蕓苔素對紫云英生長、結實特性及種子產量的影響

劉春增 ，李 潮 ，聶良鵬 ，史鵬飛 ，張 琳 ，張濟世 ，張成蘭 ，呂玉虎 ，李 杰 ，鄭春風 ，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.羅山縣農業科學研究所，河南 羅山 464200；3.信陽市農業科學院，河南 信陽 464000；4.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（Astragalus sinicusL.）又名草籽、翹搖、紅花草等，為豆科黃芪屬綠肥作物之一，具有增加土壤微生物數量和多樣性、改善土壤理化性狀、提高土壤肥力的作用[1-5]。目前，紫云英種植面積占我國綠肥總種植面積的60%，紫云英的種子生產隨著綠肥作物在農業生產中的大量應用，已成為發展綠肥生產的重要環節[6-7]。然而，由于紫云英花期長，花莢脫落率高，生育后期營養供給不足，葉片早衰、光合作用受損，易倒伏，受其自身結實特性以及外界氣候條件的影響，導致其種子產量不高，嚴重影響了紫云英的產業化推廣[8-10]，成為限制綠肥生產穩定發展的因素。

隨著作物化學調控技術的發展，利用化控技術塑造作物豐產株型、構建理想群體結構正在成為實現農作物優質高產追求的目標。施用植物生長調節劑已成為提高作物種子產量的輕減化栽培技術之一[11]。蕓苔素（BR）是第一種被發現具有植物生長調節作用的甾醇類化合物，被稱作第6 代環保型植物生長調節劑，具有促進植物生長、保花保果、提高坐果率等作用，可廣泛應用于小麥、果樹、蔬菜及各類農作物[12]。吳明榮等[13]研究指出，葉面噴施蕓苔素內酯可促進小麥增產4.93%～7.69%。張艷榮[14]研究表明，BR 可有效提高小麥千粒質量與穗粒數。李國樹等[15]研究發現，BR 可促進夏黑葡萄花芽分化、植株生長，提高果實品質。楊少燕等[16]研究發現，噴施一定濃度的蕓苔素內酯可以提高油茶的產量和出油率。至今，有關蕓苔素內酯在紫云英上的應用未見報道。

本研究擬在大田條件下，通過在紫云英生長發育關鍵期現蕾期，采用葉面噴施BR，初步探討BR對紫云英生長發育及種子產量的影響，以期為探索紫云英高產栽培新的技術手段提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

本研究于2018—2019、2019—2020 年在河南省信陽市洋河試驗基地（N32°14′，E114°10′）進行試驗。該地屬亞熱帶向暖溫帶過渡區，年均日照時數1 900～2 100 h，年均氣溫15.1～15.3 ℃，年均降雨量900～1 400 mm，年均相對濕度77%。供試土壤為黃棕壤性潛育型水稻土，0～20 cm 土層全氮含量為1.32 g/kg，有效磷含量為12.4 mg/kg，堿解氮含量為55.3 mg/kg，速效鉀含量為75.3 mg/kg，有機質含量為17.21 g/kg，pH 值6.5。播前每公頃底施尿素（N 46.4%）103.45 kg、過磷酸鈣（P2O512%）562.5 kg、氯化鉀（K2O 60%）112.5 kg。

1.2 試驗材料

供試紫云英品種為信紫1 號。蕓苔素（BR）由山東綠貝特生物肥料有限公司提供。

1.3 試驗設計

2 a 試驗材料均于9 月28 日播種，播種量為22.5 kg/hm2，播種時將細沙與種子混勻后撒播。于蕾期（3 月17 日）進行葉面噴0.04 mg/L BR 1 次，以噴清水作為對照，噴量均為750 kg/hm2，以葉面表層形成一層水霧但不下滴為準。每處理小區面積為20 m2，各處理重復3 次。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 生長發育指標 于現蕾期（3 月17 日左右）、始花期（3 月25 日左右）及始花后7、14、21、28、35、42 d，每小區隨機選取5 株生長一致植株，測定其分枝數、單株質量、株高、莖粗和功能葉SPAD 值。

1.4.2 結實性狀指標 于盛花期每小區隨機選取生長一致植株20 株標記并記載其主莖枝上總花數。成熟期考察記載主莖枝上結莢數（結實莢數、不孕莢數（癟莢））。摘莢風干脫粒后計算籽粒數、籽粒質量、結莢率和莢果結實率。

1.4.3 產量及其構成因素 于成熟期（5 月8 日左右）每小區隨機取20 株，考察記載結莢數、籽粒數及籽粒質量，計算其平均單莢籽粒數、千粒質量，實收5 m2計產。

1.5 數據分析

采用Microsoft Excel 2016 和SPSS 18.0 軟件對2 a 數據進行處理分析及繪圖。采用PASW 18.0軟件進行方差分析和統計檢驗，采用LSD 法進行差異顯著性檢驗（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 BR 對紫云英生長發育的影響

2.1.1 株高 由圖1 可知，紫云英株高在現蕾期后開始迅速增長，從現蕾期到始花后21 d 增加的高度約占總株高的50%左右；自始花后21 d 起，株高增長的速度逐漸減慢，至始花后35 d 幾乎停止增長。自始花期起，BR 處理的株高在各時期內均略高于對照，但與對照間差異不顯著。

圖1 葉面噴施BR 對紫云英株高的影響Fig.1 The effect of foliar spraying BR on plant height of Chinese milk vetch

2.1.2 莖粗 由圖2 可知，隨生育期的發育進程，紫云英莖粗的增長呈現先增加后減少的趨勢，在始花后21 d達到增長高峰值，之后逐漸減少。自始花期起，BR處理的莖粗在各時期內均顯著高于對照，綜合各生育時期，總體上莖粗較對照增加20.83%～37.57%。

圖2 葉面噴施BR 對紫云英莖粗的影響Fig.2 The effect of foliar spraying BR on stem diameter of Chinese milk vetch

2.1.3 單株分枝數 從圖3 可以看出，紫云英單株分枝數隨生育期的推進呈持續下降趨勢。在現蕾期至始花后7 d 分枝數呈緩慢下降，自始花后7 d起，呈現急速下降趨勢。始花后7 d 之前，BR 處理的分枝數與對照間差異不顯著；始花后7 d 之后，BR 處理的分枝數在各生育時期均高于對照，且與對照間達到顯著差異。

圖3 葉面噴施BR 對紫云英單株分枝數的影響Fig.3 The effect of foliar spraying BR on branches number per plant of Chinese milk vetch

2.1.4 單株質量 由圖4 可知，紫云英單株質量隨生育期的推進呈先增加后減少的趨勢。現蕾期至始花后21 d 呈快速增加趨勢，始花后21 d 后，呈迅速下降趨勢。自始花期起，BR 處理的單株質量在各生育時期均高于對照，且各生育時期單株質量與對照間均差異顯著。綜合各生育時期，與對照相比，BR 處理單株質量較對照增加29.71%～62.24%。

圖4 葉面噴施BR 對紫云英單株質量的影響Fig.4 The effect of foliar spraying BR on per plant weight of Chinese milk vetch

2.1.5 SPAD 值 從圖5 可以看出，自始花后28 d后，紫云英SPAD 值出現急速下降趨勢。自始花期起，BR 處理SPAD 值在各生育時期均高于對照，且與對照間達到顯著水平。綜合各生育時期，BR 處理葉片SPAD 值較對照增加5.91%～54.61%。

圖5 葉面噴施BR 對紫云英葉片SPAD 值的影響Fig.5 The effect of foliar spraying BR on leaf SPAD values of Chinese milk vetch

2.2 BR 對紫云英結實相關性狀的影響

由表1 可知，2 個年度試驗結果保持一致。與清水對照相比，噴施BR 處理紫云英的花數、結莢數、籽粒質量和結莢率均顯著高于對照（P＜0.05），較對照分別增加11.79%～12.31%、23.67%～26.35%、25.17%～26.71% 和3.88～5.07 百分點。噴施BR處理紫云英的籽粒數、莢果結實率較對照分別增加1.68%～1.89% 和0.44～0.50 百分點，但與對照間差異不顯著。

表1 噴施BR 對紫云英結實相關性狀的影響Tab.1 Effects of spraying BR on seed setting characteristics of Chinese milk vetch

2.3 BR 對紫云英種子產量及其構成因素的影響

從表2 可以看出，噴施BR 處理與清水對照在結莢數、千粒質量和種子產量上均表現為BR＞CK，且處理間差異顯著，在單莢籽粒數上也表現出BR＞CK，但差異不明顯。由此表明，在花莢發育中后期，葉面噴施BR 主要是通過提高其莢數和粒質量來提高產量，對單莢籽粒數的影響不明顯。以2019—2020 年為例，在產量上，BR 處理較對照提高19.02%，與對照間差異達到顯著水平；在千粒質量上，BR 處理較對照提高20.97%，與對照間差異也達到顯著水平；在單莢籽粒數上，BR 處理較對照提高3.68%，但與對照間差異不顯著；在結莢數上，BR 處理較對照提高3.19%，與對照間差異達到顯著水平。

表2 葉面噴施BR 對紫云英產量及其構成因素的影響Tab.2 The effect of foliar spraying BR on yields and yield components of Chinese milk vetch

3 結論與討論

紫云英產量的形成是花莢發育、結實等一系列生理過程的最終體現，花莢發育的好壞直接決定著籽粒數、粒質量及種子產量的多少。由于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，進而造成紫云英花莢大量脫落、種子產量顯著降低。當前，應用化控技術調控作物生長發育已成為實現高產的有效措施之一[11]。

BR 可促進植物生長、提高坐果率[17]。褚世海等[18]研究表明，BR 水劑對水稻株高、穗粒數影響不顯著，但可顯著提高水稻千粒質量和結實率，從而顯著提高水稻產量。BR 增產效果在花生[12]、小麥[13]上也得到了印證。然而，丁熙檸等[19]研究表明，在牡丹生育期內噴施BR 對油用牡丹籽粒產量沒有影響。本研究結果發現，現蕾期葉面噴施BR可顯著促進紫云英結莢數、千粒質量和種子產量的增加，而對籽粒數影響不顯著。BR 對紫云英具有增產效應，這一結果與前人[12,14,18]在水稻、花生和小麥等農作物上得出的“BR 具有增產效應”的研究結論相一致。BR 對紫云英千粒質量的影響效果顯著而對籽粒數的影響不顯著，這一研究結果與褚世海等[18]的研究結論相一致，與張艷榮[14]的研究結論不盡一致。噴施植物生長調節劑可增強紫云英的光合效能。本試驗中，噴施BR 可增加紫云英功能葉片SPAD 值，促進花數、結莢數、籽粒質量和結莢率的增加，分析原因可能是現蕾期正值紫云英花莢發育關鍵期，在該時期葉面噴施蕓苔素內酯可有效促進植株的營養生長，增強葉片的光合能力，葉片功能期延長，有效地協調前后期的光合能力，促進光合產物向花莢中運輸，為獲取較高的產量和結實性指標打下良好的物質基礎。

本試驗研究發現，現蕾期葉面噴施蕓苔素內酯對紫云英大田植株生長發育、種子產量及結實性具有顯著調控效應，然而，蕓苔素內酯是通過什么途徑來實現紫云英種子增產即具體的調控機制尚未開展，因此，葉面噴施蕓苔素內酯調控紫云英種子增產的內在生理機制將需要進一步研究。