Effects of plant growth regulators on yield and related traits of continuous cropping soybean

Ji-dong YU; Chang-jun ZHOU; Zhong-kui GAO; Lan MA; Jian-ying LI; Yao-kun WU; Bing LIU; Na LI; Xiu-ying GONG

doi:10.19802/j.issn.1007-9084.2024019

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CHINESE JOURNAL OF OIL CROP SCIENCES ›› 2025, Vol. 47 ›› Issue (2) : 471-477. DOI: 10.19802/j.issn.1007-9084.2024019

Effects of plant growth regulators on yield and related traits of continuous cropping soybean

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Abstract

To improve quality and efficiency of continuous soybean cultivation through chemical control, effects of plant growth regulators on yield and traits of continuous cropping soybeans were studied. Nongqingdou 28 was used as material from 2022 to 2023. On the continuously 5-year-soybean planted experimental site, a randomized block design was conducted for plant growth regulators test. Six plant growth regulators were used, namely mepiquate chloride, uniconazole, chlormequat chloride, Yuhuangjin, Tontianbao, and Chitosan. They were sprayed during branching stage. Effects of different regulators were investigated on physiological characteristics, agronomic traits, yield, and quality of continuous cropping soybeans. Results showed that 4 growth regulators, including Tontianbao, Yuhuangjin, Uniconazole, and Chitosan, significantly increased yield, with an increase rate of 5.55% -10.3% in 2022, and 1.95% -11.59% in 2023 respectively. The increasing effects ranked in an order from high to low as Chitosan> Uniconazole> Yuhuangjin> Tontianbao. Additionally, the application of Tonianbao, Yuhuangjin, Uniconazole and Chitosan increased content of chlorophyll, soluble sugar, and soluble protein in soybeans, although reduced plant height. They also increased pods number per plant, grains number per plant, and hundred- grain weight.

Key words

plant growth regulator / continuous cropping soybean / agronomic characteristics / physiological characteristics / yield

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Ji-dong YU , Chang-jun ZHOU , Zhong-kui GAO , Lan MA , Jian-ying LI , Yao-kun WU , Bing LIU , Na LI , Xiu-ying GONG. Effects of plant growth regulators on yield and related traits of continuous cropping soybean[J]. CHINESE JOURNAL OF OIL CROP SCIENCES, 2025, 47(2): 471-477 https://doi.org/10.19802/j.issn.1007-9084.2024019

大豆是世界上主要的油料作物和高蛋白的粮饲兼用作物，在我国国民经济发展和世界粮油作物中占有重要地位^[1-3]。黑龙江省是我国大豆主产区，大豆种植面积约占全国大豆面积的42%，近年来，随着种植结构的调整，连作的种植方式成为影响黑龙江省北部地区大豆产量的重要制约因素。连作种植大豆后会出现土壤养分下降，病虫害增加，植株生长受阻，导致大豆产量和品质降低。

植物生长调节剂是一类人工合成的具有植物激素类似功能的化合物^[4-6]，在调控种子萌发、幼苗生长，以及改善植株光合作用、调控植物生理代谢和提高产量方面起到重要作用^[7-13]。研究发现烯效唑可提高荚粒期的叶绿素含量,增加地上部干物质积累，显著提高盛花期单株干物质积累和盛荚期荚分配率^[14-16]；此外，烯效唑处理可能通过改变大豆冠层结构和光合性质影响大豆产量^[17,18]；通过喷施多效唑、矮壮素2种生长调节剂可以改善糜子株高、茎秆重心高度等形态特性，增强其抗倒伏能力^[19]。多效唑、矮壮素、缩节胺3种调节剂可以降低燕麦植株高度，促进茎粗增长，并且均能有效促进燕麦穗粒数、千粒重和种子产量的增加^[20]。大豆叶面喷施烯效唑能够降低大豆株高，提高单株粒数和百粒重，进而提高产量^[21]。矮壮素能够促进淮山药块茎的物质合成与积累，改善淮山药中后期生长的光合作用^[22]。有研究表明，小麦叶面喷施吨田宝有利于延长叶片功能期，延缓根系衰老，增加穗数和千粒重，从而显著提高产量^[23,24]。大豆喷施吨田宝可提前生育进程1~2 d，降低株高、使茎秆增粗、根系增长，较对照增产11.84%^[25]。采用壳聚糖对大豆种子拌种，能够促进大豆田间出苗；叶面喷施壳聚糖能够增加大豆株高及茎粗，同时通过提高大豆百粒重与单株粒数，进而提高其产量^[26]。植物生长调节剂可以促进大豆的生长发育，促进大豆蛋白的合成和积累，在一定的生长期和环境条件下，通过调节大豆的内源激素，提高大豆产量和品质，前人对其在大豆上的应用做了较多研究，但对连作大豆植株生理指标、农艺性状、产量与品质影响的报道较少。本研究采用田间试验的方法，研究植物生长调节剂对连作大豆始花期、盛花期和始荚期生理性状、农艺性状及产量和品质的影响，旨在为化控技术提质增效提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

大豆品种为农庆豆28，由黑龙江省农业科学院大庆分院提供。药剂为吨田宝、玉黄金、烯效唑、壳聚糖、矮壮素、缩节胺（表1）。

Table 1 Test reagents

表1 供试药剂

处理

Treatment

喷施剂量

Spraying dosage /（667 m²）

生产厂家

Manufacturer

缩节胺（98%）可溶性粉剂

Mepiquate chloride（98%）soluble powders

15 g

四川国光农化股份有限公司

Sichuan Guoguang Agrochemical Co.， Ltd.

烯效唑（5%）可湿性粉剂

Uniconazole（5%）wettable powder

80 g

江苏剑牌农化股份有限公司

Jiangsu Jianpai Agrochemical Co.， Ltd.

矮壮素（50%）水剂

Chlormequat chloride（50%）aqueous solution

75 g

四川国光农化股份有限公司

Sichuan Guoguang Agrochemical Co.， Ltd.

玉黄金（30% 胺鲜脂·乙烯利）

Yuhuangjin（30% Amine fresh ethephon）

40 mL

山西浩之大生物科技有限公司

Shanxi Haozhida Biotechnology Co.， Ltd.

吨田宝（22%）水剂

Tontianbao（22%）aqueous solution

20 mL

黑龙江禾田丰泽有限公司

Heilongjiang Hetian Fengze Co.， Ltd.

壳聚糖（80%）粉剂

Chitosan（80%）powder

50 g

山东朴正生物科技有限公司

Shandong Puzheng Biotechnology Co.， Ltd.

对照

Control

清水处理

Water

1.2 试验设计

试验于2022-2023年在黑龙江省农业科学院大庆分院红旗泡育种基地（E 125º14'、N 46º40'）进行，试验地为沙壤土，速效磷含量40.1 mg/kg，速效钾含量159 mg/kg，有机质含量为28.2 g/kg，pH 8.32，前茬连续5年种植大豆。

试验采用随机区组7处理设计（清水对照），3次重复，5行区，行长8 m，行距65 cm，保苗密度为24万株/hm²，各处理大豆生育期间管理一致。试验于大豆分枝期叶面喷施6种植物生长调节剂，叶面处理后10 d（始花期）、24 d（盛花期）、39 d（始荚期）取样，每个小区选取有代表性10株分别测定叶面积指数，叶片的叶绿素含量、可溶性糖和可溶性蛋白含量；收获时调查株高、节数、单株荚数、单株粒数、百粒重及产量测定。

1.3 测定项目与方法

叶面积指数的测定采用冠层分析仪，叶绿素含量的测定参照文献[27]，可溶性糖含量测定参考文献[28]，可溶性蛋白含量测定参考文献[29]。

大豆产量的测定：在收获期，为尽量减小误差，去除边际效应影响，每个处理选取中间3行进行人工收割测产折算成公顷产量，测产面积15.6 m²。

大豆品质的测定：收获后，每个处理的蛋白质、脂肪含量都采用瑞典波通公司的DA7200型谷物分析仪测量，每个样品3次重复，取平均值。

1.4 数据分析

利用Excel进行数据处理，采用SPSS20进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 植物生长调节剂对大豆叶面积指数的影响

大豆始花期到始荚期，不同处理叶面积指数随着生育期延长而升高（图1），但不同处理叶面积指数低于对照。始花期：缩节胺、烯效唑和玉黄金处理叶面积指数较清水对照降低幅度较大，分别降低17.25%、18.69%和18.28%；盛花期：缩节胺、烯效唑和玉黄金处理降低幅度较大，分别降低8.89%、13.26%和10.48%；始荚期：缩节胺和玉黄金处理降低幅度较大，分别降低8.59%和9.47%。

Fig. 1 Soybean leaf area index under different treatments

Note: Lowercase letters represent significance at 0.05 level

图1 不同处理下的大豆叶面积指数

注：小写字母代表0.05水平的显著性

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2.2 植物生长调节剂对大豆叶绿素含量的影响

除矮壮素外，其他处理在3个时期叶绿素含量均高于对照（图2），由高到低均为壳聚糖>玉黄金>烯效唑>缩节胺>吨田宝>CK>矮壮素。其中壳聚糖增幅最大，在3个时期对大豆叶绿素含量平均增加28.57%；而矮壮素对大豆叶绿素含量有抑制作用，平均降低1.94%；其他4种植物生长调节剂对大豆不同生育期的叶绿素含量均有促进作用。

Fig. 2 Soybean chlorophyll content under different treatments

Note: Lowercase letters represent significance at 0.05 level

图2 不同处理下的大豆叶绿素含量

注：小写字母代表0.05水平的显著性

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2.3 植物生长调节剂对大豆叶片可溶性糖含量的影响

不同处理大豆叶片可溶性糖含量在始花期、盛花期和始荚期呈逐渐上升趋势（图3）。除了矮壮素处理低于对照外，其余处理均高于对照，始花期表现为壳聚糖>玉黄金>烯效唑>缩节胺>吨田宝，盛花期和始荚期均表现为壳聚糖>玉黄金>吨田宝>缩节胺>烯效唑。矮壮素对大豆叶片可溶性糖含量略有抑制作用，平均降低7.12%；其他调节剂对大豆不同生育期叶片可溶性糖含量均有促进作用，其中壳聚糖效果最显著，与对照相比平均增加26.35%。

Fig. 3 Soybean leaf soluble sugar content under different treatments

Note: Lowercase letters represent significance at 0.05 level

图3 不同处理下的大豆叶片可溶性糖含量

注：小写字母代表0.05水平的显著性

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2.4 植物生长调节剂对大豆叶片可溶性蛋白含量的影响

除矮壮素外其他各处理均高于对照（图4），始花期和盛花期表现为壳聚糖>玉黄金>吨田宝>缩节胺>烯效唑，始荚期表现为壳聚糖>玉黄金>缩节胺>吨田宝>烯效唑，平均增加10.97%~23.63%，其中壳聚糖表现最佳。

Fig. 4 Soybean leaf soluble protein content under different treatments

Note: Lowercase letters represent significance at 0.05 level

图4 不同处理下的大豆叶片可溶性蛋白质含量

注：小写字母代表0.05水平的显著性

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2.5 植物生长调节剂对大豆农艺性状的影响

各处理株高均低于对照（表2），表明不同调节剂都具有降低株高的作用，其中矮壮素、缩节胺、玉黄金与对照差异显著，降低株高由多到少依次为矮壮素>缩节胺>玉黄金。在大豆植株节数上各处理与对照没有差异。在单株荚数方面，缩节胺、烯效唑、矮壮素、玉黄金处理与对照差异显著，增加单株荚数由多到少依次为玉黄金>烯效唑>缩节胺>矮壮素，而吨田宝、壳聚糖处理单株荚数也高于对照，但差异不显著；在单株粒数上，壳聚糖、玉黄金和烯效唑处理与对照差异显著，均提高单株粒数，提高幅度分别为34.33%、14.54%和12.36%；吨田宝和矮壮素单株粒数也略高于对照，但差异不显著；2022年缩节胺处理单株粒数低于对照，2023年较对照略高，但差异不显著。各处理百粒重较对照均有提高，但无显著差异。

Table 2 Soybean agronomic traits under different treatments

表2 不同处理下的大豆农艺性状

年 Year	处理 Treatment	株高 Plant height /cm	节数 Pitch number	单株荚数 Pods per plant	单株粒数 Grains per plant	百粒重 100-grain weight /g
2022	缩节胺 Mepiquate chloride	55.93±4.00 b	16.70±0.80 a	56.33±3.89 a	69.41±3.40 c	19.94±0.35 a
	烯效唑 Uniconazole	63.97±6.19 ab	16.67±1.70 a	58.50±1.47 a	88.19±8.73 b	19.54±0.32 ab
	吨田宝 Tontianbao	65.87±8.07 ab	16.23±1.84 a	40.27±5.53 ab	80.61±3.93 bc	19.38±0.74 ab
	矮壮素 Chlormequat chloride	51.43±4.67 c	14.80±1.26 a	55.20±3.98 a	79.92±5.25 c	19.44±0.10 b
	玉黄金 Yuhuangjin	63.27±1.79 b	17.17±1.03 a	60.33±5.04 a	89.78±6.48 b	19.41±0.38 ab
	壳聚糖 Chitosan	64.47±5.72 ab	16.73±0.52 a	40.97±3.33 ab	104.77±3.11 a	19.39± 0.54 ab
	对照 Control	75.80±3.22 a	15.63±0.90 a	33.90± 1.85 b	78.37±8.22 c	19.36± 0.25 ab
2023	缩节胺 Mepiquate chloride	56.91±6.13 b	17.1±0.29 ab	51.37±2.79 a	74.50±8.50 cd	19.31±0.82 ab
	烯效唑 Uniconazole	62.74±1.95 ab	16.7±0.83 ab	55.5± 6.06 a	79.95±2.50 c	19.29±1.03 ab
	吨田宝 Tontianbao	65.14±6.21 ab	16.14±1.22 ab	36.8±2.70 b	72.35±4.21 d	18.85±0.58 bc
	矮壮素 Chlormequat chloride	51.25±3.28 b	15.85±0.19 ab	50.07± 3.18 a	75.97±1.50 cd	20.05±0.88 ab
	玉黄金 Yuhuangjin	63.33±4.19 b	17.57±0.66 a	59.87±1.27 a	81.61±4.55 b	20.02±1.18 ab
	壳聚糖 Chitosan	73.49±4.90 a	16.88±0.34 ab	37.89±6.12 b	96.19±5.47 a	18.58±0.75 bc
	对照 Control	74.43±0.66 a	15.96±1.25 ab	34.82±6.32 b	71.27± 6.45d	18.22±0.70 bc

	注：小写字母代表0.05水平的显著性，下同
	Note: Lowercase letters after data represent significance at 0.05 level; Same as below

2.6 植物生长调节剂对大豆产量和品质的影响

与对照相比，吨田宝、玉黄金、烯效唑和壳聚糖处理的产量显著增加（表3），2022年增产幅度为5.55%~10.3%，2023年增产幅度1.95%~11.59%。综合两年结果：壳聚糖和烯效唑效果较好，其次是玉黄金和吨田宝，矮壮素和缩节胺减产。不同处理对大豆蛋白质和脂肪含量影响较小，其中烯效唑处理蛋白质和脂肪含量都高于对照，但无显著差异。

Table 3 Soybean yield and quality under different treatments

表3 不同处理下的大豆产量和品质

年 Year	处理 Treatment	蛋白含量 Protein conten /%	脂肪含量 Fat content /%	产量 Yield /（kg/hm²）
2022	缩节胺 Mepiquate chloride	40.85±0.70ab	21.66±0.15ab	2307.45±53.85d
	烯效唑 Uniconazole	41.37±1.14a	21.54±0.07b	2686.55±67.57ab
	吨田宝 Tontianbao	39.72±0.62b	21.7±0.33ab	2620.05±87.28b
	矮壮素 Chlormequat chloride	40.57±0.03ab	21.46±0.20b	2266.05±73.51d
	玉黄金 Yuhuangjin	40.57±0.21ab	21.26±0.31b	2652.75±77.68b
	壳聚糖 Chitosan	40.88±0.37ab	22.06±0.13a	2738.00±91.28a
	对照 Control	41.31±0.25a	20.69±0.22c	2482.40±60.83c
2023	缩节胺 Mepiquate chloride	40.71±0.39ab	21.35±0.18a	2548.75±47.93cd
	烯效唑 Uniconazole	41.49±0.43a	21.66±0.12a	2796.45±73.69ab
	吨田宝 Tontianbao	41.10±0.87ab	21.05±0.48a	2629.10±79.19b
	矮壮素 Chlormequat chloride	41.23±0.43ab	21.26±0.30a	2375.50±68.31d
	玉黄金 Yuhuangjin	41.28±0.22a	21.24±0.20a	2641.20±75.09b
	壳聚糖 Chitosan	40.99±0.40b	21.02±0.16a	2877.75±96.83a
	对照 Control	40.78±0.73ab	21.31±0.28a	2578.75±57.44c

	注：小写字母代表0.05水平的显著性，下同
	Note: Lowercase letters after data represent significance at 0.05 level; Same as below

3 讨论与结论

叶面积指数是植物生理学研究的重要指标之一，相关研究表明在大豆始花期适当地提高叶面积指数是大豆增产的主要途径之一^[30,31]。本研究中叶面积指数随着生育期的延长呈现出逐渐上升的趋势，但始终低于对照，这与前人研究结果不同，本文只测定了大豆生育前期的叶面积指数，可能在大豆生育前期，植物生长调节剂对叶面积指数有所抑制，但会延长绿叶持续的时间进而延长叶片截获光能的时间，促进生育后期叶面积指数增加，从而提高产量。

喷施植物生长调节剂的增产效果已得到许多学者的验证^[32-35]，并从生长发育和生理特性等方面探讨了其增产机理，如植物生长调节剂可以增加作物叶片中叶绿素含量，提高叶片呼吸速率和光合强度，从而提高光能利用率，改善品质，提高产量等^[36-38]。本研究中，除了矮壮素，其他5种调节剂的研究结论与前人基本一致，除此之外，矮壮素对大豆叶片可溶性糖与可溶性蛋白含量均表现出抑制作用，而且降低产量，这与张伟^[30]的研究结果不同，可能受大豆连作障碍影响，使矮壮素对大豆生理指标与产量均产生抑制作用，其中的作用机理还需进一步探究。

本研究中，吨田宝、玉黄金、烯效唑和壳聚糖4种调节剂处理能显著增加连作大豆产量，与对照相比，2022年增产幅度为5.55%~10.3%，2023年增产幅度1.95%~11.59%。综合两年结果：壳聚糖和烯效唑效果较好，其次是玉黄金和吨田宝。此外，吨田宝、玉黄金、烯效唑、壳聚糖4种生长调节剂的施用可增加大豆叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白含量，并且降低株高，增加单株荚数、单株粒数和百粒重，不同处理对大豆蛋白质和脂肪含量影响较小。

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1 材料与方法
1.1 材料
Table 1 Test reagents
1.2 试验设计
1.3 测定项目与方法
1.4 数据分析
2 结果与分析
2.1 植物生长调节剂对大豆叶面积指数的影响
Fig. 1 Soybean leaf area index under different treatments
2.2 植物生长调节剂对大豆叶绿素含量的影响
Fig. 2 Soybean chlorophyll content under different treatments
2.3 植物生长调节剂对大豆叶片可溶性糖含量的影响
Fig. 3 Soybean leaf soluble sugar content under different treatments
2.4 植物生长调节剂对大豆叶片可溶性蛋白含量的影响
Fig. 4 Soybean leaf soluble protein content under different treatments
2.5 植物生长调节剂对大豆农艺性状的影响
Table 2 Soybean agronomic traits under different treatments
2.6 植物生长调节剂对大豆产量和品质的影响
Table 3 Soybean yield and quality under different treatments
3 讨论与结论
References

Received	Published
2024-01-15	2025-04-28
Issue Date
2025-04-29

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