硫酸鋅拌種對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響

胡兆平　馬存金　任士偉　張營(yíng)　陳劍秋　李新柱

摘要：采用盆栽方法研究了硫酸鋅不同濃度拌種對(duì)小麥（Triticum aestivum L.）根系和地上部生長(zhǎng)發(fā)育的影響。以魯麥18為試驗(yàn)材料，設(shè)置硫酸鋅不同拌種濃度，即每千克種子拌硫酸鋅0、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 g，整盆取樣并進(jìn)行各指標(biāo)測(cè)定。結(jié)果表明，在低濃度下，即每千克種子拌硫酸鋅0～4.0 g時(shí)，硫酸鋅拌種促進(jìn)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，隨著硫酸鋅拌種濃度的增加，小麥生長(zhǎng)各指標(biāo)（出苗率、發(fā)芽指數(shù)、株高）、各器官干物質(zhì)積累量、根冠比、根系形態(tài)指標(biāo)和根系生理活性指標(biāo)均呈先升后降的趨勢(shì)，其中以1.0 g/kg處理效果最好；當(dāng)拌種濃度達(dá)到8.0 g/kg時(shí)各指標(biāo)均低于對(duì)照，對(duì)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生抑制作用。說(shuō)明在0～4.0 g/kg濃度范圍內(nèi)，硫酸鋅拌種能促進(jìn)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，其中以1.0 g/kg濃度處理效果最好，8.0 g/kg時(shí)對(duì)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生抑制作用。

關(guān)鍵詞：小麥（Triticum aestivum L.）；硫酸鋅；拌種；幼苗；根系；地上部

中圖分類號(hào)：S512.1；S143.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）04-06

鋅是植物生長(zhǎng)所必需的微量元素之一[1]，同時(shí)也是多種酶的組分，在植株光合作用、葉綠素合成、酶活性及氮固定與轉(zhuǎn)化等方面都有重要的作用，具有促進(jìn)蛋白質(zhì)代謝和生殖器官發(fā)育以及提高抗逆性等生理功能[2，3]。若鋅元素供應(yīng)不足，會(huì)導(dǎo)致小麥（Triticum aestivum L.）葉片失綠，節(jié)間縮短，植株矮小，結(jié)實(shí)性差、生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均顯著下降，嚴(yán)重時(shí)甚至不能形成經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量[4]，導(dǎo)致農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)急劇下降[5]。鋅元素的豐缺直接關(guān)系到人類健康，如何提高谷類作物子粒中鋅含量及其生物有效性，改善人體微量元素營(yíng)養(yǎng)，已成為全世界植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)家、農(nóng)學(xué)家及人類營(yíng)養(yǎng)學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)[6]。據(jù)報(bào)道，世界上將近一半種植谷類作物的土壤面積受到土壤鋅缺乏的影響，尤其是在干旱和半干旱的石灰性土壤上，缺鋅可導(dǎo)致小麥產(chǎn)量和子粒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)降低，因缺鋅而導(dǎo)致小麥大幅度減產(chǎn)在一些國(guó)家己有報(bào)道，如印度、澳大利亞、土耳其等[7]。

研究表明，在缺鋅條件下補(bǔ)施鋅肥能促進(jìn)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，壯大根群，增強(qiáng)根系活力，有利于增強(qiáng)小麥吸收養(yǎng)分的能力[5]。而在不同施鋅方式中，拌種對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)提高的效果最好，均優(yōu)于土施和噴施[8]，小麥拌種可以促苗早發(fā)、壯苗、減少越冬基數(shù)、提高產(chǎn)量，在進(jìn)行拌種時(shí)，不能一概而論、盲目隨從，應(yīng)根據(jù)需要科學(xué)拌種[9]。研究表明，鋅元素合理濃度拌種能促進(jìn)出苗、分蘗及根系發(fā)育[10]，并能提高幼苗葉片葉綠素，改善植株養(yǎng)分狀況，提高單株生產(chǎn)力，增加成穗數(shù)及每穗粒數(shù)，最終提高產(chǎn)量[11]。

近年來(lái)，有關(guān)施用鋅元素對(duì)農(nóng)作物的增產(chǎn)作用已有較多的報(bào)道[12，13]，但在判定鋅元素對(duì)小麥的增產(chǎn)作用多偏重于從子粒發(fā)育和最終產(chǎn)量方面進(jìn)行分析[14]，在施肥方法上多采用基施、追施和浸種的方法[15]，而研究拌種對(duì)小麥地上部及根系生長(zhǎng)發(fā)育具體過(guò)程影響的尚不多見(jiàn)。因此本研究通過(guò)設(shè)置硫酸鋅不同拌種濃度，研究其對(duì)小麥根系及地上部生長(zhǎng)發(fā)育的影響，以期為硫酸鋅在小麥拌種上的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2015年4月在金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司/國(guó)家緩控釋肥工程技術(shù)研發(fā)中心溫室中進(jìn)行。供試作物種子為魯麥18；試驗(yàn)所用鋅元素為ZnSO4·7H2O（鋅含量22.6%，天津博迪化工股份有限公司）；土壤為臨沭縣當(dāng)?shù)赝寥?，土壤有機(jī)質(zhì)含量11.05 g/kg、全氮0.66 g/kg、堿解氮50.20 mg/kg、速效磷24.30 mg/kg、速效鉀100.25 mg/kg，pH 6.2。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以盆栽的方式進(jìn)行，共設(shè)7個(gè)處理，即種子分別拌硫酸鋅0、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 g/kg，每個(gè)處理均設(shè)4次重復(fù)。每盆（體積為4.3 dm3）裝土共5 kg，將拌種完的小麥種子陰干后分別播種于盆中，每盆播種30粒顆粒飽滿種子，覆土0.5 kg（約2.0 cm），之后澆足等量水，期間注意澆水與觀察記錄，整盆收獲并進(jìn)行各指標(biāo)測(cè)量。

于2015年4月25日（播種后20 d）進(jìn)行取樣，取樣時(shí)先將地上部取下后再進(jìn)行根系取樣，并將地上部與根系分開。根系取樣采用整盆取樣法，將土壤全部倒出后，裝入40目網(wǎng)袋，低壓水沖洗根系，剔除雜質(zhì)，迅速吸干根系樣品表面水分，測(cè)定根系氯化三苯基四氮唑（TTC）還原強(qiáng)度、吸收面積及活躍吸收面積，測(cè)定根系形態(tài)指標(biāo)（根長(zhǎng)、根表面積、根尖數(shù)、根系體積等），各指標(biāo)測(cè)定完成后置于80 ℃烘箱中烘干并稱重。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

發(fā)芽期間逐日記載發(fā)芽粒數(shù)，計(jì)算發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)：發(fā)芽率=正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑（Gt/Dt），其中Dt為發(fā)芽日數(shù)，Gt為與Dt相對(duì)應(yīng)的每天發(fā)芽種子數(shù)。

根系鮮重及干重采用稱量法；根系體積采用排水法；選取粗細(xì)混勻的根系，采用氯化三苯基四氮唑（TTC）還原法[16]測(cè)定根系活力，根系TTC還原總量（mg/h）=根系TTC還原強(qiáng)度[TTC μg/（g·h）]×根系鮮重（g）/1 000；采用亞甲基藍(lán)吸附法[17]測(cè)定根系總吸收面積及活躍吸收面積；把待測(cè)樣品均勻平鋪于儲(chǔ)水玻璃槽中，使樣品漂浮在水面上，用EPSON根系掃描儀掃描各處理根系圖片并分析，測(cè)定根系長(zhǎng)度（m）、根表面積（m2）、根系體積（cm3）和根尖數(shù)等指標(biāo)，再計(jì)算出單位土體內(nèi)的根長(zhǎng)密度（m/dm3）與根表面積（m2/dm3）。

各器官干物質(zhì)測(cè)定：將地上部與根系分開，105 ℃殺青30 min后80 ℃烘干并稱重，計(jì)算地上部和根系干物質(zhì)積累量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用 SPSS19.0軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理小麥生長(zhǎng)的變化

由表1可以看出，在試驗(yàn)處理濃度范圍內(nèi)，小麥出苗率、發(fā)芽指數(shù)、株高呈先增后降的趨勢(shì)，于1.0 g/kg處理達(dá)到最大，之后迅速下降。在低濃度（0～4.0 g/kg）條件下，硫酸鋅拌種有利于小麥的出苗，但當(dāng)拌種濃度達(dá)到8.0 g/kg時(shí)各指標(biāo)均低于對(duì)照，說(shuō)明硫酸鋅高濃度拌種對(duì)小麥存在抑制作用，不利于小麥的出苗。

2.2 不同處理小麥干物質(zhì)積累與分配的變化

2.2.1 不同處理小麥干物質(zhì)積累的變化 從表2可以看出，隨著硫酸鋅拌種濃度的增加，小麥地上部、根系及總干重均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，于1.0 g/kg處理達(dá)到最大。在0～4.0 g/kg濃度范圍內(nèi)，硫酸鋅拌種有利于小麥干物質(zhì)積累，當(dāng)拌種濃度達(dá)到8.0 g/kg時(shí)各器官及總干物質(zhì)積累量低于對(duì)照，說(shuō)明硫酸鋅高濃度拌種對(duì)小麥的生長(zhǎng)有抑制作用，不利于小麥干物質(zhì)積累。

2.2.2 不同處理小麥干物質(zhì)分配的變化 由表3（不同處理小麥干物質(zhì)分配比例）可以看出，在試驗(yàn)處理濃度范圍內(nèi)，小麥根系干重占總干重的比例呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，于1.0 g/kg處理達(dá)到最大，之后迅速下降。硫酸鋅在低濃度（0～4.0 g/kg）下拌種有利于促進(jìn)小麥根系的發(fā)育，提高根系所占比例，當(dāng)拌種濃度達(dá)到8.0 g/kg時(shí)根系干重所占比例及根冠比均低于對(duì)照，說(shuō)明硫酸鋅高濃度拌種對(duì)根系的抑制作用大于地上部，不利于根系的生長(zhǎng)發(fā)育。

2.3 不同處理小麥根系的變化

2.3.1 小麥根系形態(tài)的變化 由表4可以看出，在試驗(yàn)處理濃度范圍內(nèi)，小麥根系各形態(tài)指標(biāo)（根長(zhǎng)密度、根表面積、根系體積、根尖數(shù)）均呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，且均于1.0 g/kg處理達(dá)到峰值，之后迅速下降。在0～4.0 g/kg濃度范圍內(nèi)，硫酸鋅拌種促進(jìn)了小麥根系的發(fā)育，表現(xiàn)為根長(zhǎng)密度、根表面積、根系體積較大，根尖數(shù)較多；當(dāng)拌種濃度達(dá)到8.0 g/kg時(shí)根系各形態(tài)指標(biāo)均低于對(duì)照，說(shuō)明硫酸鋅拌種濃度達(dá)到8 g/kg時(shí)對(duì)小麥根系產(chǎn)生明顯的抑制作用，不利于小麥優(yōu)良根系的建成。

2.3.2 小麥根系生理活性的變化 根系 TTC還原強(qiáng)度、TTC還原總量、根系吸收面積（總吸收面積與活躍吸收面積）都是反映根系吸收性能的重要指標(biāo)，吸收面積和TTC還原量能反映根系吸收水分、養(yǎng)分能力的大小，而根系TTC還原強(qiáng)度、活躍吸收面積則能在一定程度上客觀地反映根系活力狀況[18]。由表5可以看出，隨著硫酸鋅拌種濃度增加，小麥根系TTC還原強(qiáng)度、還原量、吸收面積及活躍吸收面積均呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，均于1.0 g/kg處理達(dá)到最大，之后迅速下降。在低濃度（0～4.0 g/kg）條件下，硫酸鋅拌種有利于小麥根系活力的提升，表現(xiàn)為根系TTC還原強(qiáng)度、還原量較高，吸收面積及活躍吸收面積較大，生理活性高；在高濃度條件下（8.0 g/kg）根系各生理活性指標(biāo)均低于對(duì)照，說(shuō)明硫酸鋅高濃度拌種對(duì)小麥根系活性產(chǎn)生抑制作用，根系活力下降，不利于小麥強(qiáng)大根系的建成。

3 小結(jié)與討論

鋅是小麥生長(zhǎng)發(fā)育必需的微量元素之一，在冬小麥的生長(zhǎng)發(fā)育中起著重要的生理作用，缺鋅會(huì)影響植株生長(zhǎng)發(fā)育[19，20]。適量的鋅對(duì)小麥發(fā)芽、莖和葉的生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用，但當(dāng)供鋅過(guò)量會(huì)對(duì)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生不利影響[21]。研究表明，鋅離子在低濃度下促進(jìn)小麥幼苗發(fā)芽和植株的生長(zhǎng)，而在高濃度下會(huì)不斷抑制小麥種子的發(fā)芽和幼苗地上部的生長(zhǎng)[22]。同時(shí)研究表明，鋅拌種可促進(jìn)種子萌發(fā)，提高種子的發(fā)芽率和出苗率，增加基本苗數(shù)，并能提高株高，促進(jìn)小麥前期的生長(zhǎng)發(fā)育[23]。

研究結(jié)果顯示：在低濃度（0～4.0 g/kg）范圍內(nèi)，硫酸鋅拌種促進(jìn)小麥的出苗和生長(zhǎng)發(fā)育，與前人的研究結(jié)論基本一致。在0～4.0 g/kg處理濃度范圍內(nèi)，隨著硫酸鋅拌種濃度增加，小麥出苗率、發(fā)芽指數(shù)、株高、各器官干物質(zhì)積累量和根冠比均呈先升后降的趨勢(shì)，于1.0 g/kg濃度處理時(shí)各指標(biāo)達(dá)到最大值；當(dāng)拌種濃度達(dá)到8.0 g/kg時(shí)各指標(biāo)均低于對(duì)照，說(shuō)明此時(shí)對(duì)小麥已經(jīng)產(chǎn)生抑制作用。由此可見(jiàn)，硫酸鋅在低濃度下拌種有利于小麥的出苗和生長(zhǎng)發(fā)育，高濃度拌種對(duì)小麥的出苗、地上部及根系的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生抑制作用，且對(duì)根系的抑制作用更大。

根系是作物的主要吸收器官，是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)量的重要因素[24]。根系的功能受根系形態(tài)與生理活性的共同影響[25]，根系發(fā)達(dá)及高活力持續(xù)期長(zhǎng)是植株生長(zhǎng)發(fā)育、養(yǎng)分吸收利用和產(chǎn)量形成的重要保證[26]。研究表明，施鋅有利于初生根和次生根的發(fā)生，促進(jìn)根系的良好發(fā)育[27]。低磷水平下，施鋅肥能促進(jìn)小麥根系生長(zhǎng)，根系活力明顯提高；高磷水平下，施適量鋅肥后小麥次生根根長(zhǎng)和根數(shù)目明顯增加[28]。同時(shí)也有研究表明，小麥經(jīng)鋅元素拌種后其初生根和次生根的根量、根數(shù)目均明顯增加[11]。

研究結(jié)果表明：在低濃度（0～4.0 g/kg）范圍內(nèi)，硫酸鋅拌種促進(jìn)了小麥根系的發(fā)育，隨著硫酸鋅拌種濃度的增加，小麥根系的形態(tài)指標(biāo)和生理活性指標(biāo)均呈先上升后下降的趨勢(shì)，在1.0 g/kg濃度處理時(shí)根系各指標(biāo)達(dá)到最大值，表現(xiàn)為根長(zhǎng)密度、根表面積、根系體積較大，根尖數(shù)增多，根系生理活性明顯增強(qiáng)；當(dāng)拌種濃度達(dá)到8.0 g/kg時(shí)根系各指標(biāo)均低于對(duì)照，對(duì)小麥的根系產(chǎn)生抑制作用。由此可見(jiàn)，硫酸鋅低濃度拌種促進(jìn)小麥強(qiáng)大根系的建成和發(fā)育，高濃度拌種對(duì)小麥根系的形態(tài)及生理活性產(chǎn)生抑制作用。

綜上所述，每千克種子拌硫酸鋅在0～4.0 g濃度范圍內(nèi)拌種促進(jìn)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，其中拌種用量以1.0 g/kg效果最佳，超過(guò)8.0 g/kg后對(duì)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生抑制作用，因此，在生產(chǎn)中應(yīng)科學(xué)施用鋅肥，合理把握鋅肥用量。

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