開花期噴施外源激素對小豆農藝性狀及產量的影響

李 琬，何 寧，項洪濤，劉 淼，王曼力，李 博，王雪揚

（黑龍江省農業科學院耕作栽培研究所，哈爾濱150086）

0 引言

紅小豆(Vigna angularis)，又名紅豆、赤小豆、小豆等，是豆科豇豆屬一年生草本短日照植物[1]。小豆原產于中國[2]，距今已有2000多年的種植歷史，同時中國也是世界上小豆種植面積最大和總產量最多的國家，是小豆主要出口國[3]。除了少數高寒山區外，中國各地均能種植小豆，主要產區集中在華北、東北和江淮地區，這些地區的小豆種植面積約占全國小豆種植總面積的70%[4]。小豆含有豐富的礦質元素和維生素等營養物質，包括鈣、磷、鉀、鐵、維生素A、維生素B、核黃素和尼克酸等[5]，具有通便、利尿、凈化血液和抗氧化等作用，對各種疾病的預防和治療具有一定效果[6-7]。小豆對環境的適應性很強，在瘠薄地、鹽堿地、干旱地均可生長，因此紅小豆經常被用為惡劣生長環境下主要的栽培作物[8]。相關學者對紅小豆高產品種的農藝性狀進行了研究，姜瑤[9]指出，高產紅小豆品種具有植株較高、百粒重大、主莖節數多、單莢粒數適中的特點。周桂梅[10]提出，在高產育種中要把主莖分枝、單株莢數和生育后期作為首要的育種目標。

脫落酸(ABA)是一種重要的植物激素，化學結構穩定，與生長素(IAA)、赤霉素(GA)、細胞分裂素(CTK)、乙烯(ETH)并稱為五大植物激素，ABA對植物有其獨特的調節控制功能[11-12]。在植物的生長發育過程中以及在抵御不良環境等方面發揮著突出的作用[13]。并且越來越多的研究發現，ABA還可對植物果實的發育與成熟過程進行調控[14]。ABA可以促進和誘導ABA合成途徑中的酶，外施ABA可顯著提高內源ABA的濃度[15]。郭麗果等[16]研究表明，在分枝期或初花期葉面噴施多效唑，加快了同化產物向生殖生長轉移和運輸，提高了生育后期的干物質積累。ABA應用在小豆上的研究鮮有報道，本研究以兩個小豆品種‘白紅8號’和‘012-27’為材料，研究噴施外源ABA對小豆農藝及產量性狀的影響，以期篩選調控小豆生長發育的最適脫落酸濃度，為小豆豐產栽培提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗選用2份小豆材料：‘白紅8號’和‘012-27’，由國家食用豆產業技術體系栽培生理崗位實驗室提供。

供試植物外源激素為ABA(Sigma)，由國家食用豆產業技術體系栽培生理崗位實驗室提供。

1.2 試驗設計

試驗于2019年在黑龍江省農業科學院民主園區實驗田進行，供試大田土壤的理化性質：土壤容重約為1.67 g/cm，有機質含量2.89%、全氮1.35 mg/g、全磷0.63 mg/g、緩效鉀340.7 mg/kg、堿解氮150.2 mg/kg、速效磷48.86 mg/kg、速效鉀149.7 mg/kg、土壤pH 6.78。

試驗在小豆始花期葉面噴施ABA，濃度分別為50、100、200 mg/L（分別記為A50、A100、A200），以噴施清水為對照(CK)，每個處理設3次重復，小區面積31.2 m2。調查指標：不同生育期的主莖長度、主莖粗度、葉片鮮重、根系鮮重；成熟期的底莢高度、主莖長度、主莖節數、分枝數，產量性狀：株莢數、株粒數、單株粒重、百粒重。

1.3 數據分析

試驗所有數據利用Excel 2010進行處理和作圖，使用DPS軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 外源ABA對小豆植株主莖長度的影響

如圖1所示，‘白紅8號’各處理主莖長隨生育時期遞進而增加。從開花期至鼓粒期各處理間表現為CK＞A50＞A200＞A100。其中，開花期、鼓粒期與CK相比，A50、A100、A200的主莖長降低，分別降低6.50%、11.64%、16.94%和4.10%、11.58%、11.39%。結莢期除A50主莖長度高于A100、A200外，趨勢與其他時期相同。

圖1 ABA對小豆主莖長度的影響

‘012-27’各處理主莖長隨生育時期遞進而逐漸增加，且均低于CK。從開花期至鼓粒期各處理間表現為CK＞A50＞A100＞A200。其中，3個時期與CK相比，A50、A100、A200處理均低于CK。開花期分別降低11.38%、10.83%、14.77%；結莢期分別降低10.79%、11.83%、13.49%；鼓粒期分別降低10.89%、12.87%、14.65%。

2.2 外源ABA對小豆植株主莖粗度的影響

如圖2所示，‘白紅8號’各處理莖粗隨生育時期遞進而增加。從開花期至鼓粒期各處理間表現為A100＞A200＞A50＞CK。3個生育時期與CK相比，A50、A100、A200的莖粗明顯增加。開花期分別增加9.00%、12.96%、6.00%；結莢期分別增加4.32%、3.84%、8.50%；鼓粒期分別增加3.66%、11.04%、7.06%。其中，開花期A50略高于A200，結莢期與鼓粒期恰好相反。

圖2 ABA對小豆主莖粗度的影響

‘012-27’各處理莖粗隨生育時期遞進而增加。從開花期至鼓粒期各處理間表現為A100＞A50＞A200＞CK。3個時期與CK相比，A50、A100、A200的莖粗明顯增加。開花期分別增加7.34%、7.78%、15.27%；結莢期分別增加10.15%、11.74%、8.70%；鼓粒期分別增加10.37%、11.70%、6.95%。

2.3 外源ABA對小豆單株葉片鮮重的影響

如圖3所示，‘白紅8號’各處理葉片鮮重隨時期遞進而增加。從開花期至鼓粒期各處理間表現為A100＞A200＞A50＞CK。3個時期與CK相比，A50、A100、A200均高于CK。其中，開花期分別增加25.07%、33.54%、29.43%；結莢期分別增加11.89%、17.87%、10.97%；鼓粒期分別增加6.08%、8.75%、4.51%。

圖3 ABA對小豆單株葉片鮮重的影響

‘012-27’各處理葉片鮮重隨生育時期遞進而增加。從開花期至鼓粒期各處理間表現為A100＞A50＞A200＞CK。其中，開花期、鼓粒期與CK相比，A50、A100、A200的葉片鮮重增加明顯，分別增加12.9%、23.81%、23.38%和3.29%、8.75%、1.59%。結莢期與CK相比，除A50與CK趨勢相同外，A100和A200葉片鮮重高于CK，分別增加15.50%和7.80%。

2.4 外源ABA對小豆單株根系鮮重的影響

如圖4所示，‘白紅8號’各處理單株根系鮮重隨生育時期遞進而增加。從開花期至鼓粒期各處理間表現為A100＞A50＞A200＞CK。且3個時期與CK相比，各處理均高于CK。開花期分別增加19.84%、20.80%、6.73%；結莢期分別增加2.70%、19.31%、17.94%；鼓粒期分別增加14.83%、19.34%、15.63%。

圖4 ABA對小豆單株根鮮重的影響

‘012-27’各處理根鮮重隨生育時期遞進而增加。從開花期至鼓粒期各處理間表現為A100＞A50＞A200＞CK。3個時期與CK相比，A50、A100和A200均呈增加趨勢。其中，開花期分別增加3.22%、15.14%、13.56%；結莢期分別增加2.53%、9.80%、1.73%；鼓粒期分別增加14.41%、20.48%、2.92%。

2.5 外源ABA對小豆植株形態指標的影響

從表1可以看出，與CK相比，不同濃度ABA處理對小豆底莢高度沒有顯著影響，但是均降低了小豆主莖長度、主莖節數和分枝數。其中，‘白紅8號’各處理的主莖長度、主莖節數和分枝數均略低于CK，且除主莖長度與CK達顯著差異水平外，其他處理與CK未達到顯著差異水平；‘012-27’各處理與CK相比，除A200處理的底莢高度略高于CK外，其他處理均低于CK，但未與CK達顯著差異水平。

表1 ABA對小豆形態指標的影響

2.6 外源ABA對小豆產量性狀的影響

從表2可以看出，‘白紅8號’A50和A100處理的單株莢數、單株粒數和單株粒重均高于CK，A200處理的單株莢數、單株粒數和單株粒重略低于CK，各處理百粒重與CK無顯著差異。其中，A50和A100處理的‘白紅8號’單株粒數與CK相比分別增加了9.45%和12.80%，且兩處理與CK達到顯著差異水平。‘012-27’單株莢數、單株粒數、單株粒重和百粒重，除A200的單株粒數略低于CK外，其他處理均高于CK，且A100處理的單株粒數與CK相比增加了20.13%，與對照達顯著差異水平。

表2 ABA對小豆產量性狀的影響

3 討論與結論

植物的生長發育受多種因素的共同影響，其中包括光照強度、光周期和溫度變化、激素水平，理化進程等，前人對外源激素調控作物生長進行了研究。馬爽[17]研究表明，噴施烯效唑(S3307)和激動素(KT)能夠在一定程度上提高黎小豆植株葉面積指數，并能顯著增加生育后期植株干質量和籽粒產量。王娟等[18]、蔡來龍等[19]研究表明，在玉米上噴施一定濃度的多效唑溶液，能明顯降低玉米的株高、穗位，而且莖粗也有所增加，從而提高了玉米的抗倒伏能力，對玉米起到了增產作用，這一研究結果與本試驗結果相同，噴施外源激素可降低小豆植株的株高，增加莖粗，在一定程度上提高了抗倒伏能力。謝靜靜等[20]也指出外源ABA有效提高了干旱脅迫后小麥的穗粒數、千粒重和產量，這一研究結果與本試驗結果類似，噴施濃度適合的外源激素可提高產量，不同之處是本研究噴施外源激素后對小豆百粒重沒有顯著影響，分析原因是由于不同作物對噴施ABA的反應并不相同，其品種特性與對外源激素感受程度的差異還需要進一步的研究。張海生等[21]研究表明，噴施多效唑后大豆株高和結莢高度明顯降低，分枝增多，節間距縮短，百粒重、總莢數、單株重和單株粒重明顯增加，噴施外源激素可明顯降低植株高度，其中部分與本試驗研究結果一致，本研究通過噴施ABA使小豆主莖長度明顯降低，主莖粗度明顯增加。有報道指出ABA是強光分解的化合物，田間使用時遇到強光分解降低藥性，這可能是制約ABA在農業上應用的瓶頸。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、增加產量是需要進一步研究的方向。

本試驗通過噴施外源ABA，對小豆農藝性狀和產量進行分析，結果表明：小豆花期施用濃度為100 mg/L的ABA能顯著降低‘白紅8號’、‘012-27’的主莖長度、顯著增加主莖粗度，噴施濃度為100 mg/L的ABA后，鼓粒期‘白紅8號’、‘012-27’的主莖長度分別比CK降低11.64%、10.83%。噴施不同濃度的ABA對小豆的株莢數、百粒重沒有顯著影響，噴施100 mg/L的ABA單株粒重‘白紅8號’和‘012-27’分別比CK增加了12.80%、20.13%。綜合以上分析在小豆花期噴施100 mg/L的ABA可降低株高、提高抗倒伏能力、增加莖粗，推進機械化作業，并在一定程度上提高產量。