硫酸銅拌種對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響

胡兆平+馬存金+任士偉

摘要：采用盆栽的方法，研究硫酸銅不同濃度拌種對(duì)小麥根系和地上部生長(zhǎng)發(fā)育的影響。以魯麥18為試驗(yàn)材料，設(shè)置硫酸銅不同濃度拌種，硫酸銅濃度分別為0、0.125、0.250、0.500、1.000、2.000、4.000 g/kg，整盆取樣并進(jìn)行不同指標(biāo)測(cè)定。結(jié)果表明，在試驗(yàn)處理濃度范圍內(nèi)，硫酸銅拌種促進(jìn)了小麥生長(zhǎng)發(fā)育，隨著硫酸銅拌種濃度升高，小麥生長(zhǎng)指標(biāo)出苗率、發(fā)芽指數(shù)、株高、各器官干物質(zhì)積累量、根系形態(tài)指標(biāo)、根系生理活性指標(biāo)均呈先升高后下降的趨勢(shì)，其中以0.500 g/kg濃度處理效果最好；當(dāng)拌種濃度達(dá)到2.000 g/kg及以上時(shí)各指標(biāo)均低于對(duì)照，表明高濃度硫酸銅拌種對(duì)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生抑制作用。綜上所述，在0～1.000 g/kg濃度范圍內(nèi)，硫酸銅拌種促進(jìn)了小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，其中以 0.500 g/kg 濃度處理效果最好，≥2.000 g/kg后對(duì)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生抑制作用。

關(guān)鍵詞：小麥；硫酸銅；拌種；幼苗；根系；地上部

中圖分類號(hào)： S512.106 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2017）01-0073-03

銅是植物生長(zhǎng)所必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素，對(duì)植物生長(zhǎng)有著重要的作用[1]，同時(shí)也是植物體內(nèi)多種酶成分之一，對(duì)作物正常生理代謝有著重要的意義[2]。小麥屬于對(duì)銅特別敏感的作物，一旦缺銅將會(huì)導(dǎo)致小麥新生葉失綠，葉尖發(fā)白卷曲，葉片上出現(xiàn)壞死斑點(diǎn)，進(jìn)而枯萎死亡，繁殖器官發(fā)育受阻，嚴(yán)重影響產(chǎn)量[3]。同時(shí)，銅作為殺菌劑還可預(yù)防多種真菌和部分細(xì)菌引起的病害，促進(jìn)作物健康出苗，并且對(duì)人畜比較安全，至今仍然在世界大部分地區(qū)大量使用[4]。銅肥主要作為播種前拌種或基肥施用，以促進(jìn)小麥生育前期的生長(zhǎng)和吸收[5]，研究表明，小麥經(jīng)硫酸銅拌種后，種子發(fā)芽率[6]、根系生物量和根系長(zhǎng)度明顯提高[7]，抗寒性和抗病性增強(qiáng)，且小麥的產(chǎn)量、品質(zhì)明顯升高[8-9]。因此，正確施用銅肥能促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn)量，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和減輕作物病蟲害[10]。

銅肥在提高作物產(chǎn)量和改進(jìn)產(chǎn)品品質(zhì)方面有顯著效果[8-10]，并且具有使用方便、成本低和經(jīng)濟(jì)效益大的優(yōu)點(diǎn)，但銅肥用量應(yīng)十分謹(jǐn)慎，因?yàn)樽魑镄枰可伲~在土壤中不易淋溶，如使用不當(dāng)，一旦施肥水平達(dá)到致毒水平，就容易使作物受害，給生產(chǎn)帶來(lái)很大損失[11]。因此，切實(shí)掌握銅肥的性質(zhì)及施用技術(shù)具有非常重要的意義。前人對(duì)硫酸銅的研究多集中在底施、噴施或作為殺菌劑的應(yīng)用上[12-13]，而對(duì)于硫酸銅在小麥拌種上的應(yīng)用與研究較少，因此，本研究通過(guò)設(shè)置硫酸銅不同濃度拌種，研究其對(duì)小麥根系及地上部生長(zhǎng)發(fā)育的影響，以期為硫酸銅在小麥拌種上的應(yīng)用提供技術(shù)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。供試作物為魯麥18種子；試驗(yàn)用銅元素為五水硫酸銅，銅含量256%，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11.15 g/kg、全氮含量0.68 g/kg、堿解氮含量 55.25 mg/kg、速效磷含量25.32 mg/kg、速效鉀含量 101.20 mg/kg，pH值6.35。

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，即設(shè)置硫酸銅不同濃度拌種，硫酸銅濃度分別為0、0.125、0.250、0.500、1.000、2.000、4.000 g/kg，每處理重復(fù)4次。每盆體積為 43 dm3，裝土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），播種后澆足等量水，期間注意澆水與觀察記錄，整盆收獲并進(jìn)行不同指標(biāo)測(cè)量。

取樣時(shí)將地上部取下后進(jìn)行根系取樣，并將地上部與根系分開(kāi)。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)定不同土層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），不同指標(biāo)測(cè)定完成后置于 80 ℃ 烘箱中烘干并稱質(zhì)量。

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），式中：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)。

根系鮮質(zhì)量及干質(zhì)量測(cè)定采用稱量法；根系體積測(cè)定采用排水法；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），鮮根]× 根系鮮質(zhì)量（g）/1 000；采用亞甲基藍(lán)吸附法測(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）、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）、根表面積（m2/dm3）。

器官干物質(zhì)測(cè)定：將地上部與根系分開(kāi)，105 ℃殺青 30 min 后80 ℃烘干并稱質(zhì)量，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 SPSS 19.0軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理小麥出苗性狀

從表1可以看出，隨著硫酸銅拌種濃度升高，小麥出苗率、發(fā)芽指數(shù)、株高均呈現(xiàn)先增加后降低趨勢(shì)，均于硫酸銅拌種量為0.500 g/kg處理達(dá)到最大值，且與其他處理（除 0.250 g/kg 處理出苗率）間差異顯著。在0～1.000 g/kg拌種濃度范圍內(nèi)，硫酸銅拌種有利于小麥的出苗，但當(dāng)拌種濃度達(dá)到2.000 g/kg及以上時(shí)各指標(biāo)均低于對(duì)照，表明高濃度硫酸銅拌種對(duì)小麥出苗有抑制作用。

2.2 不同處理小麥干物質(zhì)積累與分配

2.2.1 不同處理小麥干物質(zhì)積累 從表2可以看出，在試驗(yàn)處理濃度范圍內(nèi)，小麥地上部、根系及總干質(zhì)量均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，硫酸酮接種量0.500 g/kg處理達(dá)到最大。硫酸銅濃度在0～1.000 g/kg，拌種有利于小麥的干物質(zhì)積累，當(dāng)拌種濃度達(dá)到2.000 g/kg及以上時(shí)干物質(zhì)積累均低于對(duì)照，表明高濃度硫酸銅拌種對(duì)小麥的干物質(zhì)積累有抑制作用，不利于小麥的生長(zhǎng)。

2.2.2 不同處理小麥干物質(zhì)分配 從表3可以看出，不同處理小麥干物質(zhì)分配，在試驗(yàn)處理濃度范圍內(nèi)，小麥根系占總干質(zhì)量的比例呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，硫酸銅拌種量 0.500 g/kg 處理根系干質(zhì)量、根冠比達(dá)到最大。硫酸銅低濃度0～1.000 g/kg拌種情況下，有利于小麥根系的發(fā)育，當(dāng)拌種濃度達(dá)到2.000 g/kg及以上時(shí)根系干質(zhì)量所占比例及根冠比均低于對(duì)照，表明硫酸銅高濃度拌種對(duì)根系的作用大于地上部，對(duì)根系的抑制作用較強(qiáng)，不利于根系的生長(zhǎng)發(fā)育。

2.3 不同處理小麥根系

2.3.1 不同處理小麥根系形態(tài) 從表4可以看出，隨著硫酸銅拌種濃度升高，小麥根長(zhǎng)密度、根表面積、根系體積、根尖數(shù)均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，硫酸銅拌種量0.500 g/kg處理達(dá)到最大。在0～1.000 g/kg濃度范圍內(nèi)，硫酸銅拌種有利于小麥根系的發(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)增多；當(dāng)拌種濃度達(dá)到2.000 g/kg及以上時(shí)根系各形態(tài)指標(biāo)均低于對(duì)照，表明硫酸銅拌種濃度≥2.000 g/kg后對(duì)小麥根系產(chǎn)生抑制作用，不利于小麥根系的建成。

2.3.2 不同處理小麥根系生理活性 根系 TTC還原強(qiáng)度、TTC還原總量、吸收面積、活躍吸收面積都是反映根系吸收性能的重要指標(biāo)，根系TTC還原總量是根系活性與根系數(shù)量相結(jié)合的指標(biāo)，而根系吸收面積及活躍吸收面積表示根系把吸附在表面的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)部的情況，可反映養(yǎng)分的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)能力，這些指標(biāo)可更好地反映整個(gè)根系的性能[14-15]。從表5可以看出，隨著硫酸銅拌種濃度升高，小麥根系TTC還原強(qiáng)度、還原量、吸收面積、活躍吸收面積均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，硫酸酮拌種量0.500 g/kg處理達(dá)到最大，之后迅速下降。在0～1.000 g/kg拌種濃度范圍內(nèi)，硫酸銅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、活躍吸收面積較大；當(dāng)拌種濃度達(dá)到 2.000 g/kg 及以上時(shí)根系各生理活性指標(biāo)均低于對(duì)照，表明硫酸銅拌種濃度超過(guò)2.000 g/kg后對(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 結(jié)論與討論

銅可以調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育[16]，王斌等發(fā)現(xiàn)，一定濃度的銅肥對(duì)作物的生理代謝有促進(jìn)作用，高濃度銅會(huì)破壞植物代謝中重要的酶，使植物生長(zhǎng)受阻[17]。有研究表明，硫酸銅拌種可明顯提高小麥種子發(fā)芽率[6]，促進(jìn)苗期生長(zhǎng)，增加植株對(duì)銅的吸收，且能增加小麥植株葉綠素含量[18-19]，提高光合速率，增加產(chǎn)量[20-21]。本研究結(jié)果，硫酸銅拌種量在0～1.000 g/kg范圍內(nèi)促進(jìn)了小麥的出苗和生長(zhǎng)發(fā)育，與前人研究結(jié)果一致。在本試驗(yàn)處理濃度范圍內(nèi)，隨著硫酸銅拌種濃度升高，小麥出苗率、發(fā)芽指數(shù)、株高、各器官干物質(zhì)積累量、根冠比均呈先升高后降低的趨勢(shì)，硫酸銅拌種量 0.500 g/kg 處理時(shí)各指標(biāo)達(dá)到最高；當(dāng)拌種濃度達(dá)到2000 g/kg及以上時(shí)各指標(biāo)均低于對(duì)照。表明硫酸銅在低濃度下拌種有利于小麥出苗和生長(zhǎng)發(fā)育，高濃度拌種對(duì)小麥的出苗、地上部、根系生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生抑制作用，且對(duì)根系的抑制作用更大。

根系是吸收水分養(yǎng)分、合成生理活性物質(zhì)、促進(jìn)地上部良好生長(zhǎng)的重要器官，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、作物光合產(chǎn)物合成與運(yùn)轉(zhuǎn)分配、養(yǎng)分吸收利用的重要保證[22-23]。根系作用大小取決于根系生物量、生理特性及其空間分布[14-15]。研究發(fā)現(xiàn)，低濃度銅可提高根系生物量、根長(zhǎng)、根系活力[24]；高濃度銅處理小麥胚根、次生根條數(shù)減少，總根長(zhǎng)度、胚芽長(zhǎng)度縮短，根體積、根干質(zhì)量也較對(duì)照減少，根系活性呈下降趨勢(shì)[25]。同時(shí)有研究表明，銅拌種促進(jìn)小麥根系發(fā)育，初生根與次生根條數(shù)明顯增加，植株養(yǎng)分狀況改善，產(chǎn)量得到提高[19]。本研究結(jié)果表明，硫酸酮拌種量在0～1.000 g/kg 濃度范圍內(nèi)，促進(jìn)了小麥根系的發(fā)育，隨著硫酸銅拌種濃度增加，小麥根系的形態(tài)指標(biāo)和生理活性指標(biāo)均呈先升高后降低的趨勢(shì)，硫酸銅拌種量0.500 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，根系生理活性增強(qiáng)；當(dāng)拌種濃度達(dá)到2000 g/kg及以上時(shí)根系各指標(biāo)均低于對(duì)照，表明硫酸銅低濃度拌種促進(jìn)小麥根系的發(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，硫酸銅在低濃度范圍內(nèi)拌種促進(jìn)了小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，硫酸銅拌種用量以0.500 g/kg效果最佳，≥2.000 g/kg 后對(duì)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生抑制作用，因此，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用銅肥拌種應(yīng)合理掌握用量。

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