蘇一諾，苗陽陽，彭芳華，曲善民

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，大慶 163319）

紫花苜蓿（Medicago sativa L.）原名：紫苜蓿，又名苜蓿，為多年生的優(yōu)質(zhì)牧草，歐亞大陸和世界各國廣泛種植為飼料與牧草。紫花苜蓿莖葉柔嫩鮮美，不論青飼、青貯、調(diào)制青干草、加工草粉、用于配合飼料或混合飼料，各類畜禽都最喜食，也是養(yǎng)牛及養(yǎng)禽業(yè)首選青飼料，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值在不斷提高[1]。隨著紫花苜蓿的需求量越來越大，促使種植面積、種植年限、草種用量大幅提升。紫花苜蓿連作問題顯現(xiàn)出來，連作障礙成為限制紫花苜蓿發(fā)展的關(guān)鍵因素，連作障礙是指連續(xù)在同一土壤上栽培同種作物或近緣作物引起的作物生長發(fā)育異常[2-3]。一般表現(xiàn)為生長發(fā)育遲緩，產(chǎn)量、品質(zhì)下降，極端情況下，抗逆性減弱，局部死苗，多數(shù)受害植物根系發(fā)生褐變、分枝節(jié)間數(shù)減少，酶活力下降，抗氧化活性減弱，分布范圍狹小，導(dǎo)致土壤通透性降低，吸收水分、養(yǎng)分的能力下降[4]。如何緩解或克服連作障礙，提高苜蓿生產(chǎn)性能，是當(dāng)前牧草業(yè)急需解決的問題。

烯效唑（S3307）是一種高效、光譜的植物生長調(diào)節(jié)劑，是赤霉素合成抑制劑[5]。能有效的抑制植物細(xì)胞生長，控制著植株矮化，節(jié)間縮短變粗，有良好的抑菌作用，能提高作物酶活性及葉綠素含量，增強(qiáng)抗逆性和抗倒伏能力，土壤中藥物殘留量較小[6-7]。劉國寧[8]表示葉面噴施S3307 對(duì)紅小豆POD、SOD 和CAT活性顯著增強(qiáng)，MDA 含量顯著降低，單株粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量及籽粒產(chǎn)量均顯著增加。胡啟國[9]表示S3307能延緩地上部生長，減少蔓長和莖葉質(zhì)量，降低地上部能耗，有利于建立合理的密度群體，提高光合效率，達(dá)到增產(chǎn)的目的。在S3307 葉噴苜蓿方面的研究相對(duì)較少，因此，實(shí)驗(yàn)通過S3307 葉噴外援干擾紫花苜蓿分枝期，一是通過非連作的種植檢測連作土壤種植紫花苜蓿的狀況，體現(xiàn)連作障礙的防治意義；二是檢測S3307 對(duì)紫花苜蓿的影響，摸索出S3307 葉噴最適宜的濃度，有利于在生產(chǎn)上提高紫花苜蓿的產(chǎn)量和質(zhì)量，最終目的是實(shí)現(xiàn)緩解連作障礙，為今后牧草業(yè)在生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試苜蓿：試驗(yàn)所用紫花苜蓿品種為龍牧801，由黑龍江省畜牧研究所李紅研究員、柴鳳久研究員提供。

供試土壤：來自黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院草業(yè)科學(xué)專業(yè)紫花苜蓿試驗(yàn)田（連作土壤）及禾本科試驗(yàn)田（非連作土壤）。試驗(yàn)田地理位置為北緯46°55′，東經(jīng)125°15′，地處北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，受蒙古內(nèi)陸冷空氣和海洋暖流季風(fēng)的影響，總體特點(diǎn)是冬季寒冷有雪；春秋季風(fēng)多；全年無霜期較短；雨熱同季，有利于農(nóng)作物和牧草生長。連作7 年苜蓿土壤理化性質(zhì)：pH 值為7.46，有機(jī)質(zhì)為40.82 g·kg-1，全氮4.04 g·kg-1，全磷0.38 g·kg-1，全鉀8.45 g·kg-1，堿解氮173.83 mg·kg-1，速效磷8.15 mg·kg-1，速效鉀129.20 mg·kg-1。非連作壤理化性質(zhì)：pH 值為7.75，有機(jī)質(zhì)為35.52 g·kg-1，全氮2.82 g·kg-1，全磷0.28 g·kg-1，全鉀8.88 g·kg-1，堿解氮129.50 mg·kg-1，速效磷7.28 mg·kg-1，速效鉀184.32 mg·kg-1。

烯效唑（S3307）由原黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院馮乃杰教授、鄭殿峰教授提供。

1.2 試驗(yàn)方法

S3307 濃度設(shè)置：濃度為稀釋0（清水作為CK）、5、10、20、40 mg·L-1。

苜蓿幼苗的培養(yǎng)：試驗(yàn)在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)草業(yè)資源實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。選取籽粒飽滿、表面完好的紫花苜蓿種子，用0.1% HgCl2溶液消毒5～8 min，自來水沖洗3～4 次，分為5 組，每組為120 粒，將種子放入鋪好濾紙培養(yǎng)皿中，編號(hào)為1、2、3、4、5。在試驗(yàn)盆中（40 cm×30 cm）進(jìn)行播種，種子總數(shù)為120 粒，每盆播種40 粒，每行10 粒，3 個(gè)重復(fù)，共4 行。待苜蓿分枝期進(jìn)行不同濃度葉部均勻噴施S3307。噴施時(shí)間為上午9 時(shí)前，下午4 時(shí)后，無風(fēng)無雨天，間隔5～7 d進(jìn)行一次補(bǔ)噴。在現(xiàn)蕾期期對(duì)生長在連作和非連作土上種植的苜蓿進(jìn)行取樣測定各指標(biāo)。

1.3 測定指標(biāo)與方法

形態(tài)指標(biāo)測定：每處理濃度隨機(jī)選取3 株苜蓿進(jìn)行株高、主根長、分枝數(shù)、節(jié)間數(shù)的測定。每處理濃度隨機(jī)選取10 株苜蓿，稱量鮮重和干重（烘箱中105 ℃殺青20 min，爾后80 ℃烘干至恒重）[10]。以上數(shù)據(jù)均為測定三個(gè)重復(fù)。

生理指標(biāo)測量：過氧化物酶（POD）活性測定-愈創(chuàng)木酚法[11]，超氧化物歧化酶（SOD）活性測定-氮藍(lán)四唑法[12]，丙二醛（MDA）含量的測定-TBA 法[13]，可溶性糖含量的測定-蒽酮法[14]，脯氨酸含量的測定-酸性茚三酮比色法[15]，葉綠素含量的測定-SPAD-502 葉綠素儀[16]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel2013 和SPSS17.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，Origin 9.1 軟件進(jìn)行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度S3307 溶液對(duì)紫花苜蓿生物學(xué)指標(biāo)的影響

2.1.1 對(duì)株高和主根長的影響

在非連作和連作土壤上種植的紫花苜蓿，經(jīng)不同濃度S3307 處理后，如圖1 所示，株高不同變化。非連作和連作土壤處理中，噴施S3307 株高均有降低的表現(xiàn)。非連作中處理濃度20、40 mg·L-1均顯著低于CK（P＜0.05）。連作中處理濃度5、20、40 mg·L-1均顯著低于CK（P＜0.05），綜上來看S3307 最適濃度具有延緩株高降低的作用。

經(jīng)S3307 處理之后，主根長有不同程度的變化，適宜濃度主要表現(xiàn)根系增長。如圖2 所示，非連作處理濃度10、20 mg·L-1顯著高于CK（P＜0.05），提高范圍在20%～44%。連作各處理濃度均高于CK（P＜0.05），20 mg·L-1最為顯著為最佳，綜上來看S3307 最適濃度具有促進(jìn)根系增長的作用。

圖2 S3307 對(duì)主根長的影響Fig.2 Influence of S3307 on the main root length

2.1.2 對(duì)苜蓿分枝數(shù)與節(jié)間數(shù)影響

經(jīng)不同濃度S3307 處理之后，非連作和連作土種植紫花苜蓿宏觀生物學(xué)指標(biāo)（分枝數(shù)），如圖3 所示，非連作不同濃度處理之后分枝有增加的趨勢(shì)，但與CK 相比不顯著（P＞0.05），連作中濃度為10、20 mg·L-1均高于CK（P＜0.05）。

不同處理對(duì)苜蓿節(jié)間的影響不同，如圖4 所示，非連作濃度為20 mg·L-1與CK 相比差異顯著（P＜0.05），其他處理均無顯著變化。連作濃度為10、20 mg·L-1均高于CK（P＜0.05），其他處理均無顯著變化。

圖3 S3307 對(duì)分枝數(shù)的影響Fig.3 Influence of S3307 on number of branches

圖4 S3307 對(duì)節(jié)間數(shù)的影響Fig.4 Influence of S3307 on number of internodes

2.1.3 對(duì)苜蓿全株生物量影響（鮮重、干重）

經(jīng)不同濃度S3307 處理之后，對(duì)苜蓿鮮重有不同的變化，如圖5 所示，非連作處理濃度均高于CK（P＜0.05），提高范圍7%～40%。連作處理濃度5、10、20 mg·L-1均高于CK（P＜0.05），提高范圍47%～78%。綜上來看濃度在20 mg·L-1最佳，對(duì)鮮重影響最大。

在全株鮮重烘干之后，水分含量蒸發(fā)，變?yōu)楦晌镔|(zhì)。如圖6 所示，非連作處理濃度均高于CK（P＜0.05），提高范圍22%～99%。連作處理濃度5、10、20 mg·L-1均高于CK（P＜0.05），提高范圍44%～116%，綜上來看濃度在20 mg·L-1最佳，對(duì)干重影響最大。

圖5 S3307 對(duì)分枝數(shù)的影響Fig.5 Influence of S3307 on number of branches

圖6 S3307 對(duì)節(jié)間數(shù)的影響Fig.6 Influence of S3307 on number of internodes

2.2 不同濃度S3307 對(duì)紫花苜蓿生理指標(biāo)的影響

2.2.1 對(duì)苜蓿根、葉過氧化物酶（POD）活性影響

在非連作和連作土壤上種植的紫花苜蓿，經(jīng)不同濃度S3307 處理之后，檢測苜蓿根系POD 活性，如圖7所示，非連作及連作處理都具有增高POD 活性的趨勢(shì)。

圖7 S3307 對(duì)根POD 活性的影響Fig.7 Influence of S3307 on root POD activity

檢測苜蓿葉中POD 活性，S3307 各濃度處理苜蓿葉中POD 活性影響不同，如圖8 所示，非連作各濃度均高于CK（P＜0.05），20 mg·L-1處理為效果最佳。連作濃度5、10、20mg·L-1都顯著高于CK（P＜0.05）。綜上觀察S3307 具有可促進(jìn)POD 活性的影響。

圖8 S3307 對(duì)葉POD 活性的影響Fig.8 Influence of S3307 on leaf POD activity

2.2.2 對(duì)苜蓿根、葉超氧化物歧化酶（SOD 活性）影響

在非連作和連作土壤上種植的紫花苜蓿，經(jīng)不同濃度S3307 處理之后，檢測苜蓿根系SOD 活性，如圖9 所示，非連作濃度為20 mg·L-1顯著高于CK（P＜0.05），其他處理均低于CK。連作濃度為10、20 mg·L-1顯著高于CK（P＜0.05），其他處理均有下降趨勢(shì)。

圖9 S3307 對(duì)根SOD 活性的影響Fig.9 Influence of S3307 on root SOD activity

檢測苜蓿葉中SOD 活性，如圖10 所示，觀察非連作濃度為20 mg·L-1顯著高于CK（P＜0.05），5、10 mg·L-1與CK 相比無明顯差異（P＞0.05），40 mg·L-1則呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。連作經(jīng)S3307 各濃度處理葉中SOD 活性都呈現(xiàn)降低，說明S3307 沒有提高葉中SOD 活性。

圖10 S3307 對(duì)葉SOD 活性的影響Fig.10 Influence of S3307 on leaf SOD activity

2.2.3 對(duì)苜蓿根、葉丙二醛（MDA）含量影響

經(jīng)不同濃度S3307 處理之后，檢測苜蓿根中MDA 活性，MDA 含量越高，苜蓿的抗逆性越差，受害程度越高，反之，MDA 含量越低，抗逆性越強(qiáng)，受害程度越小。

如圖11 所示，觀察非連作濃度為10、20 mg·L-1顯著低于CK（P＜0.05），5 mg·L-1無明顯變化，40 mg·L-1則升高。連作10、20 mg·L-1顯著低于CK（P＜0.05），5 mg·L-1和40 mg·L-1都有增加MDA 的表現(xiàn)。

圖11 S3307 對(duì)根丙二醛含量影響Fig.11 Influence of S3307 on root malondialdehyde content

如圖12 所示，檢測葉中MDA 含量，非連作和連作都是10、20 mg·L-1顯著低于CK（P＜0.05），5 mg·L-1在連作中顯著低于CK（P＜0.05），其他濃度均無明顯變化，個(gè)別的還有上升趨勢(shì)。綜上觀察苜蓿的根個(gè)葉發(fā)現(xiàn)，S3307 在濃度為10、20 mg·L-1能有效降低MDA 含量，增加苜蓿的抗逆性。

圖12 S3307 對(duì)葉丙二醛含量影響Fig.12 Influence of S3307 on leaf malondialdehyde content

2.2.4 對(duì)苜蓿根、葉可溶性糖含量影響

經(jīng)不同濃度S3307 處理之后，檢測根系中可溶性糖含量，如圖13 所示，非連作和連作在各濃度處理之后糖含量均增加，與CK 相比差異顯著（P＜0.05），濃度在20 mg·L-1效果最佳糖含量最高。

圖13 S3307 對(duì)根可溶性糖含量影響Fig.13 Influence of S3307 on root soluble sugar content

檢測葉中可溶性糖含量，如圖14 所示，非連作和連作各濃度均有增高糖含量的表現(xiàn)，與CK 相比差異顯著（P＜0.05），濃度在20 mg·L-1效果最佳，可溶性糖含量上升最快。

2.2.5 對(duì)苜蓿根、葉脯氨酸含量影響

經(jīng)不同濃度S3307 處理之后，檢測根系脯氨酸含量，如圖15 所示，非連作各濃度均有增高的表現(xiàn)，與CK 相比差異顯著（P＜0.05），濃度為10 mg·L-1和20 mg·L-1脯氨酸含量最高為最佳，連作在10 mg·L-1和20 mg·L-1與CK 相比差異顯著（P＜0.05），其余濃度無顯著變化，個(gè)別的還有降低。

圖14 S3307 對(duì)葉可溶性糖含量影響Fig.14 Influence of S3307 on leaf soluble sugar content

圖15 S3077 對(duì)根中脯氨酸含量影響Fig.15 Influence of S3307 on proline content in roots

檢測葉中脯氨酸含量，如圖16 所示，非連作濃度在10 mg·L-1和20 mg·L-1與CK 相比差異顯著（P＜0.05），連作濃度為10、20、40 mg·L-1與CK 相比差異顯著（P＜0.05）。

圖16 S3307 對(duì)葉中脯氨酸含量影響Fig.16 Influence of S3307 on proline content in leaves

2.2.6 對(duì)苜蓿葉綠素SPAD 影響

經(jīng)不同濃度S3307 處理之后，檢測苜蓿葉綠素SPAD 值，如圖17 所示，非連作濃度在5、10、20 mg·L-1與CK 相比差異顯著（P＜0.05），提高范圍在10%～13%。連作在各濃度葉綠素均有高于CK 的表現(xiàn)，與K 相比差異顯著（P＜0.05），提高范圍在11%～22%。綜上觀察S3307 處理之后濃度為20 mg·L-1葉綠素含量最高為最佳濃度。

圖17 S3307 對(duì)SPAD 值影響Fig.17 Influence of S3307 on SPAD values

3 討論

連作障礙是當(dāng)前影響紫花苜蓿生長發(fā)育的技術(shù)型難題，直接關(guān)系到整個(gè)牧草業(yè)的發(fā)展。連作年限越長，對(duì)苜蓿的破壞越大，苜蓿表現(xiàn)為植株矮小、葉片散落、根系腐爛、草品質(zhì)降低等[4]。近年來解決連作障礙的方式有很多，最初多以輪作、間種套作、改良抗性品種、土壤消毒等方式來緩解或克服連作，但是紫花苜蓿因品種的特殊，輪作和套作方式不適用，再有改良年限過長，影響經(jīng)濟(jì)價(jià)值，抗性品種應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)在還不是很完善，推廣應(yīng)用起來難度較大，土壤消毒成本增加，而且藥物殘留可能性較大[17]?，F(xiàn)在隨著時(shí)代的發(fā)展，植物生長調(diào)節(jié)劑是提高植物生長發(fā)育的一種新興方式，國外對(duì)植物生長調(diào)節(jié)劑的研究都已取得重大進(jìn)展，對(duì)其結(jié)構(gòu)、生物合成與代謝途徑、生理作用及機(jī)制都有清楚的認(rèn)識(shí)，可以有效地在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用[18]。國內(nèi)現(xiàn)在也比較熱衷于這種方式來處理植物，一些植物的應(yīng)用已經(jīng)有較好效果，但關(guān)于植物生長調(diào)節(jié)劑在苜蓿連作方面應(yīng)用的試驗(yàn)研究報(bào)道相對(duì)較少。S3307 具有高效、光譜的調(diào)節(jié)作用，能殺菌和抑制雜草生長，具有控制營養(yǎng)生長，抑制細(xì)胞伸長、縮短節(jié)間、矮化植株，促進(jìn)側(cè)芽生長和花芽形成，增進(jìn)抗逆性的作用[8]。因此試驗(yàn)噴施不同濃度烯效唑（S3307）來檢測生物學(xué)指標(biāo)及生理指標(biāo)，觀察是否具有抗連作的效果，為紫花苜蓿的產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供幫助。

研究發(fā)現(xiàn)非連作及連作條件下的紫花苜蓿施用不同濃度S3307，在10、20 mg·L-1各項(xiàng)指標(biāo)均高于其他處理，特別是濃度在20 mg·L-1時(shí)，有效的降低植株的高度，增加了全株生物量，提高了POD、SOD、脯氨酸、可溶性糖含量，增加了葉綠素的含量，同事降低了MDA 含量，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了最佳狀態(tài)。噴施烯效唑可以抑制作物體內(nèi)赤霉素的合成，從而控制植株的伸長生長。烯效唑降低MDA 含量之后，刺激植物活性氧清除酶系統(tǒng)中POD、SOD 升高，烯效唑?qū)θ~綠素增加作用主要是通過調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂素進(jìn)而提高持綠基因SGR2 的表達(dá)，抑制葉綠素的消褪[19]。葉綠素含量增加，同時(shí)也促進(jìn)糖含量的上升。黃玉蘭表示烯效唑處理可以通過調(diào)控內(nèi)源激素合成途徑和葉綠素合成過程中的關(guān)鍵酶，提高葉綠素含量和凈光合速率，從而增加生物量的積累，進(jìn)而提高植物的抗逆作用[20]。倪皖莉表示烯效唑促進(jìn)根的生長，能提高花生的單株莢果重、單株果仁重，對(duì)可溶性糖積累有明顯促進(jìn)作用，增強(qiáng)葉片光合作用，提高SOD、POD活性，降低MDA 積累[21]。綜合前人實(shí)驗(yàn)研究與試驗(yàn)有相似之處。但試驗(yàn)為盆栽條件下紫花苜蓿的初探，大田條件下仍須做更深入的研究。

4 結(jié)論

紫花苜蓿通過葉面噴施S3307，在濃度為20 mg·L-1處理之后，有效的降低植株的高度，增加了全株生物量，提高了POD、SOD、脯氨酸、可溶性糖含量，增加了葉綠素的含量，同事降低了MDA 含量，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了最佳狀態(tài)，濃度為10 mg·L-1次之，苜蓿生長發(fā)育表現(xiàn)良好，抗連作逆境效應(yīng)明顯，可達(dá)到理想的預(yù)期調(diào)控成效。