綠豆專用型種衣劑包衣對綠豆形態(tài)指標與光合特性的影響

梁喜龍,李海龍,陳雨潔,鞠世杰,方淑梅

(黑龍江八一農(nóng)墾大學,黑龍江 大慶 163319)

綠豆作為一種對土壤要求較低的作物，具有抗逆、耐瘠薄、生育期短、適應性強等優(yōu)點，同時由于其自身具有固氮作用，在北方地區(qū)具有較大的栽培面積[1-5]。據(jù)統(tǒng)計，僅2017年，黑龍江省雜糧種植面積就為46.67萬公頃，其中近一半為雜豆，今后隨著種植產(chǎn)業(yè)結構的調整，綠豆的種植面積還會大幅度增加[6-7]。雖然綠豆具備諸多優(yōu)點，但在北方地區(qū)大面積種植仍有許多障礙難以克服。首先，綠豆種植通常在第一年病害發(fā)生較輕，產(chǎn)量高、品質好，但隨著綠豆種植年份的增加，病蟲害不斷加劇，主要包括根腐病、葉斑病和蚜蟲等。已有研究表明，多年連作后病原菌累積是綠豆減產(chǎn)的一個重要原因。同時綠豆連作易導致土壤中單一營養(yǎng)元素的過度消耗。然而從植物營養(yǎng)學的角度分析，農(nóng)作物在進行干物質積累的過程，需要從土壤中吸收多種營養(yǎng)元素，缺一不可。

種衣劑是將一種或多種活性成分(如殺蟲劑、殺菌劑、微生物、營養(yǎng)元素、植物生長調節(jié)劑等)與粘合劑和著色劑結合并應用于種子表面的組合物[8]。其在種子消毒、緩釋藥肥、防治病蟲鼠害、提高作物抗逆性和降低環(huán)境污染等方面均發(fā)揮著重要作用[9-11]。種衣劑研制之初主要是針對棉花種子，后經(jīng)過不斷發(fā)展，現(xiàn)已在水稻[12]、大豆[13]、小麥[14]、玉米[15]、花生[16]等其它農(nóng)作物種子上廣泛應用，并取得了頗為顯著的經(jīng)濟、社會及生態(tài)效益。在北方的綠豆主產(chǎn)區(qū)，農(nóng)民大多利用大豆種衣劑來替代綠豆種衣劑，但由于綠豆種子粒徑與特性及生長發(fā)育的差異性，很難利用大豆種衣劑直接代替[17]；另外綠豆多用于保健及養(yǎng)生食品生產(chǎn)中，無毒無殘留至關重要[18]。基于上述問題，全面開發(fā)具有調控生長、激發(fā)抗逆潛能、補充營養(yǎng)、防病防蟲等作用的低毒型綠豆專用種衣劑就成為關注的重點。本研究將針對研制的綠豆專用型種衣劑，測定種子包衣處理后幼苗的形態(tài)指標與光合特性，以期為在綠豆栽培生產(chǎn)中應用奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試綠豆品種為綠豐2號(由國家雜糧工程技術研究中心提供)；供試藥劑為綠豆專用型種衣劑(主要含植物生長調節(jié)劑、中草藥浸出液及營養(yǎng)元素等)，由黑龍江八一農(nóng)墾大學化控研究室提供；大豆常規(guī)種衣劑為克·戊·三唑酮，由齊齊哈爾盛澤農(nóng)藥有限公司提供；微生物種衣劑為金巧伴(大豆伴種旺)，由哈爾濱沃必富生物科技有限公司生產(chǎn)；試驗地點為黑龍江八一農(nóng)墾大學農(nóng)學院日光溫室。

1.2 試驗設計與指標測定

2018年9月，在前期試驗的基礎上，將所有篩選好的活性組分(烯效唑100 mg·L-1、生根劑50 mg·L-1)、營養(yǎng)元素(氮、磷、鉀、硼、鋅、鎂、銅及鉬等)組合17.85 g·L-1、中草藥(百部及虎杖)浸出液100 mg·L-1、殼聚糖4 g·L-1混合制成種衣劑成品，此時的活性成分含量均計為100%，然后以各活性成分用量分別為50%(Z1)、75%(Z2)、100%(Z3)、125%(Z4)、150%(Z5)作為處理組，同時選取市場上銷售的大豆常規(guī)種衣劑(CKl)和微生物種衣劑(CKW)對綠豆種子進行包衣處理作為陽性對照，另外以未進行種衣劑處理的種子作為空白對照(CK0)。試驗以盆栽(盆21 cm×10 cm)方式進行。首先在每盆內(nèi)加入五分之四體積的有機黑土，等量水澆透，然后在土表面均勻播種10粒(經(jīng)過精選)，再等體積覆蓋2cm厚的土層放置室內(nèi)，其余管理同大田，試驗設3次重復。

45 d后隨機取樣15株測定形態(tài)指標與光合指標。形態(tài)指標包括株高、莖粗、根長、側根數(shù)及干物質量，其中干物質量為5株測量值。光合指標包括葉綠素a含量、葉綠素b含量、總葉綠素含量、凈光合速率、氣孔導度和胞間CO2濃度。其中葉綠素含量的測定采用丙酮與乙醇(1∶1)浸提比色法，而其它光合指標的測定則采用便攜式光合測定儀(Li-6400，USA)進行。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 2007軟件對數(shù)據(jù)進行計算與處理，采用DPS v9.50軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 綠豆專用型種衣劑包衣處理對綠豆苗期形態(tài)建成的影響

從表1可以看出，各處理中CKW的株高為最高，且顯著高于其它處理13.16%～31.16%。與CK0相比，不同濃度的綠豆專用種衣劑可以有效降低綠豆幼苗的株高，且隨著濃度的增加株高降低，在Z5處理時株高達到最低，并極顯著低于除Z4外的處理。常規(guī)種衣劑CKl在控制綠豆株高方面的效果雖不及Z4和Z5，但卻低于CK0、CKW、Z1和Z2，并與CK0、CKW、Z1之間呈顯著性差異。綠豆莖粗變化趨勢與株高相反，隨著綠豆專用種衣劑濃度增加，綠豆幼苗的莖粗增大，在Z5處理時達到最大，且顯著高于CK0、CKW、CK1、Z1和Z2，但與Z3和Z4之間差異不顯著。綠豆幼苗根長則隨著專用型種衣劑包衣濃度升高呈先升后降趨勢，Z3處理時綠豆幼苗根長達到峰值，且極顯著高于CK0(40.62%)、CKW(37.74%)、CK1(16.87%)、Z1(27.57%)、Z2(10.29%)和Z5(23.99%)。而常規(guī)種衣劑處理在促進根長方面雖低于Z3和Z4，但高于CK0、CKW、Z1、Z2和Z5，并顯著高于CK0、CKW和Z1。同樣綠豆幼苗側根數(shù)與根長的變化趨勢基本一致。對于地上部干重，綠豆專用種衣劑的5個處理中，主要表現(xiàn)為隨著種衣劑有效成分的增加，地上部干重下降，但Z1～Z4處理與CKl差異不顯著，并且除Z1外均與CKW達到差異顯著水平；而對于地下部干重最大的Z4處理顯著高于處理Z1、Z2、Z5及各類型對照，并呈顯著性差異水平，而與Z3之間差異不顯著。綜上所述，Z3與Z4處理具有降低株高，增加莖粗、根長和地下干物質積累的作用，其中部分指標優(yōu)于各類型對照。

2.2 綠豆專用型種衣劑包衣處理對綠豆苗期葉綠素含量的影響

種衣劑包衣處理后苗期綠豆葉綠素a的含量隨著綠豆專用型種衣劑濃度的增加而增大(表2)，Z5處理最高(1.15 mg·g-1)，其次為Z4處理(1.14 mg·g-1)，二者均顯著高于CK0、CKW、CKl、Z1和Z2。CKW處理葉綠素a含量僅高于CK0，但未達到差異顯著性水平。種衣劑包衣處理苗期綠豆葉綠素b含量與葉素綠a變化趨勢基本相同。而對于總葉綠素含量，Z3(1.60 mg·g-1)、Z4(1.67 mg·g-1)和Z5(1.68 mg·g-1)處理間差異不顯著，但顯著高于其它各處理和對照。說明適宜濃度的綠豆專用型種衣劑包衣處理能顯著提高綠豆幼苗的葉綠素含量。

2.3 綠豆專用型種衣劑包衣處理對綠豆苗期凈光合速率的影響

由圖1可知，Z5處理凈光合速率最高，其高出CK0、CK1、CKW、Z1和Z2 41.75%、20.24%、35.80%、27.65%和11.45%，且與CK0、CKW、CK1及Z1達到差異極顯著水平，但Z5與處理Z3和Z4差異均不顯著。除CK1、CKW和Z1外其它劑量種衣劑處理的凈光合速率均顯著高于CK0，其中處理Z2、Z3、Z4和Z5與CK0呈極顯著差異。

表1 綠豆專用型種衣劑包衣處理對綠豆苗期形態(tài)建成的影響

注：不同大小寫字母分別表示處理間差異達P<0.01和P<0.05顯著水平，下同。

Note: Different captial and lowercase letters indicateP<0.01 orP<0.05 significant difference among treatments respectively, the same below.

表2 綠豆專用型種衣劑包衣處理對綠豆苗期葉綠素含量的影響

圖1 綠豆專用型種衣劑包衣處理對綠豆苗期凈光合速率的影響Fig.1 Effect of mung bean-specific seed coating agent on net photosynthetic rate of mung bean seedling

2.4 綠豆專用型種衣劑包衣處理對綠豆苗期氣孔導度的影響

從圖2可以看出，專用型種衣劑的5個劑量處理中，氣孔導度隨著種衣劑有效成分的提高表現(xiàn)出先增后降趨勢，并在Z3時達到最高。Z3與Z1及Z2之間存在顯著性差異，而Z3與Z4及Z5之間則差異不顯著。處理Z3、Z4和Z5與CK0及CKW呈顯著或極顯著差異，Z3與CKl相比高出46.97%，也達到顯著水平。

2.5 綠豆專用型種衣劑包衣處理對綠豆苗期胞間CO2濃度的影響

試驗結果如圖3所示，在綠豆專用型種衣劑的5個劑量處理中，胞間CO2濃度的變化趨勢表現(xiàn)為隨著種衣劑活性成分濃度的增加，胞間CO2濃度先降低后升高，在Z1處理時胞間CO2濃度達到最高，Z3處理達到最低。同時從圖3中可以看出，Z3處理胞間CO2濃度顯著低于CK0、CK1、CKW、Z1、Z2和Z5，且與它們差異極顯著，但與Z4差異不顯著。

3 討論與結論

新型綠豆專用種衣劑可以有效降低綠豆株高，增加莖粗、根長以及側根數(shù)，調控綠豆苗期植株形態(tài)；同時能有效增加葉綠素a、葉綠素b以及總葉綠素含量，提高氣孔導度和凈光合速率，進而促進前期地下干物質的積累，并緩沖由株高降低引起的地上干物質積累降低量，這與該領域前人的研究結果基本一致[19-21]。

圖3 綠豆專用型種衣劑包衣處理對綠豆苗期胞間CO2濃度的影響Fig.3 Effect of mung bean-specific seed coating agent on intercellular CO2 concentration of mung bean seedling

葉綠素含量在一定程度能上反映出綠色植物轉換能量、固化物質的能力[22]。本研究表明，隨著種衣劑濃度的增大，綠豆苗期葉綠素含量增大，但Z4與Z5之間相差較小，且未達到顯著性水平，表明超過一定限度則綠豆幼苗的葉綠素含量增加幅度降低。

凈光合速率、氣孔導度和胞間CO2濃度是衡量作物光合性能的幾個重要指標[23]。本研究表明，隨著綠豆專用型種衣劑濃度的增大，綠豆苗期葉片凈光合速率和氣孔導度顯著上升，且二者呈正相關性。進一步分析發(fā)現(xiàn)其可能與專用型綠豆種衣劑活性成分中含有烯效唑與生根劑有關。楊文鈺等[24]研究表明烯效唑干拌種可以有效提高小麥旗葉后期光合速率，同時各器官中14C同化物分配比例也獲得了調整。張洪鵬等[22]研究表明，葉面噴施烯效唑可以有效緩解大豆因淹水所造成的不利影響，同時還可以提高大豆葉片的光合特性[22]。可見烯效唑對提高植物的光合作用具有重要意義。

種衣劑技術是實現(xiàn)栽培管理輕型化及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)節(jié)支增收的重要途徑[25]。目前的種衣劑在病蟲害防治方面主要以添加化學農(nóng)藥為主，而本研究中使用的綠豆專用種衣劑則以添加中草藥浸出液為主，且通過本研究發(fā)現(xiàn)，其浸出液并未影響其它活性成分對綠豆生長與光合特性的調控作用，因此今后有必要在田間進一步開展綠豆專用種衣劑的防病防蟲效果研究，這對當前適應農(nóng)產(chǎn)品提倡“減肥減藥”需求具有積極意義。