去除不同節(jié)位花序?qū)πQ豆花莢轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)量的影響初報(bào)

龍玨臣，劉幫銀，張微微，杜成章，王 強(qiáng)，陳 紅，王 萍，吳劍波，張繼君*

(1.重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院特色作物研究所，重慶永川 402160；2.合川區(qū)糧油發(fā)展指導(dǎo)站，重慶合川 401520；3.合川區(qū)經(jīng)濟(jì)作物發(fā)展指導(dǎo)站，重慶合川 401520；4.涪陵區(qū)白濤街道農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，重慶涪陵 408000)

蠶豆(ViciafabaL.)是主要食用豆類之一，蛋白質(zhì)含量可達(dá)24%～30%，是普通谷物的2～3倍[1-2]，碳水化合物含量達(dá)51%～68%[3]。蠶豆在生長(zhǎng)過程中能與土壤中的固氮菌發(fā)生共生關(guān)系，為土壤提供氮素，這提高了農(nóng)田系統(tǒng)的可持續(xù)性，從而可降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的化肥用量[4]。蠶豆是世界上僅次于鷹嘴豆(CicerarietinumL.)、豌豆(PisumsativumL.)和扁豆(LensculinarisL.)的第四大冷季豆類作物[5]。與其他豆類相比，蠶豆的產(chǎn)量更高，但花莢脫落率高，花莢轉(zhuǎn)化率較其他豆類低[6]，其小花脫落嚴(yán)重程度因產(chǎn)地、品種、栽培措施等因素不同而異。

開花后1～3周是蠶豆產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期[7]，但在重慶地區(qū)這一時(shí)期的小花普遍發(fā)生脫落，很難形成產(chǎn)量。有研究表明，大田條件下僅有10%～30%的小花能夠發(fā)育成莢[8-9]。蠶豆每節(jié)位花序花數(shù)普遍在5朵以上，但僅有1～3朵能成莢，其余小花均發(fā)生脫落，有學(xué)者認(rèn)為這可能是植株自身為了減少養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)及保證結(jié)實(shí)率而發(fā)生的[8]。夏明忠等的研究表明，養(yǎng)分供應(yīng)不足和庫-源比率失調(diào)，是導(dǎo)致蠶豆花器官脫落的主要原因，合理調(diào)整源-庫比率，能起到減少脫落，提高結(jié)實(shí)率的作用[10]。蠶豆一般有15～20個(gè)開花節(jié)位，不同節(jié)位的小花脫落情況不同。本研究通過人工去除不同節(jié)位的花序，對(duì)蠶豆植株的庫-源比率進(jìn)行調(diào)整，探索其對(duì)蠶豆花莢脫落及產(chǎn)量的影響，以期為后期蠶豆高產(chǎn)栽培技術(shù)研發(fā)提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

試驗(yàn)于2018—2019年在重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院雙竹基地(永川)進(jìn)行。

1.2 參試品種

參試蠶豆品種為通蠶鮮8號(hào)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)4個(gè)處理，即對(duì)照處理(保留第6～17節(jié)的花序)、處理1(僅保留第6～9節(jié)位的花序)、處理2(僅保留第9～13節(jié)位的花序)、處理3(保留第14～17節(jié)位的花序)，小區(qū)面積12 m2(3 m×4 m)，行長(zhǎng)3 m，窩距30 cm，行距70 cm，每窩留苗2株，3次重復(fù)。在蠶豆分枝期對(duì)各處理進(jìn)行摘心處理，待第17節(jié)位花序展開后，打頂處理?；ㄩ_后，每小區(qū)隨機(jī)選取20個(gè)單株，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)及時(shí)去除相應(yīng)節(jié)位小花，用紅色馬克筆標(biāo)記，并測(cè)定相應(yīng)節(jié)位的小花數(shù)、結(jié)莢數(shù)。單株產(chǎn)量于成熟后考種測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)花莢轉(zhuǎn)化率的影響

對(duì)照處理在初花期很難形成有效結(jié)莢，第6、7節(jié)位的小花全部脫落，未形成產(chǎn)量，自第8節(jié)開始結(jié)莢，第13節(jié)花莢轉(zhuǎn)化率最高，為11.4%，這表明，在無人工干預(yù)條件下，對(duì)照處理的小花脫落率高于88.6%；對(duì)照處理的中部節(jié)位花莢轉(zhuǎn)化率明顯高于其他節(jié)位，這表明，參試品種的產(chǎn)量形成關(guān)鍵節(jié)位是中部節(jié)位。處理1的第6節(jié)未形成產(chǎn)量，自第7節(jié)開始結(jié)莢，第8節(jié)花莢轉(zhuǎn)化率最高，為10.53%。處理2 的花莢轉(zhuǎn)化率各節(jié)位均高于對(duì)照，其中第12節(jié)最高，為19.77%，較對(duì)照處理差異極顯著。處理3的花莢轉(zhuǎn)化率各節(jié)位均高于對(duì)照，其中第14節(jié)最高，為15%，較對(duì)照處理差異顯著(見圖1)。

圖1 蠶豆不同處理各節(jié)位的花莢轉(zhuǎn)化率

2.2 不同處理對(duì)產(chǎn)量的影響

由表1可知，處理1的開花數(shù)與對(duì)照并未形成顯著差異，而結(jié)莢數(shù)較對(duì)照多，有顯著差異，但花莢轉(zhuǎn)化率并未形成顯著差異。處理2的開花數(shù)較對(duì)照多，有顯著差異，結(jié)莢數(shù)較對(duì)照顯著增加，花莢轉(zhuǎn)化率較對(duì)照增大，有極顯著差異。處理3的開花數(shù)較對(duì)照多，有顯著差異，結(jié)莢數(shù)較對(duì)照多，有極顯著差異。以上表明，僅保留下部節(jié)位的小花對(duì)開花數(shù)不能造成顯著影響，而保留中、上部的小花可以顯著提高對(duì)應(yīng)節(jié)位的小花數(shù)，且能提高對(duì)應(yīng)節(jié)位的結(jié)莢數(shù)。

表1 蠶豆不同節(jié)位處理的花莢轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)量比較

處理1的單株莢數(shù)最少，低于對(duì)照，且差異極顯著；花莢轉(zhuǎn)化率、單莢粒數(shù)、單粒重與對(duì)照差異不明顯，其單株產(chǎn)量最低，僅為6.62 g，差異極顯著。處理2的單株莢數(shù)高于對(duì)照，差異不顯著；花莢轉(zhuǎn)化率極顯著高于對(duì)照，單莢粒數(shù)和單粒重與對(duì)照差異不顯著；單株產(chǎn)量較對(duì)照高，差異顯著。處理3的單株莢數(shù)極顯著低于對(duì)照，花莢轉(zhuǎn)化率極顯著高于對(duì)照，單莢粒數(shù)和單粒重與對(duì)照無顯著差異，單株產(chǎn)量極顯著高于對(duì)照。

以上表明，僅保留下部節(jié)位的小花可提高相應(yīng)節(jié)位的結(jié)莢數(shù)，但會(huì)阻礙單株莢數(shù)和產(chǎn)量的形成，導(dǎo)致產(chǎn)量極顯著降低，且下部節(jié)位的花莢轉(zhuǎn)化率并未因此提高；僅保留中部節(jié)位的小花可提高相應(yīng)節(jié)位的小花數(shù)量，能提高中部節(jié)位的花莢轉(zhuǎn)化率，顯著提高單株產(chǎn)量；僅保留上部節(jié)位的小花可提高相應(yīng)節(jié)位的小花數(shù)，能顯著提高相應(yīng)節(jié)位的花莢轉(zhuǎn)化率，但會(huì)導(dǎo)致單株產(chǎn)量極顯著降低。

3 小結(jié)與討論

本研究中所有去除花序處理的節(jié)位，其花莢轉(zhuǎn)化率均高于對(duì)照的相應(yīng)節(jié)位，這表明降低蠶豆植株的小花密度能顯著提高花莢轉(zhuǎn)化率。Filippetti等認(rèn)為蠶豆植株發(fā)生的花莢脫落可能與自身養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)調(diào)節(jié)有關(guān)，其目的是為了提高結(jié)實(shí)率[8]，本研究結(jié)果表明，一定程度的花莢脫落可提高花莢轉(zhuǎn)化率，但小花過度脫落將導(dǎo)致結(jié)實(shí)率降低，進(jìn)而影響產(chǎn)量形成。Thompson等的研究結(jié)果表明，結(jié)莢的節(jié)位數(shù)和莢數(shù)是蠶豆產(chǎn)量形成的關(guān)鍵[11]，這與本研究的結(jié)果一致，保證中部節(jié)位的養(yǎng)分供應(yīng)可顯著提高蠶豆產(chǎn)量，而上部和下部節(jié)位的小花無法形成足夠的結(jié)莢，因此，保證中部節(jié)位小花的養(yǎng)分供應(yīng)是蠶豆產(chǎn)量形成的關(guān)鍵。

Spollen等的研究表明，大豆下部節(jié)位小花具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，在養(yǎng)分供求矛盾突出時(shí)，優(yōu)先獲得養(yǎng)分[12]，但這與本研究結(jié)果不一致，本試驗(yàn)對(duì)照處理的中部節(jié)位小花表現(xiàn)出了更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，其結(jié)莢數(shù)和花莢轉(zhuǎn)化率均高于下部、上部節(jié)位。Filippetti等的研究表明，在溫室條件下，蠶豆植株的花莢轉(zhuǎn)化率可達(dá)50%～60%[8]，因此在保證中部小花養(yǎng)分供應(yīng)的同時(shí)，優(yōu)化蠶豆生長(zhǎng)環(huán)境、平衡庫-源比率也是提高蠶豆產(chǎn)量不可忽視的因素。