不同春化時間對蠶豆生長和開花的影響

薛晨晨，葉松青，張炯,2，袁星星*，陳新*，王學(xué)軍，吳春芳

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟作物研究所，江蘇 南京 210014； 2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210095； 3.江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 如皋 226541)

大多數(shù)越冬作物需要在種子或者植株生長過程中經(jīng)歷春化階段[1-3]，否則無法實現(xiàn)開花或者需要漫長的時間才能開花。蠶豆也是春化作物，全國各地均有栽培，尤以長江以南種植較多，江浙是蠶豆種植的主要區(qū)域，中國是世界蠶豆的主要生產(chǎn)國和出口國[4]。傳統(tǒng)的蠶豆栽培是在農(nóng)歷霜降之后播種，植株經(jīng)歷冬天的自然低溫春化，在來年春天開花結(jié)莢[2-3]。而為了取得更高的經(jīng)濟效益，增加農(nóng)民的收入，同時也滿足市場對鮮食蠶豆的需求，現(xiàn)在農(nóng)戶在8月后就開始播種，因此蠶豆苗就必須經(jīng)過人工低溫春化處理后才能種植。溫度會對蠶豆的生長過程產(chǎn)生重要的影響[5]。低溫處理能縮短蠶豆出苗到開花的時間，加快蠶豆開花進程，促進植株從營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)變成生殖生長[1]。國內(nèi)外對小麥、十字花科作物、牧草、草莓、大蒜和擬南芥等越冬栽培作物開展了一定的春化研究[6-12]，對蠶豆的研究還十分有限。本研究通過對蠶豆品種蘇蠶8號低溫春化時間進行試驗和摸索，分析低溫處理不同時間后蠶豆植株生長速度、開花習(xí)性和分枝習(xí)性的變化，對進一步了解蠶豆春化習(xí)性、完善蠶豆品種栽培新模式提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為蠶豆品種蘇蠶8號。

1.2 方法

1.2.1 浸種

選取當年新采收的蠶豆種子，大小一致，表面無病蟲害現(xiàn)象，種子飽滿。將蠶豆種子放于常溫水中，室溫下浸泡24 h，選擇浸泡充分的種子開展下一步試驗。

1.2.2 催芽

清水淘洗浸泡后的種子，將種粒裝入雙層種植托盤中，蓋上雙層紗布，催芽溫度為25 ℃，催芽時經(jīng)常噴水保持紗布濕潤，每天用清水洗去蠶豆表面有機質(zhì)以防止種芽腐爛。催芽5 d后，大部分種粒出芽且芽長在1 cm左右，開始進行春化處理。

1.2.3 春化處理

春化處理在4 ℃低溫環(huán)境中進行，采用16 h/8 h光暗處理，每天定期觀察1～2次，保持濕潤。對芽期蠶豆苗進行春化處理時間分別為0(C0)、3 d(C3)、6 d(C6)、9 d(C9)、12 d(C12)、15 d(C15)、18 d(C18)、21 d(C21)、24 d(C24)、27 d(C27)和30 d(C30)，共11個處理，處理后直接移栽。

1.2.4 移栽

在人工溫室里進行移栽，溫度控制為22～25 ℃，光暗條件為16 h/8 h，移栽進花盆中，每天定期觀察。從移栽開始計時，記錄蠶豆真葉生長、開花和分枝數(shù)數(shù)據(jù)。試驗記錄終止時間為移栽后55 d。

2 結(jié)果與分析

2.1 對葉片生長速度的影響

對不同春化處理下蠶豆植株生長速度進行統(tǒng)計試驗表明，春化后蠶豆植株的生長速度明顯增加(圖1)，整體表現(xiàn)為春化處理時間越長，植株真葉展開時間越短。低溫處理30 d后移栽的植株，從第1張真葉至第8張真葉展開的速度都明顯短于未經(jīng)過春化的植株。比較各處理的第8張葉片展開時間可以發(fā)現(xiàn)，隨著處理時間的不斷增加，對蠶豆植株生長速度的影響也不斷加強，蠶豆植株生長速度逐漸變快。相比春化前，春化處理21 d后生長速度呈顯著增加(表1)。

圖1 不同春化處理下蠶豆前8片真葉的生長情況

處理第8張真葉展開時間/dC024.7±3.6 aC322.0±0.6 abcC622.3±2.3 abcC923.0±2.9 abC1224.7±4.0 aC1521.6±3.1 abcC1824.5±1.0 aC2120.0±1.7 bcC2420.4±2.3 bcC2718.5±0.6 cC3018.4±0.6 c

注：同列數(shù)據(jù)后無相同小寫字母表示處理間差異顯著。表2～3同。

雖然所有低溫春化處理后蠶豆苗并未展開第1張真葉，但為了排除春化處理期內(nèi)時間造成的差異，比較蠶豆第1張真葉展開后到第8張真葉展開所需要的時間，結(jié)果表明，蠶豆植株生長的速度和苗期低溫處理的時間有明顯關(guān)系。低溫春化處理時間越長，植株葉片展開速度越快，未處理的蠶豆植株需要20 d以上；春化處理12 d以后生長速度明顯提高，少于20 d；在春化處理30 d后生長速度最快，只需要約17 d左右(圖2)。

圖2 不同春化處理時間對蠶豆真葉 展開速度的影響

2.2 對開花時間的影響

蠶豆開花需要經(jīng)歷春化過程，而春化時間的長短直接影響蠶豆開花率和開花的時間。本研究對不同春化處理后蠶豆植株開花習(xí)性和開花速度統(tǒng)計顯示(表2)，未春化處理的蠶豆植株在試驗結(jié)束前始終未開花，春化處理3 d后的植株只有個別出現(xiàn)開花現(xiàn)象，春化處理6 d和9 d的蠶豆植株有部分植株出現(xiàn)開花，開花率分別為60%和80%；而春化時間大于12 d后，全部的試驗材料都能開花。同時，隨著春化處理時間的變長，植株從移栽到開花的時間也逐漸變短。結(jié)果顯示，春化處理12 d就能顯著改變蠶豆植株的開花習(xí)性和提高開花速度。

表2 不同春化時間處理后蠶豆植株的開花時間

2.3 對分枝數(shù)的影響

蠶豆分枝數(shù)的多少直接影響蠶豆植株的產(chǎn)量。本研究對不同春化處理后蠶豆植株前期分枝習(xí)性開展調(diào)查，調(diào)查時間為移栽后55 d。統(tǒng)計結(jié)果顯示(表3)，隨著春化處理的時間變長，蠶豆分枝數(shù)明顯減少；蠶豆春化處理15 d后，植株生長過程中分枝數(shù)會明顯減少，與C0，C3和C6處理結(jié)果呈顯著差異。

表3 不同春化處理下蠶豆的分枝數(shù)

3 討論

低溫春化可促使蠶豆從營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)變成生殖生長，而春化處理時間長短是影響春化效果的主要因素[1]。蠶豆葉片的生長和分枝數(shù)的提高是營養(yǎng)生長的重要表現(xiàn)，而開花則是蠶豆生殖生長的開始。已有研究中蠶豆春化處理后的現(xiàn)象表現(xiàn)不一。有研究顯示，蠶豆分枝數(shù)會隨著春化時間的延長而表現(xiàn)出增加的趨勢[13]，這可能和蠶豆品種與統(tǒng)計時間有關(guān)。本研究室前期對多個來自全國不同地區(qū)的蠶豆品種進行試驗[14]，比較春化后分枝數(shù)的多少顯示，大多數(shù)品種在春化后都會減少分枝數(shù)，但個別品種或個別統(tǒng)計時期會顯現(xiàn)春化處理后分枝數(shù)多于非春化處理。而本研究對生長2個月的試驗結(jié)果分析顯示，隨著春化時間不斷增加，蠶豆植株的分枝數(shù)也逐漸減少。春化15 d后蠶豆植株的分枝數(shù)就明顯減少，與非春化蠶豆植株相比，呈顯著差異。

種植于嚴格的控溫條件下，未經(jīng)春化處理的蠶豆植株55 d內(nèi)都未出現(xiàn)開花現(xiàn)象；春化處理3～9 d的試驗顯示，雖有部分植株開花，但開花時間較長；春化處理12 d的結(jié)果顯示，試驗植株開花率達100%，且平均始花時間為29.75 d，這與陳江輝等[15]部分結(jié)果一致，但其文中顯示未春化蠶豆也能在38 d后開花，這可能與品種有關(guān)，或因大田環(huán)境的溫度不穩(wěn)定造成。本研究用的是嚴格的溫室控溫條件，直至試驗結(jié)束，都未見C0處理的蠶豆植株有開花的跡象。

雖然春化時間越長產(chǎn)生的春化效應(yīng)越強，但過多的春化處理有可能影響蠶豆植株的生長發(fā)育[2]，造成產(chǎn)量的減產(chǎn)。陳華等[16]從蠶豆植株的生理生化指標分析認為，春化的時間最好在14 d之內(nèi)，不宜超過21 d；從采收期，單株莢數(shù)和百粒鮮重進行分析，春化處理時間以20 d左右最好[17]。

本研究結(jié)果顯示，在嚴格的溫室控溫環(huán)境下，蠶豆在未經(jīng)低溫春化處理的情況下，營養(yǎng)生長較強，分枝數(shù)較多，葉片生長緩慢，且不出現(xiàn)開花跡象。而隨著低溫春化的時間逐漸增加，蠶豆植株葉片生長速度變快，分枝數(shù)減少，且開花時間逐漸變短。試驗發(fā)現(xiàn)，春化12 d后就能達到30 d內(nèi)快速開花，100%開花率和分枝數(shù)下降不明顯這3個有利結(jié)果，雖然隨后春化的時間越長促花效果越明顯，但營養(yǎng)生長期過短，分枝數(shù)變少會影響蠶豆的產(chǎn)量，同時春化處理周期過長會增加種植成本。因此，本研究建議蠶豆以低溫春化12 d左右為春化的最佳處理時間。