表明，多效唑能增加葉片長寬比。但姜英等(2010)得出相反的研究結果，即隨著多效唑處理濃度的增加，金錢樹(Zamioculcaszamiifolia)葉片的長寬比呈下降趨勢。這可能與樹種生物學特性不同導致對多效唑的生物響應不同有關。

水對植物生活具有重要意義，是光合作用的基本原料之一，它參加各種水解反應和呼吸作用中的多種反應。光合作用為植物生長提供動力，一切影響光合作用的因素都會影響植物生長，而葉綠素是植物進行光合作用的重要物質，在一定程度上，植物光合作用的能力取決于葉綠素含量的高低。有研究表明，多效唑可增加沙地柏(Sabinavulgaris)葉片含水量(李蕓等， 2015)，也可提高植物葉綠素含量(Sharmaetal., 2011； 鄧冬梅等， 2017)。本研究發現，多效唑和矮壯素處理可有效提高板栗幼樹葉片含水量和相對葉綠素含量。

3.3 多效唑和矮壯素對板栗幼樹葉片碳氮代謝的影響

淀粉和可溶性糖等為植物生長和新陳代謝提供能量(Ayaetal., 2010)，其在植物體內的含量變化不僅能反映植物的生理活動狀況，而且反映了植物對環境變化的適應情況(鄭云普等， 2014)，也間接顯示植物碳水化合物分布的動態變化(Shietal., 2008)。可溶性糖是重要的滲透調節物質之一，其調節細胞內膨壓以維持植物細胞的正常代謝(曲弨琪等， 2012)。有研究表明，多效唑可增加葉片的可溶性糖含量(Waqasetal., 2017; 劉靜雅等， 2016)。本研究發現，經多效唑和矮壯素處理后的板栗葉片可溶性糖含量和淀粉含量均有不同程度的增加，300 mg·L-1處理濃度下最為顯著，說明多效唑和矮壯素能增加板栗幼樹葉片的非結構性碳水化合物含量，從而增強葉片的生理活性。氮在植物生長中起著非常重要的作用(Tessieretal., 2003)，氮是葉綠素的重要組成部分，它增加葉片葉綠素含量，提高光合速率，延緩葉片衰老(Osakietal.,1995)。碳氮代謝是植物最基本的代謝過程，氮代謝需要碳代謝提供能量，而碳代謝需要氮代謝提供光合色素，且碳氮比是光合產物分配方向的重要指標(蔣思思等， 2015)。馮剛等(2018)研究表明，多效唑能有效提高核桃(Juglansregia)葉片內碳氮比。吳美璇等(2014)認為，矮壯素處理青花菜(Brassicaoleracea)可提高碳氮比。本試驗發現，經多效唑和矮壯素處理后，板栗幼樹葉片的全氮含量和碳氮比在一定時期顯著增加，300 mg·L-1多效唑和矮壯素處理對全氮含量的增加效果最為顯著，而300 mg·L-1多效唑處理和100～200 mg·L-1矮壯素處理對碳氮比增加效果最好，說明多效唑和矮壯素能有效促進板栗幼樹葉片碳氮代謝物的積累。

4 結論

多效唑和矮壯素通過調整枝條、葉片形態，增加營養物質含量，有效促進光合產物的積累，從而有利于板栗幼樹的生長發育。不同濃度的植物生長延緩劑對板栗幼樹的影響不同。對于遷西板栗品種‘燕山早豐’6年生幼樹而言，多效唑和矮壯素對其生長發育具有顯著的影響，對葉片碳氮代謝物積累效果明顯，但綜合分析2種延緩劑對枝條、葉片生長發育和葉片碳氮代謝的影響可知，矮壯素對板栗幼樹枝條生長和葉片碳氮代謝的調控作用強于多效唑。因此，建議在板栗快速生長期噴施100～200 mg·L-1矮壯素，從而達到有效控制板栗新梢的旺盛生長，平衡樹體的營養生長和生殖生長的目的。