磷酸二氫鉀對(duì)提高花生萌發(fā)期耐低溫脅迫能力的研究

(鐵嶺市農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 遼寧 鐵嶺 112616)

花生是遼寧省主要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物，早播春花生經(jīng)常遇到低溫危害，導(dǎo)致幼苗根系生長(zhǎng)受阻，根系活力下降，對(duì)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率影響極顯著。生產(chǎn)中為了緩解低溫對(duì)早播春花生萌發(fā)及生長(zhǎng)發(fā)育造成的危害，一般進(jìn)行播前低溫和浸種預(yù)處理。經(jīng)過(guò)溫水浸種處理過(guò)的花生種子對(duì)吸脹萌動(dòng)初期低溫冷害有良好的防護(hù)效果[1-2]，聶呈榮等研究表明，不同濃度噴施寶溶液浸種明顯提高了花生種子發(fā)芽率，促進(jìn)了胚根生長(zhǎng)[3]，董登峰等研究表明，長(zhǎng)效油菜素內(nèi)酯TS 303和二氫苿莉酸丙酯(POJ)浸種能增強(qiáng)花生對(duì)低溫的忍耐能力[4]。本文對(duì)不同濃度的磷酸二氫鉀溶液浸種預(yù)處理對(duì)減輕低溫脅迫對(duì)花生萌發(fā)后幼苗生長(zhǎng)的影響進(jìn)行了研究。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試花生品種為農(nóng)大3號(hào)，由沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)選育。處理藥劑為磷酸二氫鉀(KH2PO4，分析純)。

1.2 方 法

磷酸二氫鉀溶液不同濃度處理見(jiàn)表1。將花生種子置于不同濃度的磷酸二氫鉀溶液中浸種8 h，對(duì)照處理為蒸餾水。浸種過(guò)的種子均勻播種于砂床上(35 cm×25 cm×10 cm)，每個(gè)砂床播種15粒， 3次重復(fù)。將砂床置于培養(yǎng)箱中，溫度設(shè)置為30 ℃，光照強(qiáng)度為4 500 lx，每天照光12 h。根據(jù)需要適時(shí)補(bǔ)水，使砂床相對(duì)含水量保持在65%～70%。第4天將光照培養(yǎng)箱溫度降低至5 ℃，低溫脅迫3 d后溫度恢復(fù)至30 ℃。

種子萌發(fā)后幼苗長(zhǎng)至15 d，采用游標(biāo)卡尺測(cè)量主莖高，使用掃描儀(EPSON Expression 11000 XL，日本精工愛(ài)普生株式會(huì)社)對(duì)花生幼苗葉片和根系進(jìn)行掃描，采用闊葉圖像分析儀(Win FOLIA PRO 2014)分析統(tǒng)計(jì)葉面積與葉片數(shù)；使用根系分析系統(tǒng)(Win RHIZO PRO 2013)分析測(cè)定根長(zhǎng)、根表面積、根體積和根尖數(shù)。 每處理測(cè)定5 株，3 次重復(fù)取平均值。

表1 磷酸二氫鉀處理濃度

處理編號(hào)溶液濃度/(mg·L-1)ck蒸餾水-T1KH2PO4500T2KH2PO41000T3KH2PO42000T4KH2PO43000

2 結(jié)果與分析

2.1 磷酸二氫鉀溶液浸種對(duì)花生幼苗生長(zhǎng)的影響

由表2可以看出，隨著KH2PO4浸種濃度的增加，主莖高也相應(yīng)增加，各處理間達(dá)到顯著水平。T 3、T 4處理的主莖高顯著高于ck，T 1、T 2處理的主莖高與ck間差異不明顯。以T 4處理的主莖高值最大，說(shuō)明T 4處理的主莖生長(zhǎng)受低溫脅迫的影響最小。葉片數(shù)各處理間差異不明顯，但均顯著高于ck處理。各處理間的葉面積差異顯著，以T 3處理的葉面積最大，T 4處理的葉面最小。T 1、T 2、T 3處理的葉面積顯著高于ck處理，T 4處理的葉面積與ck差異不明顯。隨著KH2PO4浸種濃度的增加，花生幼苗的根冠比逐漸增加，各處理間的差異顯著。T 1、T 2、T 4處理的根冠比與ck間有顯著差異，T 3處理的根冠比與ck間的差異沒(méi)有達(dá)到顯著水平。T 4處理的根冠比最大，說(shuō)明根系生長(zhǎng)受低溫脅迫的影響最小。

表2 磷酸二氫鉀溶液浸種對(duì)花生幼苗莖葉生長(zhǎng)的影響

處理編號(hào)主莖高/cm每株葉片數(shù)葉面積/cm3根冠比ck6.13cd10.03b10.09d1.30bT15.82d11.75a11.41c0.83dT26.47c11.50a12.30b1.16cT37.16b11.43a14.86a1.32bT48.32a11.69a10.24d1.44a

注：表中不同小寫(xiě)字母表示處理間在0.05水平上的差異顯著性，n=3。下同。

2.2 磷酸二氫鉀溶液浸種對(duì)花生幼苗根系生長(zhǎng)的影響

根系的生長(zhǎng)受低溫影響較大，生長(zhǎng)發(fā)育的狀態(tài)反映了幼苗的抗寒能力。由表3可以看出，隨著KH2PO4浸種濃度的增加，根長(zhǎng)也隨著增加，均顯著高于ck。且處理間的差異也達(dá)到顯著水平，T 4處理的根長(zhǎng)最大。各處理間花生根表面積差異顯著，均顯著高于ck，T 3處理的根表面積最大。不同濃度浸種的花生根體積顯著高于ck，且不同處理間的差異達(dá)到顯著水平，T 4處理的根體積最大。KH2PO4溶液浸種也促進(jìn)了花生幼苗根尖的生長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)浸種處理的花生幼苗根尖數(shù)量顯著高于ck。不同處理間也有顯著差異，T 2、T 3處理的根尖數(shù)顯著高于T 1、T 4，T 2處理的根尖數(shù)值最高。

表3 磷酸二氫鉀溶液浸種對(duì)花生幼苗根系生長(zhǎng)的影響

處理編號(hào)根長(zhǎng)/cm根表面積/cm2根體積/cm3根尖數(shù)ck91.99e21.55e0.54e126.90eT1104.11d33.58c0.66d171.25cT2120.64c36.43b0.75c206.00aT3134.39b45.99a0.79b188.67bT4167.52a29.43d1.01a161.25d

2.3 綜合評(píng)價(jià)

僅根據(jù)單一性狀指標(biāo)不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)花生萌發(fā)期幼苗的抗寒能力大小，為便于直觀比較不同濃度KH2PO4浸種對(duì)花生幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的綜合影響，依據(jù)本項(xiàng)目研究對(duì)主莖高、葉片數(shù)、葉面積、根長(zhǎng)、根表面積、根體積、根尖數(shù)和根冠比 8 個(gè)性狀指標(biāo)的因子分析[5]，綜合考慮特征值和累積方差貢獻(xiàn)率，提取了 3 個(gè)主因子作為評(píng)價(jià)花生幼苗抗寒能力的指標(biāo)。這3個(gè)主因子特征值>1，并且累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到83.82%，包含了絕大部分信息。F 1因子的方差貢獻(xiàn)率為54.77%，主要與根長(zhǎng)、根表面積、根體積和根尖數(shù)有很強(qiáng)的相關(guān)性，反映了花生幼苗根部生長(zhǎng)情況。 F 1的方差貢獻(xiàn)率為超過(guò)了50%，這也說(shuō)明在低溫脅迫下，花生幼苗根系生長(zhǎng)狀況可以作為評(píng)價(jià)外源物質(zhì)提高花生種子萌發(fā)期耐寒性的最重要指標(biāo)。F 2因子的方差貢獻(xiàn)率為 16.09%，與幼苗主莖高、葉片數(shù)和葉面積相關(guān)性較高，反映了花生幼苗地上部分生長(zhǎng)情況， F 3因子的方差貢獻(xiàn)率為 12.96%，與花生幼苗根冠比有較強(qiáng)的相關(guān)性較高。綜合因子得分F=0.372 11 F 1+0.334 32 F 2+0.131 77 F 3。綜合因子得分越高，說(shuō)明KH2PO4溶液浸種提高花生幼苗抗寒能力越強(qiáng)。

由表4可看出，T 3處理的F 1值最高，說(shuō)明T 3處理促進(jìn)花生幼苗根系的生長(zhǎng)作用最明顯，T 4處理的F 2值最高，說(shuō)明T 4處理促進(jìn)花生幼苗地上部分生長(zhǎng)的作用最明顯， ck處理的F 3值最高，說(shuō)明低溫脅迫對(duì)莖葉生長(zhǎng)的影響大于根系。

表4 因子值及排名

處理編號(hào)F1F2F3F值ck0.202/4-0.863/20.779/1-0.111/5T10.018/5-0.079/40.390/20.032/4T20.808/30.019/3-0.430/50.250/3T31.537/1-0.376/50.389/30.497/2T41.007/21.240/10.215/40.761/1

注：“/”后數(shù)字表示排名位次。

ck處理的綜合因子F為負(fù)值，說(shuō)明低溫脅迫對(duì)花生萌發(fā)期幼苗的生長(zhǎng)產(chǎn)生了較大影響，抑制了幼苗根系和莖葉的生長(zhǎng)。而不同濃度的KH2PO4浸種處理，F(xiàn)值均為正值，說(shuō)明KH2PO4浸種提高了花生幼苗耐低溫脅迫的能力，緩解了低溫脅迫對(duì)幼苗根系生長(zhǎng)和莖葉生長(zhǎng)造成的傷害。其中T 4處理的綜合因子分值最高，說(shuō)明T 4處理提高花生幼苗抗寒能力最強(qiáng)。

3 結(jié)論與討論

化學(xué)調(diào)控可以提高作物的抗逆性已經(jīng)在多種作物上得到證明與應(yīng)用[6-10]。鉀素能夠增加低溫條件下花生幼苗的可溶性糖及脯氨酸含量，增強(qiáng)抗寒性，促進(jìn)根系生長(zhǎng)[11]，磷素可以通過(guò)增加細(xì)胞內(nèi)的可溶性糖和磷脂含量來(lái)增加對(duì)溫度變化的適應(yīng)能力[1,12]。周立等的研究表明，KH2PO4可以提高蔓花生植株保護(hù)酶系活性，降低RP，在一定程度上提高了蔓花生植株的抗寒能力[13]。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同濃度的KH2PO4浸種可以有效地減輕低溫脅迫對(duì)花生萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，保障花生幼苗在低溫條件下各項(xiàng)生理活動(dòng)正常進(jìn)行，促進(jìn)根系生長(zhǎng)。通過(guò)綜合評(píng)價(jià)，T 4(3 000 mg·L-1KH2PO4)浸種處理的花生幼苗綜合因子分值最高，幼苗生長(zhǎng)受低溫脅迫影響最小，有效地保護(hù)了幼苗根系和莖葉的正常生長(zhǎng)發(fā)育，提高了花生幼苗的抗寒能力。KH2PO4含有作物生長(zhǎng)必需的P、K元素，能夠促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育。在易受早春低溫冷害的花生早播區(qū)，采用KH2PO4浸種來(lái)提高花生幼苗生長(zhǎng)階段的抗寒能力，操作簡(jiǎn)單，成本低廉，無(wú)污染和農(nóng)藥殘留，可作為一項(xiàng)簡(jiǎn)單易行的田間技術(shù)手段。