胡兆平　馬存金　任士偉　張營　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小麥（Triticum aestivum L.）根系和地上部生長發(fā)育的影響。以魯麥18為試驗材料，設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，整盆取樣并進行各指標測定。結果表明，在低濃度下，即每千克種子拌硫酸鋅0～4.0 g時，硫酸鋅拌種促進小麥的生長發(fā)育，隨著硫酸鋅拌種濃度的增加，小麥生長各指標（出苗率、發(fā)芽指數、株高）、各器官干物質積累量、根冠比、根系形態(tài)指標和根系生理活性指標均呈先升后降的趨勢，其中以1.0 g/kg處理效果最好；當拌種濃度達到8.0 g/kg時各指標均低于對照，對小麥的生長發(fā)育產生抑制作用。說明在0～4.0 g/kg濃度范圍內，硫酸鋅拌種能促進小麥的生長發(fā)育，其中以1.0 g/kg濃度處理效果最好，8.0 g/kg時對小麥的生長發(fā)育產生抑制作用。

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

中圖分類號：S512.1；S143.7 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）04-06

鋅是植物生長所必需的微量元素之一[1]，同時也是多種酶的組分，在植株光合作用、葉綠素合成、酶活性及氮固定與轉化等方面都有重要的作用，具有促進蛋白質代謝和生殖器官發(fā)育以及提高抗逆性等生理功能[2，3]。若鋅元素供應不足，會導致小麥（Triticum aestivum L.）葉片失綠，節(jié)間縮短，植株矮小，結實性差、生物產量和經濟產量均顯著下降，嚴重時甚至不能形成經濟產量[4]，導致農作物的產量和品質急劇下降[5]。鋅元素的豐缺直接關系到人類健康，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養(yǎng)，已成為全世界植物營養(yǎng)學家、農學家及人類營養(yǎng)學家關注的焦點[6]。據報道，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，缺鋅可導致小麥產量和子粒營養(yǎng)品質降低，因缺鋅而導致小麥大幅度減產在一些國家己有報道，如印度、澳大利亞、土耳其等[7]。

研究表明，在缺鋅條件下補施鋅肥能促進小麥的生長發(fā)育，壯大根群，增強根系活力，有利于增強小麥吸收養(yǎng)分的能力[5]。而在不同施鋅方式中，拌種對小麥產量和品質提高的效果最好，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、提高產量，在進行拌種時，不能一概而論、盲目隨從，應根據需要科學拌種[9]。研究表明，鋅元素合理濃度拌種能促進出苗、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，提高單株生產力，增加成穗數及每穗粒數，最終提高產量[11]。

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

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2015年4月在金正大生態(tài)工程集團股份有限公司/國家緩控釋肥工程技術研發(fā)中心溫室中進行。供試作物種子為魯麥18；試驗所用鋅元素為ZnSO4·7H2O（鋅含量22.6%，天津博迪化工股份有限公司）；土壤為臨沭縣當地土壤，土壤有機質含量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 試驗設計

試驗以盆栽的方式進行，共設7個處理，即種子分別拌硫酸鋅0、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 g/kg，每個處理均設4次重復。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，整盆收獲并進行各指標測量。

于2015年4月25日（播種后20 d）進行取樣，取樣時先將地上部取下后再進行根系取樣，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目網袋，低壓水沖洗根系，剔除雜質，迅速吸干根系樣品表面水分，測定根系氯化三苯基四氮唑（TTC）還原強度、吸收面積及活躍吸收面積，測定根系形態(tài)指標（根長、根表面積、根尖數、根系體積等），各指標測定完成后置于80 ℃烘箱中烘干并稱重。

1.3 測定項目與方法

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

根系鮮重及干重采用稱量法；根系體積采用排水法；選取粗細混勻的根系，采用氯化三苯基四氮唑（TTC）還原法[16]測定根系活力，根系TTC還原總量（mg/h）=根系TTC還原強度[TTC μg/（g·h）]×根系鮮重（g）/1 000；采用亞甲基藍吸附法[17]測定根系總吸收面積及活躍吸收面積；把待測樣品均勻平鋪于儲水玻璃槽中，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，測定根系長度（m）、根表面積（m2）、根系體積（cm3）和根尖數等指標，再計算出單位土體內的根長密度（m/dm3）與根表面積（m2/dm3）。

各器官干物質測定：將地上部與根系分開，105 ℃殺青30 min后80 ℃烘干并稱重，計算地上部和根系干物質積累量。

1.4 數據分析

數據采用 SPSS19.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理小麥生長的變化

由表1可以看出，在試驗處理濃度范圍內，小麥出苗率、發(fā)芽指數、株高呈先增后降的趨勢，于1.0 g/kg處理達到最大，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，但當拌種濃度達到8.0 g/kg時各指標均低于對照，說明硫酸鋅高濃度拌種對小麥存在抑制作用，不利于小麥的出苗。

2.2 不同處理小麥干物質積累與分配的變化

2.2.1 不同處理小麥干物質積累的變化 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先增加后降低的趨勢，于1.0 g/kg處理達到最大。在0～4.0 g/kg濃度范圍內，硫酸鋅拌種有利于小麥干物質積累，當拌種濃度達到8.0 g/kg時各器官及總干物質積累量低于對照，說明硫酸鋅高濃度拌種對小麥的生長有抑制作用，不利于小麥干物質積累。

2.2.2 不同處理小麥干物質分配的變化 由表3（不同處理小麥干物質分配比例）可以看出，在試驗處理濃度范圍內，小麥根系干重占總干重的比例呈現先升高后降低的趨勢，于1.0 g/kg處理達到最大，之后迅速下降。硫酸鋅在低濃度（0～4.0 g/kg）下拌種有利于促進小麥根系的發(fā)育，提高根系所占比例，當拌種濃度達到8.0 g/kg時根系干重所占比例及根冠比均低于對照，說明硫酸鋅高濃度拌種對根系的抑制作用大于地上部，不利于根系的生長發(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，在試驗處理濃度范圍內，小麥根系各形態(tài)指標（根長密度、根表面積、根系體積、根尖數）均呈現先升后降的趨勢，且均于1.0 g/kg處理達到峰值，之后迅速下降。在0～4.0 g/kg濃度范圍內，硫酸鋅拌種促進了小麥根系的發(fā)育，表現為根長密度、根表面積、根系體積較大，根尖數較多；當拌種濃度達到8.0 g/kg時根系各形態(tài)指標均低于對照，說明硫酸鋅拌種濃度達到8 g/kg時對小麥根系產生明顯的抑制作用，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，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還原強度、還原量、吸收面積及活躍吸收面積均呈現先升后降的趨勢，均于1.0 g/kg處理達到最大，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，表現為根系TTC還原強度、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均低于對照，說明硫酸鋅高濃度拌種對小麥根系活性產生抑制作用，根系活力下降，不利于小麥強大根系的建成。

3 小結與討論

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

研究結果顯示：在低濃度（0～4.0 g/kg）范圍內，硫酸鋅拌種促進小麥的出苗和生長發(fā)育，與前人的研究結論基本一致。在0～4.0 g/kg處理濃度范圍內，隨著硫酸鋅拌種濃度增加，小麥出苗率、發(fā)芽指數、株高、各器官干物質積累量和根冠比均呈先升后降的趨勢，于1.0 g/kg濃度處理時各指標達到最大值；當拌種濃度達到8.0 g/kg時各指標均低于對照，說明此時對小麥已經產生抑制作用。由此可見，硫酸鋅在低濃度下拌種有利于小麥的出苗和生長發(fā)育，高濃度拌種對小麥的出苗、地上部及根系的生長發(fā)育產生抑制作用，且對根系的抑制作用更大。

根系是作物的主要吸收器官，是影響作物生長發(fā)育與產量的重要因素[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)達及高活力持續(xù)期長是植株生長發(fā)育、養(yǎng)分吸收利用和產量形成的重要保證[26]。研究表明，施鋅有利于初生根和次生根的發(fā)生，促進根系的良好發(fā)育[27]。低磷水平下，施鋅肥能促進小麥根系生長，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和根數目明顯增加[28]。同時也有研究表明，小麥經鋅元素拌種后其初生根和次生根的根量、根數目均明顯增加[11]。

研究結果表明：在低濃度（0～4.0 g/kg）范圍內，硫酸鋅拌種促進了小麥根系的發(fā)育，隨著硫酸鋅拌種濃度的增加，小麥根系的形態(tài)指標和生理活性指標均呈先上升后下降的趨勢，在1.0 g/kg濃度處理時根系各指標達到最大值，表現為根長密度、根表面積、根系體積較大，根尖數增多，根系生理活性明顯增強；當拌種濃度達到8.0 g/kg時根系各指標均低于對照，對小麥的根系產生抑制作用。由此可見，硫酸鋅低濃度拌種促進小麥強大根系的建成和發(fā)育，高濃度拌種對小麥根系的形態(tài)及生理活性產生抑制作用。

綜上所述，每千克種子拌硫酸鋅在0～4.0 g濃度范圍內拌種促進小麥的生長發(fā)育，其中拌種用量以1.0 g/kg效果最佳，超過8.0 g/kg后對小麥的生長發(fā)育產生抑制作用，因此，在生產中應科學施用鋅肥，合理把握鋅肥用量。

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