硼砂浸種處理對(duì)馬鈴薯萌發(fā)的影響

馬光恕，廉華，林曉穎，王彥宏，杜景男

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，黑龍江大慶，163319）

馬鈴薯是世界第四大糧食作物之一，2008年中國(guó)馬鈴薯種植面積為466.7萬(wàn)hm2，產(chǎn)量為 6 479萬(wàn)t，平均產(chǎn)量為13.88 t/hm2[1]。黑龍江省是我國(guó)馬鈴薯的主產(chǎn)省份，2006年黑龍江省馬鈴薯播種面積31.93萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量 405萬(wàn) t，每 1 hm2產(chǎn)量 12.685 t，播種面積和產(chǎn)量均居全國(guó)第7位[2]。同時(shí)，馬鈴薯也是黑龍江省單位面積經(jīng)濟(jì)效益最高的農(nóng)作物，單位面積純收益是小麥的 4 倍，大豆、玉米的 2 倍，水稻的 1.26 倍[3]，馬鈴薯產(chǎn)業(yè)在黑龍江省農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和促進(jìn)農(nóng)民增收中占有重要的地位。

早在1923年，Warington就證實(shí)硼是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素。此后，人們研究發(fā)現(xiàn)硼對(duì)植物細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定、碳水化合物的運(yùn)輸、蛋白質(zhì)和核酸的代謝、花粉萌發(fā)和花粉管的生長(zhǎng)等都有著廣泛的影響[4]。

近年來(lái)，農(nóng)業(yè)科學(xué)家們對(duì)硼素與農(nóng)作物生長(zhǎng)和發(fā)育之間的關(guān)系越來(lái)越重視，已在大豆、玉米、水稻及多種蔬菜中做過(guò)大量研究[5～7]，關(guān)于硼素在馬鈴薯生產(chǎn)上的研究近些年來(lái)也逐漸重視起來(lái)[8～10]。本試驗(yàn)利用不同濃度的硼砂浸種馬鈴薯，研究硼素對(duì)馬鈴薯種薯萌發(fā)的影響，旨在探明硼素在馬鈴薯萌發(fā)過(guò)程中的作用效果與作用機(jī)理。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種為馬鈴薯克新13。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)處理，即硼濃度分別為B1：0.1 mg/L，B2：0.5 mg/L，B3：2.0 mg/L，B4：5.0 mg/L。以清水為對(duì)照（CK）。試驗(yàn)在室外盆栽基地進(jìn)行，播種前各處理和對(duì)照均浸種24 h。2009年5月7日選取萌發(fā)程度一致的頂芽（質(zhì)量25 g）播種，每個(gè)處理播種36盆，采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。播種后每天澆1次不含硼的Hoagland營(yíng)養(yǎng)液，每3 d用水淋洗1次。播種后第4天開(kāi)始取樣，各處理取代表性的植株5株，每4 d取樣1次，共5次。

1.3 試驗(yàn)方法

植物學(xué)指標(biāo)包括芽條長(zhǎng)度（直尺測(cè)量）、芽條直徑（游標(biāo)卡尺測(cè)量）、芽條鮮質(zhì)量（天平直接稱(chēng)重法）和干質(zhì)量（烘干法測(cè)定）；生理指標(biāo)包括種薯蔗糖含量、淀粉含量采用蒽酮比色法[11]測(cè)定；種薯還原糖含量采用3，5-二硝基水楊酸法[12]；種薯淀粉酶活性采用碘-淀粉比色法[13]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析采用Excel和DPS軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 硼砂浸種對(duì)種薯淀粉含量變化的影響

在萌發(fā)過(guò)程中，各處理馬鈴薯淀粉含量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，說(shuō)明種薯萌發(fā)期內(nèi)淀粉逐漸分解成糖以供幼芽萌發(fā)利用。由表1可以看出，在萌發(fā)過(guò)程中，不同濃度的硼砂可不同程度的促進(jìn)種薯淀粉的分解、轉(zhuǎn)化與利用。播后 4 d，B1、B2、B3、B4淀粉含量均顯著低于 CK；播后8～12 d，B4淀粉含量極顯著低于CK；播后16 d，B3、B4淀粉含量顯著低于 CK；播后 20 d，B2、B3、B4淀粉含量顯著低于CK。由此說(shuō)明，硼素對(duì)初始萌發(fā)種薯內(nèi)的淀粉分解具有促進(jìn)作用，這種促進(jìn)作用隨后下降，但高濃度的硼素作用效果依然存在，隨著萌發(fā)的進(jìn)行，低濃度硼素處理的作用效果會(huì)逐漸增加。因此，硼素具有促進(jìn)種薯內(nèi)淀粉分解代謝及糖分運(yùn)輸?shù)纳砉δ堋Ｅ鹚赝ㄟ^(guò)加速種薯內(nèi)淀粉的分解，把塊莖內(nèi)貯藏的不可供給態(tài)的淀粉分解成糖類(lèi)物質(zhì)，通過(guò)輸導(dǎo)系統(tǒng)源源不斷地運(yùn)輸至芽眼，促進(jìn)幼芽萌發(fā)、生長(zhǎng)。

2.2 硼砂浸種對(duì)種薯淀粉酶活性的影響

由表2可知，在種薯萌發(fā)過(guò)程中，不同處理種薯淀粉酶活性均隨著萌發(fā)進(jìn)程推進(jìn)，逐漸增強(qiáng)，在萌發(fā)的不同時(shí)期，各處理淀粉酶活性隨著硼素的增加也呈現(xiàn)出增高的趨勢(shì)。播后4 d，B4淀粉酶活性顯著高于CK，其他處理淀粉酶活性高于CK，但不顯著；播后8 d，B2、B3、B4淀粉酶活性極顯著高于 CK； 播后 12～20 d，各處理淀粉酶活性均極顯著高于CK。由此說(shuō)明，種薯萌發(fā)初期，高濃度硼素（B4）對(duì)淀粉酶活性促進(jìn)效果顯著，隨著萌發(fā)的進(jìn)行，其他處理的作用效果也逐漸增強(qiáng)。因此，硼素具有增強(qiáng)淀粉酶活性，提高種薯生理活性的功能，從而促進(jìn)種薯淀粉的分解，使淀粉水解為可用態(tài)的糖，從而為芽條的生長(zhǎng)提供了碳素營(yíng)養(yǎng)和能量，加速種薯萌發(fā)。

表1 硼砂浸種對(duì)馬鈴薯種薯萌發(fā)期淀粉含量的影響

表2 硼砂浸種對(duì)馬鈴薯種薯萌發(fā)期淀粉酶活性的影響

表3 硼砂浸種對(duì)馬鈴薯種薯萌發(fā)期還原糖含量影響

表4 硼砂浸種對(duì)馬鈴薯種薯萌發(fā)期蔗糖含量影響

2.3 硼砂浸種對(duì)種薯還原糖含量的影響

由表3可知，在種薯萌發(fā)過(guò)程中，不同處理種薯內(nèi)還原糖的含量呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。播后4～8 d，B3、B4還原糖含量極顯著高于CK，B1、B2顯著高于CK；播后12 d，B2、B3、B4還原糖含量極顯著高于 CK，B1與 CK無(wú)顯著性差異；播后16～20 d，各處理還原糖含量均極顯著高于CK，并且各處理之間存在顯著性差異。由此說(shuō)明，種薯萌發(fā)過(guò)程中，由于硼素促進(jìn)了淀粉酶活性，加速了淀粉的分解，致使還原糖含量顯著增加，從而保證了幼芽生長(zhǎng)有充分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)，并且提高了其生命活動(dòng)，有利于種薯萌發(fā)與幼芽生長(zhǎng)。

2.4 硼砂浸種對(duì)馬鈴薯蔗糖含量的影響

由表4可知，在種薯萌發(fā)過(guò)程中，種薯內(nèi)蔗糖的含量也呈現(xiàn)出增高的趨勢(shì)。播后4 d，B3、B4蔗糖含量極顯著高于 CK，B1、B2顯著高于 CK；播后 8 d，各處理蔗糖含量均極顯著高于CK；播后12 d，B4蔗糖含量顯著高于 CK；播后 16～20 d，B4極顯著高于 CK，B2、B3顯著高于CK。由此說(shuō)明，種薯萌發(fā)過(guò)程中，硼素具有促進(jìn)糖類(lèi)代謝，提高種薯內(nèi)生理活性的作用。硼素對(duì)蔗糖含量的影響和還原糖含量的影響基本一致。

圖1 硼砂浸種對(duì)馬鈴薯芽長(zhǎng)的影響

圖2 硼砂浸種對(duì)馬鈴薯芽粗的影響

圖3 硼砂浸種對(duì)馬鈴薯芽鮮質(zhì)量的影響

圖4 硼砂浸種對(duì)馬鈴薯芽干質(zhì)量的影響

2.5 硼砂浸種對(duì)馬鈴薯芽長(zhǎng)、芽粗的影響

如圖1、圖2所示，在種薯萌發(fā)過(guò)程中，不同處理馬鈴薯芽長(zhǎng)、芽粗呈增加的趨勢(shì)。在不同時(shí)期均表現(xiàn)為芽長(zhǎng)、芽粗均隨硼素濃度增加而增加。播后4～8 d，B4芽長(zhǎng)顯著高于CK，其他處理與CK無(wú)顯著性差異；播后 12～20 d，B3、B4芽長(zhǎng)顯著高于 CK；各處理芽粗在幼芽生長(zhǎng)過(guò)程中均顯著高于CK。由此說(shuō)明硼素能夠改善馬鈴薯幼芽有機(jī)物質(zhì)的供應(yīng)，促進(jìn)幼芽膨大。因此適量施硼能促進(jìn)種薯萌芽，幼芽伸長(zhǎng)，促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)積累和運(yùn)輸，增強(qiáng)芽勢(shì)。

2.6 硼砂浸種對(duì)馬鈴薯芽質(zhì)量的影響

由圖3、圖4可知，在播后4～8 d，各處理芽鮮質(zhì)量、芽干質(zhì)量增長(zhǎng)量較少，幼芽處于萌發(fā)初期，除B4顯著高于CK外，其他處理與CK差異不顯著；播后12～16 d，各處理芽鮮質(zhì)量、芽干質(zhì)量增長(zhǎng)迅速，各處理增長(zhǎng)量均顯著高于CK；播后20 d，除B1外，其他處理增長(zhǎng)量均顯著高于CK。由此說(shuō)明，硼素具有增加干物質(zhì)積累的作用，芽鮮質(zhì)量、芽干質(zhì)量的增加與幼芽伸長(zhǎng)、增粗相一致。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，適量硼素（2.0～5.0 mg/L）可有效地提高馬鈴薯淀粉酶活性，加速種薯內(nèi)淀粉的分解，提高可溶性糖和蔗糖含量，促進(jìn)種薯萌發(fā)與幼芽伸長(zhǎng)、增粗，增強(qiáng)馬鈴薯芽勢(shì)，在馬鈴薯栽培過(guò)程中是保證苗齊、苗壯的必要基礎(chǔ)，為今后種薯播前處理提供了理論依據(jù)。

在本試驗(yàn)中，硼素對(duì)幼芽的生長(zhǎng)作用效果顯著，特別是在播后12 d以后，作用效果更明顯，這可能與此時(shí)期根系開(kāi)始形成有緊密的聯(lián)系。這也與硼素能促進(jìn)植物對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)元素的吸收[14]，提高根系活力和氮化合物的運(yùn)輸和代謝[15～16]有關(guān)。

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