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紫云英(Astragalus sinicus L.)又名红花草、翘摇、草籽等,是豆科黄芪属绿肥作物,为中国传统的农业种植绿肥作物之一,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[1-3]。随着绿肥作物在农业生产不同领域的大量应用,紫云英的种子生产已成为发展绿肥生产的重要环节[4-5]。目前,紫云英种子生产基础性研究投入不足,紫云英种子高产理论和配套技术研究相对薄弱,导致种子产量低且不稳定[6-8]。因此, 如何保证长期稳定地提供紫云英生产用种,将是十分重大的难题,也是目前绿肥研究的重要课题之一。对于提高我国绿肥品种资源的活力,扩大品种资源的储备与利用以及缓解日益严重的全球能源危机和化肥污染也具有现实意义[9-11]。
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钼是植物生长发育所必需的微量元素,在豆科植物代谢和固氮过程中起关键作用,适量的钼能提高豆科作物的产量并改善其品质。有研究指出[12], 钼肥能够提高大豆与花生的产量。也有研究[13]指出,喷洒钼酸铵对成熟期大豆株高、茎粗和分枝数作用明显。赵海泉等[14]研究表明,钼浸种能显著促进紫花苜蓿的生长及生产。陈述明等[15]研究表明,紫花苜蓿喷施钼元素可提高其种子产量,且钼元素对植株生长速度具有促进作用。徐根娣等[16] 报道,钼能促进植物糖类的转运,增加繁殖器官和同化器官糖类的水解与合成作用。前人[15-17]有关钼对植物生长发育、经济性状及其部分生理效应研究已有较多报道,然而关于钼肥对紫云英结实特性调控效应的研究少见报道。本文拟通过花荚发育后期叶面喷施钼肥,初步探讨不同浓度钼肥对紫云英产量结实性的调控效应,找出适宜的喷施浓度及其调控途径,以期为今后紫云英种子生产及产量提高调控技术的研究提供参考。
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1 材料与方法
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1.1 试验材料与设计
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本研究于2017 ~ 2019 年在河南省正阳县兰青乡大余庄(32°16′N,114°11′E)进行田间试验。试验田土壤类型为砂姜黑土,土壤质地为粘壤,0 ~ 20 cm土层有机质含量为17.20 g/kg,全氮为0.9 g/kg,碱解氮为102.98 mg/kg,有效磷为28.7 mg/kg, 速效钾为125.42 mg/kg, 有效钼为0.064 mg/kg, 低于土壤钼肥临界值( 有效钼含量在0.1 ~ 0.5 mg/kg为缺钼临界值)[18]。播前每公顷施复合肥(N∶P2O5∶K2O=24∶11∶10)187.5 kg, 以信紫1 号为供试材料,两年试验均于9 月15 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,每处理小区面积为20 m2,试验田栽培管理同一般高产田。在开花前(第一层花序开花之前)喷施钼酸铵(含钼54.3%),钼酸铵浓度分别为100、200、400、600、800 mg/kg, 以喷施清水作为对照(CK),均以叶面表层形成一层水雾但不下滴为准,每个处理重复4 次。
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1.2 测定内容与方法
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根据信紫1 号生长特性,自下而上将其分为6 个花序层,其中,6 层及其以上花序层统称为第6 层花序。
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成熟期每小区随机取1 m2(每处理重复4 次), 常规法考种其有效株数、一级分枝数、不同层花序的花序数、结荚数[结实荚数、不孕荚数(瘪荚)]、籽粒数及粒重,并实收2 m2 计产。根据考种结果计算单位面积的各层花序平均单荚籽粒数、粒重及荚果结实率。
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每层花序平均单荚籽粒数=每层花序籽粒数/每层花序结荚数
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每层花序平均粒重=每层花序总粒重/每层花序籽粒数
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每层花序荚果结实率(%)=每层花序结实荚数/每层花序结荚数 ×100
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1.3 数据分析
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采用Excel 2003 和PASW Statistics 18 软件对两年数据进行处理分析,采用两年数据平均值进行绘图。
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2 结果与分析
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2.1 喷钼对紫云英产量结实特性的影响
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从产量结实特性分析,喷施不同浓度钼肥处理与对照处理在每荚粒数、千粒重上表现为400 mg/kg>600 mg/kg>200 mg/kg>800 mg/kg> 100 mg/kg>CK,其中,喷施浓度400 mg/kg处理与对照之间差异达到显著水平,其它各浓度处理与对照之间差异不明显。然而,在单位面积花序数、有效株数、一级分枝数、单株一级分枝数、一级分枝花序数和每有效花序结荚数上,喷施不同浓度钼肥处理与对照处理之间差异均不明显。
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注:同列数值后不同小写字母表示在0.05 水平上的差异显著性。
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2.2 喷钼对紫云英荚数、结实荚数和荚果结实率的影响
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由图1 可看出,在单位面积荚数上,各浓度钼肥处理与对照处理之间差异不明显。在单位面积结实荚数和荚果结实率上,喷施钼肥400 mg/kg处理与对照处理之间差异达到显著水平,分别较对照提高11.81%和3.29%,而其它各浓度处理与对照处理之间差异不显著。
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2.3 喷钼对紫云英不同层花序荚果结实率的影响
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由图2 可看出,在第1 ~ 4 层花序上,喷施浓度400 mg/kg的钼肥处理的荚果结实率与对照差异显著,其它各浓度处理与对照之间差异不显著。其中, 在第1 层花序上,该喷施浓度的荚果结实率较对照提高2.89%,在第2 层花序上,较对照提高3.36%, 在第3 层花序上,较对照提高2.72%,在第4 层花序上,较对照提高2.74%。然而,在第5、6 层花序上,各喷施浓度处理与对照之间差异不明显。
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图1 不同喷钼处理的单位面积荚数、结实荚数和结实率
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注:柱上不同字母表示处理间差异达0.05 显著水平。下同。
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图2 紫云英不同层花序上的荚果结实率
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2.4 喷钼对紫云英不同层花序单荚籽粒数的影响
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由图3 可看出,喷钼400 mg/kg处理对第1 ~ 4 花序层的单荚籽粒数产生影响较为显著,而对第5、6 花序层的单荚籽粒数影响不大。其中,在第1 层花序上,该浓度处理的单荚籽粒数较对照提高12.69%,在第2、3、4 层花序上,分别较对照提高14.79%、18.75%和20.36%,其余各浓度处理与对照之间差异不显著。
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2.5 喷钼对紫云英不同层花序籽粒重的影响
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由图4 可看出,在第1 ~ 4 层花序上,与对照相比,喷施浓度400 mg/kg钼肥处理的平均籽粒重分别较对照提高16.72%、20.21%、19.06%和18.77%,且达到显著水平。然而,其它各浓度处理与对照之间差异不显著。在第5、6 花序层上,各喷施浓度处理与对照之间差异不明显。
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2.6 喷钼条件下种子产量及其结实特性的相关分析
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通过对紫云英种子产量及其结实因子进行相关分析(表2)发现,单位面积花序数与单位面积分枝数和一级分枝花序数呈显著正相关;单位面积有效株数与单株一级分枝数呈显著负相关;每荚籽粒数与荚果结实率呈显著正相关;种子产量与荚果结实率、单荚籽粒数及千粒重的相关系数均达到0.9 以上,呈显著正相关。然而,与株数、分枝数、花序数及结荚数相关性不大。综上说明,在叶面喷施钼的条件下,紫云英种子产量与其荚果结实率、籽粒数和千粒重等结实因子关系密切,而与株数、分枝数及花荚数关系不大。
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图3 紫云英不同层花序上的平均单荚籽粒数
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图4 紫云英不同层花序上的平均粒重
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注:*、** 分别表示在0.05、0.01 水平上显著相关。
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3 讨论
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刘香萍等[19]研究指出,紫花苜蓿在盛花期喷施适量浓度的钼肥,能够显著促进种子产量的提高,过高或过低浓度都不能起到增产效果。李科等[20]同样指出在苜蓿种子生产中喷施一定量的钼肥对苜蓿种子发育及种子增产具有积极效应。陈述明等[15] 研究表明,在苜蓿现蕾期,叶面喷施325 g/hm2 钼酸铵,能够提高单荚种子数和种子产量。 本试验结果表明,在开花前,叶面喷施400 mg/kg钼酸铵,可显著促进结实荚数、荚果结实率、单荚籽粒数、粒重和产量的增加。由此表明,在紫云英种子生产过程中,喷施一定量的钼肥,能够促进其荚果发育结实,同时促进其单荚种子数的增加,促进种子发育饱满,提高粒重,从而增加其种子产量,这与以上学者在苜蓿作物上的研究结果相一致。
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通过对紫云英花荚脱落问题的初步探讨,钟山研究[21]指出,在栽培上对于留种紫云英应当将重点放在如何提高植株各部位花序的结荚率上,进而达到保花增荚,促进种子高产的目的。本试验结果表明,与对照相比,喷施钼肥400 mg/kg处理的紫云英单位面积结实荚数较对照提高11.81%,荚果结实率较对照提高3.29%,其中,荚果结实率在第1 ~ 4 层花序上较对照分别提高2.89%、3.36%、 2.72%和2.74%,然而在第5、6 层花序上与对照之间差异不明显。由此说明,在开花前,叶面喷施钼肥400 mg/kg可促进紫云英中下层部位荚果结实率的显著提高。
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紫云英植株中下部荚果生产力较高,且对种子产量贡献度较大[22]。本研究发现,与对照相比, 喷施钼肥400 mg/kg处理的紫云英单荚籽粒数在第1 ~ 4 层花序上较对照分别提高12.69%、14.79%、 18.75%和20.36%,该浓度处理的平均粒重在第1 ~ 4 层花序上较对照分别提高16.72%、20.21%、 19.06%和18.77%。由此说明,在开花前,叶面喷施钼肥400 mg/kg处理可促进紫云英中下层部位荚果生产力的提高。
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钼元素能够促进植物体内不同器官之间的物质转运,可影响植物体内激素的合成。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的主要生理原因,本研究结果表明,在开花前,叶面喷施400 mg/kg钼肥处理可促进1 ~ 4 层花序荚果结实率、单荚籽粒数和粒重的增加。由此推测,在开花前,喷施400 mg/kg钼肥可能调控了花荚发育过程中叶片和花荚内源激素水平的变化, 或改变了花序层不同部位同化物的供应与分配,从而有利于1 ~ 4 层花序荚果发育与结实,其内在的生理机制需进行进一步的探究。
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4 结论
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在紫云英花荚开始脱落之前,采取叶面喷施钼肥(400 mg/kg),可明显促进紫云英中下层花序荚果结实率、单荚籽粒数和粒重的增加。由此建议, 在紫云英生产中应根据各生态区土壤钼供应状况, 关注钼肥的施用,叶面喷钼不失为一项投入少、增粒增重效果好的技术措施。
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参考文献
-
[1] 焦彬.绿肥在我国农业生产中作用的简述[J].土壤肥料,1980,22(5):16-18.
-
[2] 万水霞,唐杉,蒋光月,等.紫云英与化肥配施对土壤微生物特征和作物产量的影响[J].草业学报,2016,25(6):109-117.
-
[3] 李忠义,唐红琴,何铁光,等.绿肥作物紫云英研究进展 [J].热带农业科学,2016,36(11):27-32.
-
[4] 曹卫东.绿肥种质资源描述规范和数据标准[M].北京:中国农业出版社,2007.
-
[5] 曹卫东,包兴国,徐昌旭,等.中国绿肥科研60年回顾与未来展望[J].植物营养与肥料学报,2017,23(6):1444-1455.
-
[6] 林新坚,曹卫东,吴一群,等.紫云英研究进展[J].草业科学,2011,28(1):135-140.
-
[7] 秦自果.不同栽培措施对紫云英生长及种子产量的影响[D].武汉:华中农业大学,2015.
-
[8] 陈士平.论绿肥在现代化农业生态系统中的地位[J].土壤通报,1980,28(1):35-40.
-
[9] 曹卫东,黄鸿翔.关于我国恢复和发展绿肥若干问题的思考 [J].中国土壤与肥料,2009,21(4):127-133.
-
[10] 陈礼智,张淑珍,王隽英,等.我国绿肥种植利用概况[J].土壤肥料,1989,36(4):33-39.
-
[11] 顾荣申.选择适宜的绿肥种类扩大绿肥的栽培[J].中国农业科学,1957,36(8):459-462.
-
[12] Nicholas D J D,Nasona.Role of molybdenumasaconstituent of nitrate reductase from soybean leaves[J].Plant Physiol,1955,30:135-138.
-
[13] 陈忠群.钼肥对净套作大豆固氮特性、光合生理及产量品质的影响[D].雅安:四川农业大学,2011.
-
[14] 赵海泉,洪发水.钼浸种对紫花苜蓿种子活力和产量的影响[J].中国草地,1998,34(1):74-79.
-
[15] 陈述明,王月异,徐常安,等.喷施硼、钼、铁对苜蓿结实性和种子产量的影响[J].中国农学通报,2015,31(29):8-14.
-
[16] 徐根娣,刘鹏,任玲玲.钼在植物体内生理功能研究综述 [J].浙江师范大学学报,2001,24(3):292-297.
-
[17] Agarwala S C,Sharmac P,Farooq S,et al.Effect of molybdenum deficiency on the growth and metabolism of corn plants raised in sandculture[J].Can Jbot,1978,56:1905-1908.
-
[18] 全国土壤普查办公室.中国土壤[M].北京:中国农业出版社,1998.
-
[19] 刘香萍,李国良,杜广明,等.喷施硼、钼、锌对紫花苜蓿种子产量的影响[J].草业科学,2012,28(12):2167-2169.
-
[20] 李科,朱进忠.硼、钼元素对苜蓿种子的增产效果[J].草业科学,2009,26(1):61-63.
-
[21] 钟山.紫云英花荚脱落问题的初步探讨[J].浙江农业科学,1975,(5):21-25.
-
[22] 钟山.留种紫云英有效开花期、荚粒发育过程和收种适期的探讨[J].浙江农业科学,1978,(6):24-29,46.
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摘要
通过开花前叶面喷施钼肥,初步探讨钼肥对紫云英花荚结实的调控效应,以期为紫云英种子生产合理利用钼肥及种子产量提高的调控技术提供参考依据。试验以“信紫 1 号”为供试材料,在开花前叶面喷施清水(对照 CK)、钼肥(100、200、400、600、800 mg/kg),在成熟期,按常规考种法记载单位面积株数、分枝数、不同层花序的花序数、结荚数、籽粒数和粒重等指标。结果表明,喷施不同浓度钼肥处理对紫云英单位面积花序数、有效株数、一级分枝数、单株一级分枝数、一级分枝花序数和每有效花序结荚数均影响不大。喷施浓度 400 mg/kg 的钼肥处理对其荚果结实率、单荚籽粒数和粒重可产生影响,尤其对第 1 ~ 4 层花序产生影响较为显著,其中,在荚果结实率上,第 1 ~ 4 层花序的该浓度处理与对照相比,分别较对照提高 2.89%、3.36%、2.72% 和 2.74%;在单荚籽粒数上,分别较对照提高 12.69%、14.79%、18.75% 和 20.36%;在粒重上,分别较对照提高 16.72%、20.21%、19.06% 和 18.77%,然而对第 5、6 层花序产生影响不大。种子产量及其产量构成相关分析发现,紫云英种子产量与荚果结实率、单荚籽粒数和粒重呈显著正相关。
Abstract
This study explored influences of applying Mo fertilizer on seed yield composition of chinese milk vetch,in expectation of providing references for the chemical regulation technology of increasing seed yield and the rational use of Mo fertilizer at different concentrations.The experiment involved the chinese milk vetchcultivar“Xinzi No.1”and six foliar applications:water(CK)and Mo(100,200,400,600,800 mg/kg),which were appliedat pre-flowering.In their mature period,we recorded the number of racemes,pods,grains and grain weight at different racemes positions,the number of plants and branches per unitarea using conventional test methods.The results showed that,spraying Mo fertilizer with different concentrations had little effect on effective plant,first gradebranch,racemes and pods per unitarea of chinese milk vetch.But the 400 mg/kg concentration significantly promoted the increase of the grain set rates of pods,grains per podand grain weight,especially had significant effect on the No1 ~ 4 racemes layers.Among them,in the 1 st to 4 th raceme layers,the grain set rates of pods increased by 2.89%,3.36%,2.72% and 2.74%,respectively,when compared to the watercontrol.The number of grains per pod increased by 12.69%,14.79%,18.75% and 20.36%,respectively.The average grain weight increased by 16.72%,20.21%,19.06% and 18.77%,respectively.However,it had little effect on the 5 thand 6 th layer of racemes.Correlation analysis showed that the seed yield had significantly positive correlation with the grain set rates of pods,the grains per podand grain weight.