去除不同节位花序对蚕豆花荚转化率及产量的影响初报

    龙珏臣　刘帮银　张微微　杜成章　王强　陈红　王萍　吴剑波　张继君

    

    

    摘 要 蚕豆是主要食用豆类之一，具有营养丰富、固氮肥土等优点，但其花荚脱落率高，花荚转化率明显低于其他豆类。试验通过人工去除不同节位的花序，来调整蚕豆植株的源-库比率，探明蚕豆产量形成的关键开花节位及各节位花序的竞争关系。结果表明，去除各节位小花均能提高其他节位的花荚转化率，中部节位的小花是产量形成的关键;仅保留下部节位的小花阻碍了单株荚数和产量的形成，导致蚕豆产量极显著降低，且下部节位的花荚转化率并未因此提高;仅保留中部节位可提高相应节位的小花数，能显著提高单株产量;仅保留上部节位的小花能显著提高相应节位的花荚转化率，但会导致单株产量极显著降低。

    关键词 蚕豆;节位;小花;花荚转化率;产量

    中图分类号：S529文献标志码：ADOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.01.009

    蚕豆（Vicia faba L.）是主要食用豆类之一，蛋白质含量可达24%～30%，是普通谷物的2～3倍[1-2]，碳水化合物含量达51%～68%[3]。蚕豆在生长过程中能与土壤中的固氮菌发生共生关系，为土壤提供氮素，这提高了农田系统的可持续性，从而可降低农业生产中的化肥用量[4]。蚕豆是世界上仅次于鹰嘴豆（Cicer arietinum L.）、豌豆（Pisum sativum L.）和扁豆（Lens culinaris L.）的第四大冷季豆类作物[5]。与其他豆类相比，蚕豆的产量更高，但花荚脱落率高，花荚转化率较其他豆类低[6]，其小花脱落严重程度因产地、品种、栽培措施等因素不同而异。

    开花后1～3周是蚕豆产量形成的关键时期[7]，但在重庆地区这一时期的小花普遍发生脱落，很难形成产量。有研究表明，大田条件下仅有10%～30%的小花能够发育成荚[8-9]。蚕豆每节位花序花数普遍在5朵以上，但仅有1～3朵能成荚，其余小花均发生脱落，有学者认为这可能是植株自身为了减少养分竞争及保证结实率而发生的[8]。夏明忠等的研究表明，养分供应不足和库-源比率失调，是导致蚕豆花器官脱落的主要原因，合理调整源-库比率，能起到减少脱落，提高结实率的作用[10]。蚕豆一般有15～20个开花节位，不同节位的小花脱落情况不同。本研究通过人工去除不同节位的花序，对蚕豆植株的库-源比率进行调整，探索其对蚕豆花荚脱落及产量的影响，以期为后期蚕豆高产栽培技术研发提供理论依据和数据支撑。

    1 材料与方法

    1.1 试验时间、地点

    试验于2018—2019年在重庆市农业科学院双竹基地（永川）进行。

    1.2 参试品种

    参试蚕豆品种为通蚕鲜8号。

    1.3 试验设计

    试验采用随机区组设计，设4个处理，即对照处理（保留第6～17节的花序）、处理1（仅保留第6～9节位的花序）、处理2（仅保留第9～13节位的花序）、处理3（保留第14～17节位的花序），小区面积12 m2（3 m×4 m），行长3 m，窝距30 cm，行距70 cm，每窝留苗2株，3次重复。在蚕豆分枝期对各处理进行摘心处理，待第17节位花序展开后，打顶处理。花开后，每小区随机选取20个单株，按照试验设计及时去除相应节位小花，用红色马克笔标记，并测定相应节位的小花数、结荚数。单株产量于成熟后考种测定。

    2 结果与分析

    2.1 不同处理对花荚转化率的影响

    对照处理在初花期很难形成有效结荚，第6、7节位的小花全部脱落，未形成产量，自第8节开始结荚，第13节花荚转化率最高，为11.4%，这表明，在无人工干预条件下，对照处理的小花脱落率高于88.6%;对照处理的中部节位花荚转化率明显高于其他节位，这表明，参试品种的产量形成关键节位是中部节位。处理1的第6节未形成产量，自第7节开始结荚，第8节花荚转化率最高，为10.53%。处理2 的花荚转化率各节位均高于对照，其中第12节最高，为19.77%，较对照处理差异极显著。处理3的花荚转化率各节位均高于对照，其中第14节最高，为15%，较对照处理差异显著（见图1）。

    2.2 不同处理对产量的影响

    由表1可知，处理1的开花数与对照并未形成显著差异，而结荚数较对照多，有显著差异，但花荚转化率并未形成显著差异。处理2的开花数较对照多，有显著差异，结荚数较对照显著增加，花荚转化率较对照增大，有极显著差异。处理3的开花数较对照多，有显著差异，结荚数较对照多，有极显著差异。以上表明，仅保留下部节位的小花对开花数不能造成显著影响，而保留中、上部的小花可以显著提高对应节位的小花数，且能提高对应节位的结荚数。

    处理1的单株荚数最少，低于对照，且差异极显著;花荚转化率、单荚粒数、单粒重与对照差異不明显，其单株产量最低，仅为6.62 g，差异极显著。处理2的单株荚数高于对照，差异不显著;花荚转化率极显著高于对照，单荚粒数和单粒重与对照差异不显著;单株产量较对照高，差异显著。处理3的单株荚数极显著低于对照，花荚转化率极显著高于对照，单荚粒数和单粒重与对照无显著差异，单株产量极显著高于对照。

    以上表明，仅保留下部节位的小花可提高相应节位的结荚数，但会阻碍单株荚数和产量的形成，导致产量极显著降低，且下部节位的花荚转化率并未因此提高;仅保留中部节位的小花可提高相应节位的小花数量，能提高中部节位的花荚转化率，显著提高单株产量;仅保留上部节位的小花可提高相应节位的小花数，能显著提高相应节位的花荚转化率，但会导致单株产量极显著降低。

    3 小结与讨论

    本研究中所有去除花序处理的节位，其花荚转化率均高于对照的相应节位，这表明降低蚕豆植株的小花密度能显著提高花荚转化率。Filippetti等认为蚕豆植株发生的花荚脱落可能与自身养分竞争调节有关，其目的是为了提高结实率[8]，本研究结果表明，一定程度的花荚脱落可提高花荚转化率，但小花过度脱落将导致结实率降低，进而影响产量形成。Thompson等的研究结果表明，结荚的节位数和荚数是蚕豆产量形成的关键[11]，这与本研究的结果一致，保证中部节位的养分供应可显著提高蚕豆产量，而上部和下部节位的小花无法形成足够的结荚，因此，保证中部节位小花的养分供应是蚕豆产量形成的关键。

    Spollen等的研究表明，大豆下部节位小花具有较强的竞争力，在养分供求矛盾突出时，优先获得养分[12]，但这与本研究结果不一致，本试验对照处理的中部节位小花表现出了更强的竞争力，其结荚数和花荚转化率均高于下部、上部节位。Filippetti等的研究表明，在温室条件下，蚕豆植株的花荚转化率可达50%～60%[8]，因此在保证中部小花养分供应的同时，优化蚕豆生长环境、平衡库-源比率也是提高蚕豆产量不可忽视的因素。

    参考文献：

    [1] Sahile S，Fininsa C，Sakhula P，et al.Evaluation of pathogenic isolates in Ethiopia for the control of chocolate spot in faba bean[J].African Crop Science Journal，2009（17）：187-197.

    [2] Basra A S，Randhawa LS.Quality improvement in field crops[M].New York：Food Products Press，2002.

    [3] Hendawey M，Younes A.Biochemical evaluation of some faba bean cultivars under rainfed conditions at El-Sheikh Zuwayid[J].Annals of Agricultural Science，2013，58：183-193.

    [4] Jensen E S，Peoples M B.Faba bean in cropping systems[J].Field Crops Research，2010，115：203-216.

    [5] Rebaa F，Abid G，Aouida M，et al.Genetic variability in Tunisian populations of faba bean （Vicia faba L.var.major） assessed by morphological and SSR markers[J].Physiology and Molecular Biology of Plants，2017（23）：397-409.

    [6] Singh A K，Bharati R，Manibhushan N C，et al.An assessment of faba bean （Vicia faba L.） current status and future prospect[J].African Journal of Agricultural Research，2013（8）：6634-6641.

    [7] Mondal M.A study of source-sink relation in mungbean[M].Department of Crop Botany，Bangladesh Agricultural University，Mymensingh，Bangladesh，2007.

    [8] Filippetti A，Ricciardi L.Faba bean （Vicia faba L.） in Genetic improvement of vegetable crops[M].Oxford，UK：Pergamon Press，1993.

    [9] Somerville D.Honeybees in faba bean pollination[M].New South Wales Department of Agriculture，Orange，NSW，2002.

    [10]夏明忠，熊仿秋.改變源-库比率对蚕豆花荚脱落的影响[J].植物生理学报，1986（1）：20-23.

    [11]Thompson R，Taylor H.Yield components and cultivar，sowing date and density in field beans （Vicia faba）[J].Ann.Appl.Biol，1977，86：313-320.

    [12]Spollen W G，Wiebold W J，Glenn S.Effect of Altered Intraraceme Competition on Carbon14-Labeled Assimilate and Abscisic Acid in Soybean[J].Crop Science，1986，26（6）：1216-1219.

    （责任编辑：易 婧）

    收稿日期：2020-10-19

    基金项目：重庆市农发资金基础性科研项目（NKY-2020AC011）;国家食用豆产业技术体系（CARS-08-Z05）;重庆市特色杂粮创新示范团队（CQYC201903216）。

    作者简介：龙珏臣（1991—），男，重庆人，硕士，助理研究员，主要从事食用豆及大豆的育种、栽培、植保研究。E-mail：longjuechen@163.com。

    *为通信作者，E-mail：294143881@qq.com。