調(diào)理劑對小麥抗旱性的生理效應(yīng)

顧大路， 錢新民， 吳雪芬， 孫愛俠， 杜小鳳， 楊文飛， 吳傳萬， 施洪泉， 王偉中

(江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學研究所，江蘇淮安 223001)

隨著溫室效應(yīng)不斷增加，全球氣候變暖，干旱、高溫等農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害頻發(fā)，特別在冬季、春季易發(fā)生旱情，造成小麥生長發(fā)育與生理活動異常，嚴重影響小麥正常生長發(fā)育，導(dǎo)致產(chǎn)量大幅下降，品質(zhì)降低，影響小麥種植效益。廣大農(nóng)業(yè)科技工作者通過肥水管理等栽培措施來提高小麥抗旱性，減輕旱情對小麥生產(chǎn)的影響，取得了一定進展，但是在小麥生產(chǎn)上應(yīng)用還具有一定局限性，如冬春季的溝渠中沒有水，澆灌有一定難度。抽取地下水進行澆灌又會增加小麥生產(chǎn)成本和降低地下水位。通過合理的調(diào)理劑提高小麥抗旱性，預(yù)防或減輕旱情對小麥的危害具有一定現(xiàn)實意義。通過在小麥越冬期、返青期和開花期噴施粒寶寶(新型氨基酸水溶肥料)和黃腐酸，研究不同調(diào)理劑對小麥形態(tài)特征和生理特性的影響，以便為小麥抗干旱逆境栽培調(diào)控提供產(chǎn)品支持、理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試小麥品種為淮麥33(江蘇天豐種業(yè)生產(chǎn))。

供試藥劑為粒寶寶(淮安飛龍農(nóng)業(yè)科技發(fā)展公司生產(chǎn)并提供，主要成分為氨基酸和脫落酸)、黃腐酸(國藥集團化學試劑有限公司)。

1.2 試驗設(shè)計

田間試驗設(shè)置粒寶寶、黃腐酸及對照3個處理：處理1，粒寶寶葉面噴施濃度為200倍液；處理2，黃腐酸100 mg/L；處理3(對照)，噴等量清水。分3個時期進行處理：越冬期(2016年12月15日)、返青期(2017年3月2日)、開花期(2017年5月2日)噴施1次。每個處理重復(fù)3次，試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計進行排列，每個小區(qū)面積為12 m2(3 m×4 m)。

1.3 試驗田情況

試驗于2016—2017年在江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學研究所現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高新科技園區(qū)內(nèi)進行，前茬大豆，土壤為壤土，肥力中等。2016年10月24日播種小麥，行距20 cm，播深 4～5 cm，3葉期定苗250株/m2，施純氮180 kg/hm2、P2O5165 kg/hm2、K2O 105 kg/hm2，氮肥、磷肥、鉀肥分別為尿素、過磷酸鈣和氯化鉀，均底施，在小麥播種后出苗前澆1次透水，保證出苗齊全。在小麥整個生育期內(nèi)，小區(qū)用鐵支架四周固定，上面可覆蓋塑料薄膜并在小區(qū)四周挖50 cm深溝，降雨時覆膜防止雨水影響，雨后揭去薄膜。只在小麥破口期(2017年4月24日)各處理小區(qū)用水管澆透水1次，保證小麥后期正常生長，小麥其他栽培管理措施同大田生產(chǎn)。

1.4 測定項目及方法

按照處理要求在各個生育期進行藥劑處理后，分別在返青期、拔節(jié)期和灌漿期各處理隨機取樣50株小麥劍葉測定各項指標，最后對所有數(shù)據(jù)進行處理并利用Excel軟件對相關(guān)指標進行統(tǒng)計分析。(1)葉綠素含量的測定：用80%丙酮提取，在UV-21型分光光度計上進行測定[1]。(2)葉片相對含水量的測定[2]：剪取小麥劍葉稱鮮質(zhì)量(初始鮮質(zhì)量)后迅速將剪口處插入蒸餾水中浸泡2 h后取出，擦掉葉片表面多余水分并稱取飽和鮮質(zhì)量。經(jīng)105 ℃ 30 min 殺青后，75 ℃下烘干至恒質(zhì)量，稱質(zhì)量(干質(zhì)量)并計算葉片相對含水量：葉片相對含水量=(初始鮮質(zhì)量-干質(zhì)量)/(飽和鮮質(zhì)量-干質(zhì)量)×100%。(3)脯氨酸含量的測定：采用磺基水楊酸提取比色法測定[3]。(4)超氧化物歧化酶(SOD)活性的測定：采用氮藍四唑(NBT)法測定[4]。(5)丙二醛(MDA)含量的測定：采用硫代巴比妥酸法測定[5]。

2 結(jié)果與分析

2.1 調(diào)理劑不同時期處理對小麥劍葉相對含水量的影響

植物葉片含水量及水分組成之間的變化是反映植物抗旱能力的重要指標，植物葉片含水量越高，表明它的抗旱能力越強。由表1可知，隨著小麥生育時期的推進，小麥葉片相對含水量呈現(xiàn)“低—高—低”的變化趨勢，說明在小麥返青拔節(jié)期對水分的需求十分明顯，此時若遇到干旱會嚴重影響小麥的生長發(fā)育，尤其是影響小麥穗分化進程和小花數(shù)。經(jīng)過粒寶寶、黃腐酸處理的小麥相對含水量在各生育期都較對照組均有明顯提高，說明在小麥上噴施粒寶寶和黃腐酸，可以提高小麥的水分吸收和減少損失的能力，更重要的是使小麥具有很強的忍耐脫水的能力。經(jīng)方差分析，在返青期粒寶寶處理與對照相比達顯著水平，其他時期處理與對照未達顯著水平；而黃腐酸雖也可以調(diào)高小麥葉片中的含水量，但與對照之間的差異沒有達顯著差異水平。其中粒寶寶在返青期、拔節(jié)期和灌漿期小麥葉片相對含水量較對照分別提高1.94%、6.96%和 4.02%，而返青期噴施效果顯著，并明顯好于黃腐酸。由此可見，噴施粒寶寶對小麥葉片保水能力、抗旱能力的效果比黃腐酸處理明顯。

表1 不同調(diào)理劑在不同時期處理對小麥劍葉相對含水量的影響 %

注：同列數(shù)據(jù)后標有不同小寫、大寫字母表示差異顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)。下同。

2.2 調(diào)理劑在不同時期處理對小麥劍葉葉綠素含量的影響

在光合作用過程中，葉綠素可以傳遞電子，是重要的參與者，對光合作用的正常進行起著決定作用[6]。植物體可以合成葉綠素，所以葉綠素含量可以反映出植物生理活動是否正常，在干旱等其他逆境下葉綠素會逐漸分解，因此植物葉片中葉綠素含量也是判斷植物抗旱能力的一項指標。由表2可以看出，在越冬期、返青期和開花期噴施粒寶寶、黃腐酸都提高了小麥葉片葉綠素含量，噴施粒寶寶的效果比黃腐酸好，特別是在小麥返青期使用顯著提高了葉片葉綠素含量，比對照增加了9.83%；在小麥的越冬期和開花期，粒寶寶和黃腐酸處理與對照之間沒有達顯著差異水平?？梢姡瑥奶幚頃r期來看，在小麥的返青期進行調(diào)理劑處理提高小麥葉片中葉綠素含量優(yōu)于小麥越冬期和開花期；從調(diào)理劑處理效果來看，在返青期噴施粒寶寶和黃腐酸都可以增加小麥劍葉中葉綠素的含量，增強光合作用，延緩葉片衰老，但是相對而言，在小麥返青期噴施粒寶寶的效果好于黃腐酸。

表2 調(diào)理劑在不同時期處理對小麥劍葉葉綠素含量的影響

2.3 調(diào)理劑在不同時期處理對小麥劍葉脯氨酸含量的影響

脯氨酸是植物體內(nèi)最有效的一種親和性滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，具有很強的水溶性，它的增加有助于植物細胞和組織的持水和防止脫水[7]。由表3可知，隨著小麥生育的進程，葉片內(nèi)脯氨酸含量逐漸增加，說明隨著小麥生長發(fā)育進程的推進，小麥的保持水分的能力逐漸增強，抗旱能力也逐漸增強。在小麥上噴施粒寶寶和黃腐酸都能提高小麥葉片中的脯氨酸含量，提高小麥的抗寒能力，而噴施粒寶寶的小麥葉片中脯氨酸的含量明顯高于黃腐酸處理的小麥。經(jīng)方差分析，在小麥的返青期進行粒寶寶處理的效果與對照相比達顯著差異水平；而在小麥的越冬期和開花期，粒寶寶和黃腐酸處理的小麥葉片中的脯氨酸含量雖有增加，但沒有達顯著差異水平。從小麥生育期來看，在小麥返青期噴施粒寶寶顯著提高了脯氨酸含量，明顯高于越冬期和開花期，比對照增加7.87%，增強了抗干旱能力。

表3 調(diào)理劑在不同時期處理對小麥劍葉脯氨酸含量的影響

2.4 調(diào)理劑在不同時期處理對小麥劍葉超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響

表4 調(diào)理劑在不同時期處理對小麥劍葉超氧化物歧化酶活性的影響

2.5 調(diào)理劑在不同時期處理對小麥劍葉丙二醛含量的影響

丙二醛是植物在逆境脅迫中產(chǎn)生的大量自由基所造成膜脂過氧化的最終產(chǎn)物，是對細胞有毒性的物質(zhì)，能夠引起細胞膜功能紊亂。丙二醛含量的變化反映著環(huán)境脅迫下細胞內(nèi)氧自由基積累導(dǎo)致的脂膜過氧化程度，而脂膜過氧化程度的改變可反映植物細胞受損傷的程度[9]。通常用它作為膜脂過氧化指標，表示細胞膜脂過氧化程度和植物對干旱逆境條件反應(yīng)的程度[10]，即丙二醛含量可以反映出植物抗逆性。由表5可知，小麥隨著生育進程受到的干旱影響越來越大，葉片中丙二醛的含量逐漸增加。而粒寶寶、黃腐酸處理都降低了葉片中丙二醛含量，特別是在返青期處理，小麥葉片中丙二醛含量比對照降低7.24%，與對照之間的差異達顯著水平。說明在小麥的返青期噴施粒寶寶增強了小麥抗逆能力，維護了體內(nèi)細胞正常生理活力，延緩衰老。

表5 調(diào)理劑在不同時期處理對小麥劍葉中丙二醛含量的影響

3 結(jié)論與討論

小麥葉片相對含水量、葉綠素含量、游離脯氨酸含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性與小麥耐旱能力有一定的相關(guān)性，這些指標高則表明小麥的抗旱能力就高。試驗發(fā)現(xiàn)，在不同生育期噴施粒寶寶、黃腐酸的小麥葉片相對含水量、葉綠素含量、游離脯氨酸含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性都有所提高，氨基酸水溶肥料粒寶寶和黃腐酸對小麥具有明顯的抗干旱作用。其中，粒寶寶在不同時期處理的效果均明顯高于黃腐酸，說明噴施粒寶寶對小麥抗旱能力的提高效果好于黃腐酸。

通過粒寶寶、黃腐酸在小麥生長發(fā)育不同階段進行處理對小麥葉片相對含水量、葉綠素含量、游離脯氨酸含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響比較發(fā)現(xiàn)，在小麥的返青期進行處理好于越冬期和開花期?？梢?，在小麥返青期進行調(diào)理劑處理提高抗旱能力的效果最佳。

丙二醛(MDA)是植物膜脂過氧化最重要的產(chǎn)物之一，可通過測定丙二醛的含量了解膜脂過氧化的程度，以此說明植物生物膜受傷害的程度以及植物抗旱性的能力[11]。本試驗結(jié)果表明，粒寶寶和黃腐酸在小麥不同生長發(fā)育階段進行處理都可以降低丙二醛的含量，說明粒寶寶和黃腐酸都能提高小麥抗旱能力，相對而言，粒寶寶處理降低小麥葉片中丙二醛含量的效果好于黃腐酸。在小麥不同生長發(fā)育階段進行粒寶寶和黃腐酸處理均能降低丙二醛的含量，相對而言，在小麥返青期進行粒寶寶和黃腐酸處理降低丙二醛含量的效果最好，說明小麥返青期利用噴施粒寶寶進行化控調(diào)理可以顯著預(yù)防干旱對小麥生產(chǎn)的危害。