不同濃度沼液浸種和噴施對谷子生長的影響

王彥杰　畢少杰　洪秀杰　朱本源

摘要：研究不同濃度沼液浸種對谷子種子萌發(fā)過程中谷子的發(fā)芽各指標、谷子種子細胞膜透性及噴施不同濃度沼液對谷子生長性狀的影響。結果表明，濃度為3%的沼液處理可顯著提高谷子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、芽長、根長。與對照比較，浸種處理48 h后，濃度小于10%的處理，相對電導率無顯著差異，當濃度大于20%處理，相對電導率均顯著高于對照。噴施濃度50%以上沼液均可顯著增加谷子的株高、穗粒質量；濃度為50%、75%的沼液可顯著增加谷子穗長、產(chǎn)量；100%的沼液噴施會造成谷子頂端葉片壞死。

關鍵詞：沼液；浸種；噴施；谷子；種子萌發(fā)；產(chǎn)量

中圖分類號： S515.04 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）10-0119-03

隨著人們生活水平的提高和飲食結構的改變，雜糧作物的種植得到了越來越多的重視。谷子作為小雜糧作物之首，種植面積有逐漸回升的趨勢。種植方式力求按綠色、有機食品的要求進行[1]，這就對谷子種植過程中施肥的種類與化肥的施用量有了更高的要求。沼氣工程的快速發(fā)展使得每年沼液排放量快速上升，每年沼液的排放量已達到1.3 億t[2]。有機物料厭氧發(fā)酵后，物料所含的碳素被轉化為甲烷和二氧化碳，而其中的磷和氮素等會更多地被保留下來[3-4]，直接排放會造成二次污染的問題。目前，沼液的處理成為制約沼氣工程良性發(fā)展的重要因素之一。沼液通過溝灌、直接表面施用等，會因氨氣的揮發(fā)造成氮素的損失，從而降低利用率[5]。采用滴灌及深施的方式可以提高沼液的利用率，但會因為沼液所含顆粒物而阻塞噴頭，對施用設備的要求較高。以沼液作為浸種液和葉面肥料來施用，相對于漫灌處理方式，可以提高沼液的利用效率。沼液浸種與噴施處理在水稻、玉米、蔬菜等作物上應用研究報道較多，眾多研究表明，沼液浸種可以提高作物種子發(fā)芽活力，葉面噴施能提高作物抗病性和產(chǎn)量[6]。然而沼液浸種和噴施對谷子生長的影響還缺乏研究。因此，本試驗利用沼液對谷子進行浸種和葉面噴施，研究沼液浸種對谷子種子萌發(fā)、噴施對谷子產(chǎn)量的影響，為綠色有機谷子的種植提供技術指導。

1 材料與方法

1.1 材料

供試谷子品種為金谷1號，早熟品種，抗病、抗旱、抗倒伏。適宜黑龍江省第一、第二積溫帶和第三積溫帶上限地區(qū)種植。沼液為餐廚垃圾與牛糞混合發(fā)酵剩余物充分沉降后的上清液，經(jīng)雙層紗布過濾后備用。

1.2 試驗設計

1.2.1 沼液浸種對谷子發(fā)芽的影響 將適量的籽粒飽滿的谷子種子用0.1%的氯化汞溶液表面消毒處理5 min，再用無菌水清洗多次，置于盛有無菌水的燒杯中，25 ℃下浸泡2 h后用于沼液浸種處理。

用蒸餾水和沼液原液分別配制濃度為0（CK）、1%、3%、5%、10%、20%、30%、50%、100%的沼液作為試驗浸種液。將不同濃度的沼液加入到滅菌的鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，加入浸種液至濾紙吸濕充分。然后將無菌水浸泡過的谷子種子100粒擺入培養(yǎng)皿的充分吸濕后的濾紙上，每個處理重復3次。將培養(yǎng)皿置于25 ℃無光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，及時補充蒸發(fā)的水分，保持處理期濃度一致。分別測定發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、根長、芽長。

1.2.2 沼液浸種對谷子種子細胞膜透性的影響 選取無損傷、籽粒飽滿的谷子種子1.000 0 g，置于試管中，然后用蒸餾水清洗2次，再用去離子水清洗3次，每管加入不同濃度的沼液（0、1%、3%、5%、10%、20%、30%、50%、100%）10 mL。將試管放于30 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中，分別在6、12、24、48 h后用DDSJ-308A電導率儀測定其電導率。在最后1次電導率測定完后煮沸10 min，冷卻至室溫后測定其電導率，即絕對電導率。每個處理3次重復。細胞膜的透性以相對電導率表示。通過浸出液電導率與絕對電導率計算相對電導率[7]：

相對電導率=浸出液電導率/絕對電導率×100%。

1.2.3 噴施沼液對成熟期谷子生長性狀的影響 試驗在黑龍江省肇東市尚家鎮(zhèn)農(nóng)戶家的耕地進行，前茬為玉米，地勢平坦，肥力均勻，施摻混肥375 kg/hm2做底肥。土壤性質為有機質27.1 g/kg、全氮0.48 g/kg、速效磷32.6 mg/kg、速效鉀193.2 mg/kg。利用不同濃度的沼液在谷子生長的拔節(jié)期、抽穗期進行葉面噴施。用水將沼液分別配制成濃度為100%、75%、50%、25%后進行噴施處理，以清水噴施為對照，3次重復。隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積19.5 m2（行長5 m、行距65 cm，6行區(qū)），小區(qū)邊2壟為保護行。在成熟期每小區(qū)隨機取20 株用于測定株高、莖粗、穗長、穗粒質量，全區(qū)測產(chǎn)后測定千粒質量。

1.3 測定方法

參照文獻[8]的方法測定谷子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)。以培養(yǎng)4 d的谷子發(fā)芽率計算發(fā)芽勢，以培養(yǎng)7 d的發(fā)芽數(shù)計算發(fā)芽率；通過測定培養(yǎng)第1天至第7天的發(fā)芽數(shù)來計算發(fā)芽指數(shù)。發(fā)芽率=發(fā)芽數(shù)/種子數(shù)×100%；發(fā)芽指數(shù)=∑（Gt/Dt）（其中Gt為第t天的發(fā)芽數(shù)，Dt是發(fā)芽的日數(shù)）。谷子莖粗的測定參照文獻[9]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，方差分析采用Duncans法；運用Origin 8.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 沼液浸種對谷子發(fā)芽指標的影響

沼液浸種對谷子種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、芽長、根長的影響見表1。種子發(fā)芽率是衡量種子活力的重要指標。從表1可以看出，與對照比較，濃度為20%以上的沼液可顯著抑制谷子的發(fā)芽率，1%、3%、5%、10%沼液的浸種處理對谷子的發(fā)芽率無顯著影響。表明高濃度的沼液可抑制谷子的發(fā)芽。

1%、3%的沼液浸種可顯著提高谷子種子的發(fā)芽勢，5%、10%、20%、30%的沼液浸種處理對發(fā)芽勢無影響，而浸種濃度提高到50%、100%時顯著影響谷子種子的發(fā)芽勢。表明低濃度的沼液浸種可提高谷子種子的發(fā)芽勢，高濃度下種子的發(fā)芽勢明顯受到抑制。

種子發(fā)芽指數(shù)是反映種子萌發(fā)速率和活力狀況的重要指標。谷子種子的發(fā)芽指數(shù)隨著沼液處理濃度的增加呈先升高后降低的趨勢，1%、3%、5%、10%的沼液浸種處理均可顯著提高發(fā)芽指數(shù)，而濃度高于30%以上的沼液浸種處理顯著降低了谷子的發(fā)芽指數(shù)。表明低濃度沼液可提高谷子的發(fā)芽指數(shù)，高濃度沼液降低了谷子的發(fā)芽指數(shù)。

谷子的芽長、根長均隨著浸種液濃度的提高而呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，且最大值均為3%、5%的處理。當濃度提高到50%以上時顯著抑制了芽和根的生長，濃度30%以下的處理均可促進谷子芽和根的生長。

綜合考慮不同濃度沼液對谷子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、芽長、根長的影響，濃度為3%的處理可顯著促進谷子種子發(fā)芽綜合指標提高。

2.2 沼液浸種對谷子種子細胞膜透性的影響

不同濃度沼液對谷子種子膜透性的影響見圖1。從圖1可以看出，不同濃度沼液處理后谷子種子的相對電導率呈先上升后下降的變化趨勢。在處理6 h時，谷子種子的相對電導率較低，由于初期種子吸水量較少，主要是最外層細胞進行了吸水，谷子種子只有較少的電解質滲漏。當處理24 h時，谷子種子的相對電導率達到最大值，此時已吸足了發(fā)芽所需的水分，但還沒有完全修復因種子干燥而造成的膜破壞，造成電解質的滲漏量較大。隨著膜結構的逐漸修復，細胞中的電解質滲漏量減少，相對電導率也呈現(xiàn)下降的趨勢。低于濃度10%的處理，處理48 h時，不同處理間與對照相對電導率差異不顯著。而高濃度沼液的處理相對電導率下降的程度較小；高于濃度20%的處理，處理48 h時，相對電導率均顯著高于對照。表明高濃度的沼液抑制谷子種子發(fā)芽過程中細胞膜的修復，抑制強度隨著處理濃度的增大而增強。

2.3 噴施沼液對成熟期谷子生長性狀的影響

噴施不同濃度沼液對谷子產(chǎn)量性狀的影響見表2。結果表明，與對照相比，噴施濃度50%以上的沼液均可顯著增加株高；不同濃度沼液對谷子的莖粗、千粒質量沒有影響；濃度為50%、75%的沼液可顯著增加穗長；高于濃度50%的處理穗粒質量增加顯著；100%的沼液噴施后在谷子頂端葉片出現(xiàn)壞死的斑點，可能是由于沼液濃度過大造成。不同濃度沼液處理谷子產(chǎn)量均顯著高于對照，50%、75%處理對產(chǎn)量提高明顯，但2個處理間差異不顯著。

3 討論與結論

沼液浸種作為種子處理技術具有簡便、安全的良好效果。沼液中所含的多種微量元素均為作物種子發(fā)育所需，種子浸泡處理后可以吸收這些營養(yǎng)元素，從而激活種子內(nèi)部的酶，胚細胞受刺激而分裂，細胞生長加快，進而達到促進種子萌發(fā)的作用。本試驗結果表明，低濃度的沼液浸種可以顯著提高谷子種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，促進胚芽和胚根的生長，但對種子的發(fā)芽率沒有影響。高濃度沼液浸種會抑制發(fā)芽，降低發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)，抑制胚芽和胚根生長。浸種沼液的濃度過高，會對種子造成毒害作用，從而影響種子發(fā)芽率。綜合考慮不同濃度沼液對發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、芽長、根長的影響，沼液浸種3%濃度處理可顯著促進谷子種子發(fā)芽綜合指標提高。

種子的原生質膜和液泡膜均是選擇性通透膜，但其完整性會因為失水干燥受到破壞，此時的種子浸入水中后，質膜和液泡膜由于受到破壞而起不到屏障作用[10]。這種由于干燥而造成膜的不完整性可以在種子吸水萌發(fā)過程中得到修復。沼液是含有多種營養(yǎng)成分的厭氧發(fā)酵剩余物，在高濃度的條件下進行浸種種子萌發(fā)受到抑制，可能是由于高濃度的沼液阻礙了膜的修復，從而抑制了谷子種子的萌發(fā)。本研究中電導率的變化說明不同濃度沼液對谷子種子萌發(fā)過程中膜的修復有顯著影響。

沼液中幾乎含有作物所需要的全部礦質元素[11-12]。有研究表明，噴施沼液可以提高小麥葉綠素的含量[13]，提高油桃二氧化碳的利用能力和利用率[14]。本研究表明，沼液噴施能提高谷子的株高、穗長、穗粒質量，對莖粗和千粒質量無影響，供試噴施濃度的沼液均能提高谷子的產(chǎn)量，而以50%、75%的增產(chǎn)明顯。100%沼液噴施與低濃度處理相比增產(chǎn)效果不顯著，可能是由于高濃度的處理影響了葉片的光合特性。本研究結論與田成津的研究結果[15]一致。

本研究結論：（1）不同濃度沼液浸種對谷子種子萌發(fā)有顯著影響，其中3%的沼液浸種可提高谷子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、芽長和根長，有利于種子萌發(fā)。（2）噴施不同濃度沼液可以影響谷子產(chǎn)量，其中噴施濃度為50%、75%的沼液可以促進谷子生長和提高谷子產(chǎn)量。（3）利用沼液浸種、葉面噴施沼液可提高谷子生長和產(chǎn)量，增加種植綠色有機谷子的經(jīng)濟效益，有較大推廣應用價值。

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