化学打顶对芝麻产量和品质的影响

吕丰娟,肖运萍,魏林根,汪瑞清,袁展汽,林洪鑫

(江西省农业科学院 土壤肥料与资源环境研究所/农业部长江中下游作物生理生态与耕作重点实验室，江西 南昌 330200)

化学打顶对芝麻产量和品质的影响

吕丰娟,肖运萍,魏林根,汪瑞清,袁展汽,林洪鑫

(江西省农业科学院 土壤肥料与资源环境研究所/农业部长江中下游作物生理生态与耕作重点实验室，江西 南昌 330200)

为筛选可替代人工打顶的植物生长调节剂，于芝麻播种后60 d进行人工打顶和化学打顶处理，研究了不同植物生长调节剂对芝麻产量和品质的影响。结果表明：人工打顶处理比不打顶处理增产5.65%；多效唑(PP333)对芝麻无增产效果，不能替代人工打顶；喷施三碘苯甲酸(TIBA)、矮壮素(CCC)、丁酰肼(B9)处理芝麻每蒴粒数、每蒴粒质量和粒壳比显著升高，秕子率显著降低，可促进芝麻增产，且TIBA、B9处理芝麻空梢长显著缩短；人工打顶和化学打顶对芝麻籽粒中粗脂肪、粗蛋白含量以及脂肪酸构成均无显著影响；人工打顶和TIBA处理导致芝麻素含量显著降低；CCC对芝麻素和芝麻林素含量均无显著影响；6-BA处理提高了芝麻林素含量；B9处理芝麻素、芝麻林素含量分别升高14.29%、17.38%。综上，B9对芝麻产量和品质的作用效果最为显著(增产12.72%)，最适宜芝麻化学打顶的推广。

芝麻； 植物生长调节剂； 化学打顶； 产量； 品质

芝麻起源于非洲热带地区，具有无限生长习性，但在我国气候条件下，其顶部的蕾、蒴果常因生育后期气温较低而无法正常生长发育，从而造成营养的无效消耗[1-2]。无限生长习性是限制芝麻产量提高的四大因素之一[3-4]，因此，抑制芝麻顶端优势对提高芝麻产量具有重要意义。

在烟草、棉花和蔬菜瓜果的生产中，通常采用人工打顶的方式来提高作物产量，改善作物品质[5-7]。人工打顶同样可提高芝麻的产量和品质，对芝麻生产尤为重要[8-11]。芝麻叶片在人工打顶后通过调节合适的气孔开度来调节蒸腾强度，使气体交换达到一个合理的阈值，从而有效提高植株的光能利用率和水分利用率[8]。同时，人工打顶能优化芝麻生长后期环境，调整植株营养分配方向，以减少无效消耗，防止早衰，从而有效地抑制芝麻空梢尖的形成，提高芝麻籽粒的灌浆速率、有效蒴果数、籽粒饱满度以及芝麻的商品等级[12-13]。此外，在不同生育时期进行人工打顶对芝麻生长发育影响不同。卫双铃等[9]研究发现，早期打顶(出苗后20、30、40 d)导致芝麻减产达39.1%～49.7%，后期打顶(出苗后50、70、80 d)则使产量提高5.4%～10.6%；而且，早期打顶有利于蛋白质形成和累积，后期打顶则有利于粗脂肪形成和积累。通过5 a 17点4个播期7个生育时期芝麻打顶试验研究发现，各播期均在接近空梢尖形成时打顶产量达到最高，增产9.8%～17.6%[12]。但由于人工打顶费时费工，且人工劳动成本不断增加，导致经济效益低下，不被农户接受。化学打顶即利用植物生长调节剂抑制或强制延缓作物顶尖生长，控制其无限生长习性，从而达到人工打顶的效果[14]。在对棉花的研究中发现，化学打顶效果与人工打顶相当甚至更优[14-15]。可见，化学打顶能在提高作物产量的同时，达到省工省时省成本的目的。目前有关芝麻化学打顶的研究鲜见报道，鉴于此，拟通过研究几种植物生长调节剂对芝麻产量和品质的影响，并与人工打顶进行对比分析，筛选可替代甚至优于人工打顶的植物生长调节剂，为芝麻化学打顶提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验设计

试验于2014年在江西省农业科学院园艺研究所进行，供试芝麻品种为赣芝5号。试验采用完全随机区组设计，设置不打顶(CK1)、人工打顶(CK2)、三碘苯甲酸(TIBA，100 mg/L)、矮壮素(CCC，100 ml/L)、多效唑(PP333，1 g/L)、6-苄氨基腺嘌呤(6-BA，1 mg/L)、丁酰肼(比久，B9，1 g/L)7个试验处理，重复3次，小区面积12 m2。试验于6月4日播种，人工打顶和化学打顶均于播种后60 d进行，人工打顶摘取顶部一叶一心，长度不超过2 cm。其他栽培管理措施参照一般芝麻大田栽培。

1.2 测定指标与方法

芝麻产量及相关性状：成熟期每小区随机连续选取10株芝麻，测量株高、空梢长、果轴长、单株蒴果数、单株产量；每小区随机取10个芝麻蒴果，测量并计算每蒴粒数、秕籽率、千粒质量、干粒质量、干壳质量以及粒壳比；于芝麻脱粒后称量小区芝麻产量并折算成最终产量。秕籽率是由10个芝麻蒴果中秕籽所占的比例计算而得。粒壳比是指10个芝麻蒴果的干粒质量与干壳质量的比值。

芝麻品质测试：每小区称取100 g芝麻籽粒，由郑州工业大学测定芝麻籽粒中蛋白质、脂肪、芝麻素和芝麻林素含量，以及芝麻油脂的脂肪酸组成。粗蛋白、粗脂肪含量分别参照GB/T 5512—2008、GB/T 14489.2—2008的方法进行，其含量均为干基含量，即干基含量=湿基含量/(1-水分含量)，其中湿基含量=(样品质量+烧瓶质量-烘后总质量)/ 样品质量×100%，水分含量=(样品质量+铝盒质量-烘后总质量)/样品质量×100%。芝麻种子中芝麻素和芝麻林素含量利用高效液相色谱参照NY/T 1595—2008的方法进行测定[16]，脂肪酸组成及其含量参照季怀锐等[17]的方法利用气相色谱进行测定。

1.3 数据处理

采用SPSS软件处理数据。

2 结果与分析

2.1 化学打顶对芝麻产量及产量性状的影响

由表1可见，与不打顶(CK1)相比，人工打顶(CK2)对芝麻株高、果轴长、单株蒴果数以及千粒质量均无显著影响，但空梢长显著缩短，单株产量和实际产量有增加趋势，其中实际产量提高5.65%(P>0.05)。与对照(CK1、CK2)相比，喷施TIBA后，芝麻株高、单株蒴果数、千粒质量和单株产量均无显著变化；芝麻果轴长和空梢长较CK1显著缩短，且空梢长较CK2显著增加；产量仅比CK1提高3.72%，但低于CK2。喷施CCC、PP333，仅芝麻空梢长较人工打顶(CK2)显著增加，其他指标均与CK1、CK2无显著差异，喷施CCC后产量与人工打顶基本持平，而喷施PP333处理产量则稍有降低。6-BA处理下芝麻的空梢长显著短于CK1，但显著长于CK2，其他指标无显著差异，产量与人工打顶(CK2)持平。B9处理的芝麻空梢长介于CK1与CK2之间；千粒质量高于CK1、CK2(P>0.05)；单株产量与CK2差异不显著，但显著高于CK1；最终芝麻产量比CK1显著增加12.72%(P<0.05)，比CK2增加6.69%(P>0.05)，增产效果最优。

表1 化学打顶对芝麻产量及产量性状的影响

注：同列不同小写字母表示在0.05水平上差异显著，下同。

2.2 化学打顶对芝麻蒴果性状的影响

由表2可知，与CK1相比，人工打顶和化学打顶均对芝麻的每蒴壳质量无显著影响。与对照(CK1、CK2)相比，除6-BA处理外，其他4种植物生长调节剂均显著增加芝麻的每蒴粒数，但人工打顶(CK2)与CK1间每蒴粒数无显著差异。与CK1相比，人工打顶(CK2)、PP333和6-BA处理对芝麻每蒴粒质量均无显著影响，但TIBA、CCC和B9处理使芝麻每蒴粒质量显著增加。不打顶(CK1)条件下，芝麻的粒壳比<1，而人工打顶(CK2)和化学打顶后粒壳比均>1；其中，TIBA、CCC和B9处理条件下芝麻粒壳比较CK1显著增加，但仅B9处理的芝麻粒壳比显著高于人工打顶(CK2)。与CK1相比，人工打顶(CK2)、6-BA、PP333处理对芝麻秕籽率无显著影响，但TIBA、CCC、B9处理均显著降低了芝麻的秕籽率，使芝麻籽粒饱满度提高。

表2 化学打顶对芝麻蒴果的影响

2.3 化学打顶对芝麻籽粒主要成分含量的影响

由表3可见，与对照(CK1)相比，人工打顶和化学打顶对芝麻籽粒中粗蛋白和粗脂肪含量影响均较小，且化学打顶与人工打顶间差异不显著。与对照(CK1)相比，人工打顶和TIBA处理下芝麻籽粒的芝麻素含量均显著降低，降幅达12%以上；喷施B9处理芝麻素含量显著增加，比对照(CK1、CK2)分别提高14.29%、31.19%；CCC、PP333、6-BA处理的芝麻素含量与CK1无显著差异，但分别显著高于人工打顶处理(CK2)12.23%、19.02%、16.40%。与对照(CK1)相比，人工打顶、TIBA和CCC处理下芝麻籽粒的芝麻林素含量无明显变化，而PP333、6-BA、B9处理显著增加15.94%～20.21%。

表3 化学打顶对芝麻籽粒主要成分含量的影响

2.4 化学打顶对芝麻油脂肪酸组成的影响

芝麻油磷脂甲酯化后经气相色谱分析(表4)可知，芝麻油的脂肪酸由硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈酸、棕榈油酸、花生酸、山嵛酸和木焦油酸组成。人工打顶和化学打顶对芝麻油的脂肪酸组分和含量均无显著影响。

表4 化学打顶对芝麻油主要脂肪酸含量的影响 %

3 结论与讨论

3.1 人工打顶对芝麻产量和品质的影响

芝麻具有无限生长习性，在发育后期会形成一段空梢尖，消耗养分，限制芝麻产量提高和品质改善[3-4]，因此，打顶是芝麻高产栽培的关键技术之一。鉴于打顶时期选择的重要性，前人已进行了不同品种、不同地点、不同播种期以及不同打顶时期的试验，研究均表明盛花期后进行人工打顶可促进芝麻显著增产[9-13]。故本研究选择对芝麻具有显著增产效果的盛花期后(即播种后60 d)进行打顶，通过比较人工打顶和化学打顶对芝麻产量和品质的影响，以找到可以替代人工打顶的植物生长调节剂。

本研究结果表明，人工打顶导致芝麻空梢长显著缩短，籽粒中芝麻素含量显著降低，但对其他指标的影响相对较小，与前人研究结果[9-13]不太一致。这可能与数据分析有关，前人研究未对数据进行方差分析，仅仅粗略分析了人工打顶的影响趋势。在本研究中，人工打顶同样有增加千粒质量、每蒴粒数、粒壳比、单株产量，降低秕籽率的趋势(P>0.05)，最终使得产量比对照(CK1，不打顶)提高5.65%。因此，从这个角度看，人工打顶的确可以促进芝麻中光合产物由壳到籽粒的转运，有利于芝麻产量的提高，只是这个幅度未达到统计学差异。

尽管人工打顶对芝麻籽粒中粗脂肪、粗蛋白、芝麻林素含量以及脂肪酸组分无显著影响，但芝麻籽粒中芝麻素含量显著降低12.88%，说明人工打顶不但不能改善芝麻品质，反而降低了芝麻品质。这一结果与前人研究中早期打顶有利于提高芝麻种子的蛋白质含量，后期打顶有利于粗脂肪的形成和积累不一致[9]。其原因值得进一步研究。总之，本研究结果表明，人工打顶可以提高芝麻产量，但不利于芝麻品质的改善。

3.2 化学打顶对芝麻产量的影响

芝麻具有无限生长习性的原因是顶端优势，即植物顶端抑制侧芽生长的现象，这也是在生产中采取人工打顶的原因所在。但是，人工打顶会对作物造成人为损伤，而且费时费工，不利于作物的轻简高效栽培。目前关于顶端优势的研究有多种假说，但有一点相同，即植物生长调节剂在抑制侧芽的生长中起到直接或间接的作用[18-19]。因此，利用植物生长调节剂抑制作物顶尖生长，控制其无限生长习性，可充分利用植物自身生长特点，达到既高产又高效的效果。

与不打顶(CK1)和人工打顶(CK2)相比，本研究所选取的几种植物生长调节剂中，PP333尽管可使芝麻的每蒴粒数显著增加，但由于芝麻籽粒的秕籽率变化不明显，且千粒质量稍有降低，最终导致产量与CK1相比无明显增加，且低于CK2。此外，喷施PP333后，芝麻的空梢长与CK1相比无显著变化，没有起到化学打顶的效果。因此，PP333不能替代人工打顶。

从芝麻产量及产量相关指标来看，其他4种植物生长调节剂(TIBA、CCC、6-BA、B9)均有利于芝麻产量的提高，其较不打顶(CK1)的增产幅度与人工打顶处理相当甚至更大，因此可以替代人工打顶。其中，B9可显著促进芝麻增产，较不打顶增产幅度达12.72%，较人工打顶增产达6.69%，增产效果最优。喷施TIBA、CCC、B9后，芝麻每蒴粒数、粒质量和粒壳比均显著升高，且TIBA、B9处理空梢尖显著缩短，说明TIBA、B9 2种处理均限制了芝麻空梢尖形成所需的营养消耗，有利于营养元素和光合产物由空梢长转移用于下部芝麻的生长发育，并进一步促进光合产物由果壳向芝麻籽粒的转移分配，从而有利于芝麻籽粒的灌浆和发育，降低秕籽率，使芝麻每蒴粒数、粒质量和粒壳比增加，最终促进芝麻增产。

3.3 化学打顶对芝麻品质的影响

芝麻籽粒富含油分和蛋白质，平均含油量在55%左右，且其中不饱和脂肪酸高达85%，素有“油料皇后”之美誉[16,20]。芝麻籽粒的含油量和脂肪酸组成是决定芝麻油脂品质的最重要因素。本研究发现，不论是人工打顶还是化学打顶，均对芝麻种子中的粗脂肪含量、粗蛋白含量以及脂肪酸组成无显著影响，说明这几种打顶方式不会对芝麻种子的主要成分造成影响。这与前人研究中后期打顶有利于粗脂肪形成和累积[9]不同，有待进一步验证分析。

芝麻素和芝麻林素是芝麻籽粒中2种主要的木酚素，具有抗氧化、降低胆固醇、抗高血压、保护肝脏及抑制乳癌和皮肤癌等功能[16,21-24]。本研究中，芝麻素、芝麻林素含量对植物生长调节剂的响应较为敏感。其中，与不打顶(CK1)相比，TIBA处理显著降低了芝麻种子中芝麻素含量，对芝麻林素含量无影响；CCC对芝麻素和芝麻林素含量均无显著影响；PP333和6-BA处理均对芝麻素含量无显著影响，但使芝麻林素含量显著升高；B9处理芝麻中芝麻素、芝麻林素含量均显著升高，比不打顶(CK1)分别升高14.29%、17.38%。可见，除TIBA和CCC外，PP333、6-BA、B9均提高了芝麻籽粒中芝麻素或芝麻林素的含量，对芝麻品质有所改善。因此，化学打顶能在提高芝麻产量的基础上，改善芝麻品质，比人工打顶更为优越。

综合芝麻产量和品质的多个指标，本研究认为，与不打顶(CK1)相比，PP333对芝麻无增产效果，TIBA处理后芝麻种子中芝麻素含量显著降低，两者均不能替代人工打顶；CCC、6-BA和B9三种植物生长调节剂可替代人工打顶。在这3种植物生长调节剂中，B9处理后芝麻增产达12.72%，且芝麻素和芝麻林素含量也分别增加14.29%、17.38%，化学打顶效果最优，且价格低廉，最适宜芝麻化学打顶的推广。下一步拟开展B9对芝麻生长的调控机制研究，从生理生化指标上揭示B9对芝麻化学打顶的意义所在，为芝麻化学打顶提供理论依据。

致谢：感谢郑州工业大学汪学德教授对本试验中芝麻籽粒品质测定的帮助！

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Preliminary Effect of Chemical Detopping on Yield and Quality of Sesame(SesamumindicumL.)

LÜ Fengjuan,XIAO Yunping,WEI Lin’gen,WANG Ruiqing,YUAN Zhanqi,LIN Hongxin

(Soil and Fertilizer & Resources and Environment Institute,Jiangxi Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Farming System for the Middle and Lower Reaches of Yangtze River, Ministry of Agriculture,Nanchang 330200,China)

To seek the suitable plant hormone for artificial topping,artificial and chemical topping were conducted,and the effects 5 plant hormones on sesame yield and seed quality were analyzed at 60 d after planting.The results showed that artificial topping increased sesame yield by 5.65% compared with the treatment without detopping.Paclobutrazol(PP333) had little effect on sesame yield,therefore it couldn’t replace artificial detopping.After the spraying of triiodobenzoic acid(TIBA),chlormequat chloride(CCC) or daminozide(B9),the blighted seed rate(BSR) significantly decreased,seeds per capsule(SPC),seeds weight per capsule(SWPC) and ratio of seed weight to shell weight per capsule(RSS)significantly increased,which could promote the improvement of the yield;in addition,the plant top length(PTL) significantly decreased under the treatment of TIBA and B9.Both artificial and chemical detopping had no significant effect on crude protein,crude fat and fatty acid composition in sesame oil.Artificial detopping and TIBA significantly decreased sesamin content,CCC had no significant effect on sesamin and sesamolin content,while 6-BA increased sesamolin content,and B9 increased the contents of sesamin and sesamolin by 14.29%,17.38% respectively.In a word,B9 could significantly increased both sesame yield(12.72% higher than the treatment without detopping) and quality. Therefore,B9 was the most suitable plant hormone for chemical detopping.

sesame(SesamumindicumL.); plant hormone; chemical topping; yield; quality

2016-03-28

国家现代农业产业技术体系建设项目(CARS-15); 江西省农业科学院创新基金博士启动项目(2013CBS004)

吕丰娟(1984-)，女，山东泰安人，助理研究员，博士，主要从事芝麻耕作与栽培研究。E-mail:fengjuanlv@126.com

S565.3

A

1004-3268(2016)10-0010-05