納米硅對(duì)中華結(jié)縷草種子萌發(fā)和幼苗期生長(zhǎng)的影響

劉建華+錢(qián)瑭璜+彭昭良+雷江麗+宋鳳鳴+裴福云

摘 要：為解決中華結(jié)縷草種子發(fā)芽率低、幼苗長(zhǎng)勢(shì)慢等問(wèn)題，采用納米硅進(jìn)行改良。研究共設(shè)置了4個(gè)納米硅濃度梯度（10，20，40，80 mg ·L-1），對(duì)種子和幼苗進(jìn)行處理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：濃度為20 mg ·L-1時(shí)能顯著提高發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率；濃度為40 mg ·L-1時(shí)，能顯著提高幼苗株高、根長(zhǎng)、地上/地下鮮質(zhì)量等，且顯著提高綠色指數(shù)并提升景觀(guān)效果；另外，也可在中度干旱脅迫下，保持較高綠葉率并減輕脅迫帶來(lái)的傷害度。因此，施用適量的納米硅對(duì)中華結(jié)縷草種子萌發(fā)能力、苗期的生長(zhǎng)量和抗性能力具有顯著提升的作用。

關(guān)鍵詞：硅肥；納米材料；中華結(jié)縷草；葉面噴施

中圖分類(lèi)號(hào)：S688.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.04.002

Effects of Nano-silicon on the Germination and Seedling Growth of Zoysiasinica

LIU Jianhua1， QIAN Tanghuang1， PENG Zhaoliang1， LEI Jiangli2， SONG Fengming1， PEI Fuyun1

（1.Shenzhen Tech and Ecology & Environment Company Limited in Guangdong Province， Shenzhen，Guangdong 518000， China； 2. Fairy Lake Botanical Garden， Shenzhen& Chinese Academy of Sciences， Shenzhen Key Laboratory of Southern Subtropical Plant Diversity， Shenzhen， Guangdong 518004， China）

Abstract： In order to solve the problem of low seed germination rate and slow seedling growth of Zoysiasinica Hanc， nano-silicon was used to improve it. Four nano-silicon concentration gradients （10， 20， 40 and 80 mg · L-1） were set up to treat seed and seedling. The results showed that the concentration of 20 mg · L-1 could significantly increase the germination rate and germination rate. When the concentration was 40 mg · L-1， the plant height， root length， fresh weight of aboveground and underground significantly increased， the landscape index also increased， and the landscape effect enhanced. Under moderate drought stress， it can maintain a higher green leaf rate and reduce the degree of injury caused by the stress. Therefore， the application of appropriate amount of nano-silicon on the Zoysiasinica Hance has significantly role on improving the seeds germination ability， seedling growth and resistance capacity.

Key words： silicon fertilizer； nanomaterial； Zoysiasinica； foliar spray

中華結(jié)縷草（Zoysiasinica Hance）作為我國(guó)的鄉(xiāng)土品種，也是現(xiàn)存的國(guó)家第一批重點(diǎn)保護(hù)野生植物之一，在枝條密度、抗寒性、耐熱性、抗旱性、葉子質(zhì)地等方面均位于同類(lèi)暖季型草種的前列[1-3]。它分布區(qū)域廣泛，可作為足球場(chǎng)、高爾夫球場(chǎng)等運(yùn)動(dòng)場(chǎng)草坪建植及家庭綠化和水土保持的理想草種，且管理成本低，其需水量更是只有草地早熟禾（Poapratensis）的50%左右，因而無(wú)論是在北方還是南方均有大面積種植[1，4]。但該種子穎殼具有較厚的蠟質(zhì)，這使其自然發(fā)芽率低，工廠(chǎng)化解除休眠的措施也不盡人意。發(fā)芽率參差不齊，給中華結(jié)縷草草坪建植質(zhì)量和效率帶來(lái)一定的困難，影響其在園林工程中的推廣應(yīng)用[5]。

硅被國(guó)際土壤界列為繼氮、磷、鉀之后的第四大元素肥料，能夠促進(jìn)作物的生長(zhǎng)、生物學(xué)產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)，增強(qiáng)作物的抗逆性[6-7]。硅與作物的抗鹽性、抗旱性、抗冷性及抗病性等逆境脅迫均密切相關(guān)[8-12]，而且納米級(jí)的硅材料同時(shí)具有一系列特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，包括小尺寸效應(yīng)、表面界面效應(yīng)等，在吸收、催化、磁效應(yīng)等方面表現(xiàn)出特殊的性質(zhì)[13]。雖然已有研究將納米硅應(yīng)用到水稻[14-16]、莧菜[7]等作物上，但對(duì)中華結(jié)縷草的應(yīng)用還沒(méi)有見(jiàn)到相關(guān)報(bào)道。故本研究采用納米硅為研究材料，以期結(jié)合它的特性來(lái)提高中華結(jié)縷草的萌發(fā)能力，并探究其對(duì)苗期生長(zhǎng)和抗逆性的影響。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

納米硅：由深圳市鐵漢生態(tài)環(huán)境股份有限公司提供，由硅藻土制備而成，SiO2含量為90.51%。

中華結(jié)縷草草籽：自采，產(chǎn)地山東濰坊市，為保存半年左右的種子。

儀器：NDVI草坪色彩測(cè)量?jī)x，型號(hào)：TCM500。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 萌發(fā)誘導(dǎo)試驗(yàn) 挑選飽滿(mǎn)且大小均勻一致的中華結(jié)縷草種子，每100粒為1份，每個(gè)處理重復(fù)3份，各處理詳見(jiàn)表1。由于其穎殼具有蠟質(zhì)，所以根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)論，如果種子不進(jìn)行NaOH溶液的預(yù)處理，納米硅對(duì)種子不具有促萌的效果。故每份種子均需要進(jìn)行預(yù)處理，步驟如下：先使用75%的酒精處理1 min并用無(wú)菌水清洗2次，后加入0.1%升汞處理6 min并用無(wú)菌水清洗4次，最后用10%NaOH溶液浸泡處理10 min并用無(wú)菌水清洗8次，處理完畢后放入塑料培養(yǎng)瓶中。塑料瓶的規(guī)格為直徑9 cm，高8 cm，體積430 mL，瓶蓋帶透氣孔。每瓶放入50 mL左右的滅菌河沙， 然后加入相應(yīng)濃度的納米硅溶液，約20 mL，此時(shí)沙子剛好濕潤(rùn)，無(wú)明顯積水。配置納米硅的溶液為滅菌的蒸餾水，對(duì)照組CK為滅菌蒸餾水；每處理2周加施1次硅肥溶液并用吸管清理掉多余的積水。每周統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)，連續(xù)測(cè)量3周，以第2周的發(fā)芽率作為發(fā)芽勢(shì)，試驗(yàn)結(jié)束后測(cè)定根長(zhǎng)和株高并計(jì)算發(fā)芽率。

1.2.2 幼苗期生長(zhǎng)試驗(yàn) 種子進(jìn)行預(yù)處理后，均勻播種在種植盆中，種植盆的規(guī)格為長(zhǎng)寬高分別為45，30，20 cm，基質(zhì)為營(yíng)養(yǎng)土∶園土=1∶1。待苗齡為30 d時(shí)，進(jìn)行間苗，使各個(gè)盆的幼苗密度一致，按表1設(shè)定的處理，每2周進(jìn)行葉面噴施處理液，每個(gè)處理6盆，每次噴壺噴施時(shí)以葉片剛剛滴水為止，其它農(nóng)藝操作按常規(guī)進(jìn)行一致養(yǎng)護(hù)，共計(jì)處理60 d。處理完畢后進(jìn)行綠色指數(shù)、草坪高度、地上鮮質(zhì)量、地下鮮質(zhì)量的測(cè)量。

1.2.3 幼苗期自然抗旱試驗(yàn) 幼苗生長(zhǎng)試驗(yàn)結(jié)束后，各個(gè)處理提前一天進(jìn)行澆水處理，使其土壤充分吸水，然后停止?jié)菜?，進(jìn)行自然抗旱并注意遮雨。待土壤相對(duì)含水量降到50%～60%（干旱中度脅迫）再持續(xù)干旱3 d后，每個(gè)處理隨機(jī)選10株幼苗葉片衰老情況統(tǒng)計(jì)，重復(fù)3次并計(jì)算綠葉率、傷害度。

綠葉率=綠葉數(shù)/（綠葉數(shù)+萎蔫葉數(shù)） ×100%

傷害度= （對(duì)照綠葉率-處理綠葉率）/對(duì)照綠葉率×100%

1.2.4 培養(yǎng)條件 萌發(fā)試驗(yàn)培養(yǎng)環(huán)境為人工氣候箱，光照3 000 lx，溫度（26±2） ℃，光照16 h·d-1，幼苗生長(zhǎng)和抗旱試驗(yàn)在深圳市仙湖植物園溫室大棚進(jìn)行。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

發(fā)芽率：以根長(zhǎng)超過(guò)種子的正常幼苗[17]為標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)并計(jì)算發(fā)芽率，發(fā)芽率=發(fā)芽數(shù)/種子總數(shù)×100%。

綠色指數(shù)：幼苗處理60 d后，用草坪色彩測(cè)定儀對(duì)各個(gè)處理進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)處理測(cè)5個(gè)數(shù)據(jù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本文數(shù)據(jù)均采用Excel錄入并進(jìn)行繪圖，用Word進(jìn)行表格制作。采用SPSS 20.0數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)發(fā)芽率、株高、根長(zhǎng)等進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 萌發(fā)階段指標(biāo)

2.1.1 發(fā)芽率 發(fā)芽率是客觀(guān)反應(yīng)種子活力的指標(biāo)。由圖1可以看出，在第一周時(shí)A3、A4略微低于CK，但各處理均不存在顯著差異。第二周時(shí)，各處理均顯著升高，其中A2發(fā)芽率最高，達(dá)到66%，與A3、A4均顯著高于對(duì)照，而A1處理與對(duì)照無(wú)顯著差異。到第三周時(shí)，各處理均小幅度上升，對(duì)照組最終的發(fā)芽率顯著小于A(yíng)2、A3、A4。綜合3周的發(fā)芽情況可以得出A2～A4發(fā)芽勢(shì)較好，能達(dá)到60%以上，可以滿(mǎn)足正常的建植需求，最終的發(fā)芽率也顯著高于對(duì)照，說(shuō)明一定濃度范圍內(nèi)，納米硅對(duì)種子的發(fā)芽具有促進(jìn)作用。

2.1.2 形態(tài)指標(biāo) 株高和根長(zhǎng)是評(píng)價(jià)植物生長(zhǎng)情況的重要指標(biāo)。如表2所示，經(jīng)過(guò)不同濃度的納米硅處理后，隨著濃度的提高株高和根長(zhǎng)均逐漸升高，且在A(yíng)3處理時(shí)，達(dá)到最高且與對(duì)照組存在顯著差異。當(dāng)濃度到提高到A4處理時(shí)，株高和根長(zhǎng)均小于A(yíng)3處理，說(shuō)明過(guò)量的納米硅并不會(huì)持續(xù)提高株高和根的生長(zhǎng)。

2.2 幼苗期形態(tài)指標(biāo)

傳統(tǒng)的草坪顏色判斷是依靠人眼進(jìn)行的，難以制定標(biāo)準(zhǔn)。TCM 500草坪色彩測(cè)量?jī)x的使用提供了客觀(guān)、精確的草坪色彩判斷的標(biāo)準(zhǔn)，還可間接反映草中葉綠素的含量。草坪色彩測(cè)定儀中Grass Index 采取9 分制，用于表示草坪的色澤。根據(jù)前人的研究，從深圳市實(shí)際情況將Grass Index 的6 分定為合格線(xiàn)，7分定為良好線(xiàn)[17]。從表3中可以看出，A3和A4處理達(dá)到良好線(xiàn)且A3顯著優(yōu)于CK、A1、A2，說(shuō)明濃度在40～80 mg ·L-1時(shí)，納米硅對(duì)草坪色澤具有很好的提升作用，可以作為提升草坪質(zhì)量的一個(gè)有效措施。

2.3 幼苗期抗旱指標(biāo)

干旱脅迫下，中華結(jié)縷草葉片呈現(xiàn)不同程度的萎蔫卷曲，其通過(guò)綠葉率的高低可以間接反映出不同處理下對(duì)脅迫的耐受程度。如表4所示，CK組綠葉率最低，顯著低于其它處理，隨著納米硅濃度的逐漸提高，綠葉率逐漸升高，傷害度逐漸降低，當(dāng)濃度到達(dá)40 mg ·L-1處理時(shí)，達(dá)到最高且顯著高于對(duì)照和其它處理，當(dāng)濃度升高到80 mg ·L-1時(shí)，綠葉率開(kāi)始降低，傷害度也高于A(yíng)3處理。這說(shuō)明過(guò)量的納米硅濃度，反而影響植株抗旱性。綜上，濃度在A(yíng)3處理時(shí)效果最佳。

3 結(jié)論與討論

通過(guò)在中華結(jié)縷草種子萌發(fā)階段和幼苗階段進(jìn)行施納米硅處理，可以發(fā)現(xiàn)，在種子萌發(fā)階段，濃度在20 mg·L-1時(shí)，可有效提高種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)，余群[12]在草地早熟禾上施1.5 mmol·L-1也得到類(lèi)似結(jié)論。在幼苗階段時(shí)，當(dāng)濃度在40 mg·L-1時(shí)，可以顯著提高幼苗株高、根長(zhǎng)、分蘗數(shù)、綠色指標(biāo)等形態(tài)指標(biāo)，且顯著提高幼苗抗旱性，說(shuō)明納米硅對(duì)中華結(jié)縷草具有促進(jìn)生長(zhǎng)和提高抗性的顯著作用，前人在草地早熟禾[12]、水稻[18]、玉米[11]、雷竹[10]等均有類(lèi)似證明。故納米硅對(duì)中華結(jié)縷草在現(xiàn)實(shí)中具有重要意義，可以提高其幼苗存活率、生長(zhǎng)速度并提升景觀(guān)效果，且成本逐年降低。但納米硅與植物聯(lián)系的具體機(jī)理還需繼續(xù)深入研究。

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