不同質(zhì)量濃度硼肥對蕎麥種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

蔡天革, 胡智馨, 杜春明, 唐鳳德

(遼寧大學(xué) a. 生命科學(xué)院, b. 商學(xué)院, 遼寧 沈陽 110036)

蕎麥(FagopyrumesculentumMoench)屬蓼科蕎麥屬雙子葉禾谷類作物,一年生,種子三角形,是一種重要的雜糧作物[1].蕎麥在我國的種植歷史悠久,大部分地區(qū)都有栽種[1-2].蕎麥的生育期短,適應(yīng)性廣,在春、夏、秋3季均可播種[3].主要分布在與云南、四川相鄰的大小涼山及貴州西北的畢節(jié)等地區(qū),并且在青海高原、甘肅甘南、云貴高原、川鄂湘黔邊境山地丘陵和秦巴山區(qū)南麓也有大量分布[4].蕎麥有2個栽培種,一個品種是甜蕎(F.esculentum),即普通蕎麥,另一個品種是苦蕎(F.tataricum)[5].蕎麥營養(yǎng)豐富,是糧食中氨基酸種類最全面的糧種之一,麥粉蛋白質(zhì)中含有19種氨基酸,特別是富含人體必需的8種氨基酸,這在一般谷物中是少見的.蕎麥的藥用價值也很高,含有具保健療效的纖維素及多種維生素和礦物質(zhì)等[6].在古代醫(yī)書上,從來都不乏關(guān)于蕎麥藥用價值的記載,如李時珍的《本草綱目》中記載,蕎麥可以“益腸胃、實氣力、強精神”[7].蕎麥在食品、藥品、飲料、化妝品以及黃酮類產(chǎn)品方面的開發(fā)應(yīng)用也受到人們的青睞,國內(nèi)外對蕎麥的需求日益增加[8].

植物中含有的中量元素(如鈣、鎂、硫等)質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于1～5 g·kg-1之間,含有的微量元素如鋅、硼、錳、鉬、銅、鐵、氯等質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于0.2～200 mg·kg-1之間[9].中、微量元素在土壤中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)雖然相對較低,但是對作物的生長發(fā)育是必不可少的,并且在一定程度上會直接影響作物的生長與產(chǎn)量.21世紀(jì)以來,人們普遍認(rèn)識到了中、微量元素對作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要作用,一些中、微量元素肥料蓬勃發(fā)展,已成為土壤科學(xué)的研究熱點[10-11]. 目前,中、微量元素肥料的應(yīng)用研究在玉米[12]、小麥[13]、棉花[14]、大豆[15]、花生[16]、甘薯[17]和甜菜[18]等作物已有報道,多數(shù)為關(guān)于葉噴硼對作物產(chǎn)量及品質(zhì)的影響研究,有關(guān)硼浸種對種子萌發(fā)及幼苗生長影響的研究報道較少,尤其是硼浸種對蕎麥種子萌發(fā)及幼苗生長影響的研究尚未見相關(guān)報道.浸種是一種常見的種子處理方法,可用清水或各種溶液來浸泡種子,這種方法可以提高種子的發(fā)芽率,縮短種子的萌發(fā)時間,促進(jìn)幼苗的生長發(fā)育,從而實現(xiàn)出苗快、苗全、苗齊和苗壯的目的,為作物增產(chǎn)、增收、提高品質(zhì)打下良好基礎(chǔ),而且簡單易施行.因此,本文通過使用不同質(zhì)量濃度硼肥溶液處理2個品種的蕎麥種子,對種子萌發(fā)及幼苗生長進(jìn)行研究,以期為在蕎麥生產(chǎn)中科學(xué)、合理使用硼肥提供更多的理論依據(jù)和實踐指導(dǎo).

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試蕎麥品種為通蕎1號和通蕎2號,2個蕎麥品種.

1.2 發(fā)芽試驗

將供試的蕎麥種子用蒸餾水進(jìn)行漂洗,去除雜質(zhì),挑選飽滿無缺損、大小均勻一致的蕎麥種子.硼肥溶液質(zhì)量濃度分別為0、0.1、0.5、1.0、1.5、2.0 g·L-1,用相應(yīng)質(zhì)量濃度的硼肥溶液浸泡蕎麥種子8 h,對照組用蒸餾水處理.之后將種子用蒸餾水沖洗,種子表面的水分用濾紙吸干,種子被均勻放到鋪有濾紙、直徑為90 mm的培養(yǎng)皿中,每個培養(yǎng)皿放30粒,并用移液管加入3 mL相應(yīng)質(zhì)量濃度的硼肥溶液,置于室溫下培養(yǎng),每天補充相應(yīng)質(zhì)量濃度硼肥溶液,對照組添加蒸餾水培養(yǎng)并每天補充蒸餾水,使濾紙保持水分飽和狀態(tài).

1.3 盆栽試驗

將供試的蕎麥種子在半徑為10 cm、深25 cm的花盆中培養(yǎng),每個花盆15粒種子,當(dāng)蕎麥生長到幼苗期時,分別加入100 mL不同質(zhì)量濃度硼肥溶液,對照組加入蒸餾水,處理5 d后進(jìn)行各項指標(biāo)測定.

1.4 測定指標(biāo)及方法

每天的同一時間記錄種子的發(fā)芽數(shù)(以胚根突破種皮為種子萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)),5 d后測定苗鮮重、胚根長,計算發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù).

式中:Gt為在時間t(單位:d)的發(fā)芽數(shù);Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù),d.

幼苗處理5 d后,測定株高、莖粗(用游標(biāo)卡尺測量莖基部的直徑[19])、鮮重、干重、主莖節(jié)數(shù)、主莖分枝數(shù)、單株葉片數(shù)和葉綠素SPAD值,葉綠素SPAD值測定利用日本生產(chǎn)的SPAD-502型葉綠素儀進(jìn)行測定.

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗用Microsoft Excel 2016和Graphpad 7進(jìn)行數(shù)據(jù)計算和繪圖,用SPSS 21.0統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同質(zhì)量濃度硼肥溶液對蕎麥種子萌發(fā)的影響

2.1.1 發(fā)芽率

不同質(zhì)量濃度硼肥溶液處理對通蕎1號種子發(fā)芽進(jìn)程的影響如圖1所示.從圖中可以看到,第1 d,對照組發(fā)芽率為56.67%,用質(zhì)量濃度為1.0 g·L-1的硼肥溶液處理后的種子發(fā)芽率達(dá)76.67%,是所有處理后的種子發(fā)芽率最高的,用大于1.0 g·L-1的硼肥溶液處理后,種子發(fā)芽率隨質(zhì)量濃度升高而下降;第2 d和第3 d,不同質(zhì)量濃度硼肥溶液處理的種子發(fā)芽率均隨天數(shù)增加而上升;第4 d時,對照組發(fā)芽率為76.67%,1.0 g·L-1硼肥溶液處理后的種子發(fā)芽率達(dá)到93.33%;第5 d,所有處理后的種子發(fā)芽率均達(dá)到穩(wěn)定.小于1.0 g·L-1的硼肥溶液處理的種子可促進(jìn)通蕎1號蕎麥種子萌發(fā),當(dāng)硼肥溶液質(zhì)量濃度大于1 g·L-1后,通蕎1號種子萌發(fā)進(jìn)程有延遲現(xiàn)象.

圖1 不同質(zhì)量濃度硼肥溶液對通蕎1號的累積發(fā)芽曲線

不同質(zhì)量濃度硼肥溶液處理對通蕎2號種子發(fā)芽進(jìn)程的影響如圖2所示.從圖中可以看到,第1 d,對照組發(fā)芽率為53.33%,用質(zhì)量濃度為0.5 g·L-1的硼肥溶液處理后的種子發(fā)芽率達(dá)70%,是所有處理后的種子發(fā)芽率最高的,用大于0.5 g·L-1的硼肥溶液處理后,種子發(fā)芽率隨質(zhì)量濃度升高而下降;第2 d和第3 d,不同質(zhì)量濃度硼肥溶液處理的種子發(fā)芽率均隨天數(shù)增加而上升;第4 d,0.5 g·L-1硼肥溶液處理后的種子發(fā)芽率達(dá)到最大,為86.67%;第5 d,所有處理后的種子發(fā)芽率均達(dá)到穩(wěn)定.小于0.5 g·L-1的硼肥溶液處理的種子可促進(jìn)通蕎2號蕎麥種子萌發(fā),當(dāng)硼肥溶液質(zhì)量濃度大于0.5 g·L-1后,通蕎2號種子萌發(fā)受到抑制.

圖2 不同質(zhì)量濃度硼肥溶液對通蕎2號的累積發(fā)芽曲線

2.1.2 相對發(fā)芽率

不同質(zhì)量濃度硼肥溶液對蕎麥種子相對發(fā)芽率的影響如圖3所示,從圖中可以看到,隨著硼肥溶液質(zhì)量濃度的增加,2個蕎麥品種種子相對發(fā)芽率均呈先上升后下降趨勢.通蕎1號種子相對發(fā)芽率在硼肥溶液質(zhì)量濃度為1.0 g·L-1時最高.通蕎2號相對發(fā)芽率在硼肥溶液質(zhì)量濃度為0.5 g·L-1時最高,整體來看,硼肥溶液對通蕎1號種子發(fā)芽率的影響比對通蕎2號種子發(fā)芽率的影響更明顯.當(dāng)硼肥溶液質(zhì)量濃度相同時,通蕎1號種子的相對發(fā)芽率更高.

圖3 不同質(zhì)量濃度硼肥溶液對蕎麥種子 相對發(fā)芽率的影響Fig.3 Effect of boron fertilizer on the elative germination rate of buckwheat seed

2.1.3 發(fā)芽指數(shù)

發(fā)芽指數(shù)是種子的活力指標(biāo).在發(fā)芽試驗期間,每天記錄發(fā)芽粒數(shù),然后計算發(fā)芽指數(shù),發(fā)芽指數(shù)高,表示種子活力高.不同質(zhì)量濃度硼肥溶液對蕎麥種子發(fā)芽指數(shù)的影響如圖4所示,從圖中可以看到,隨著硼肥溶液質(zhì)量濃度的增加,2個蕎麥品種的發(fā)芽指數(shù)均呈先上升后下降趨勢,通蕎1號的發(fā)芽指數(shù)在硼肥溶液質(zhì)量濃度為1.0 g·L-1時達(dá)到最高,為45.33,在硼肥溶液質(zhì)量濃度為1.5和2.0 g·L-1時,發(fā)芽指數(shù)明顯低于對照組;通蕎2號的發(fā)芽指數(shù)在硼肥溶液質(zhì)量濃度為0.5 g·L-1時達(dá)到最高,為41.33,在硼肥溶液質(zhì)量濃度為1.0、1.5、2.0 g·L-1時低于對照組.

圖4 不同質(zhì)量濃度硼肥溶液對蕎麥種子 發(fā)芽指數(shù)的影響Fig.4 Effect of boron fertilizer solution with different mass concentrations on seed germination index of buckwheat

2.1.4 活力指數(shù)

活力指數(shù)是種子發(fā)芽速率和生長量的綜合反映,是體現(xiàn)種子活力的指標(biāo),高活力種子具有明顯的生長優(yōu)勢和生長潛力.不同質(zhì)量濃度硼肥溶液對蕎麥種子活力指數(shù)的影響如圖5所示,隨著硼肥溶液質(zhì)量濃度的增加,2個蕎麥品種的活力指數(shù)均呈先上升后下降趨勢,通蕎1號的活力指數(shù)在硼肥溶液質(zhì)量濃度為1.0 g·L-1時達(dá)到最高,為7.50,在硼肥溶液質(zhì)量濃度為1.5和2.0 g·L-1時,活力指數(shù)明顯低于對照組;通蕎2號的活力指數(shù)在硼肥溶液質(zhì)量濃度為0.5 g·L-1時達(dá)到最高,為7.54,在硼肥溶液質(zhì)量濃度為1.0、1.5、2.0 g·L-1時,活力指數(shù)明顯低于對照組.

圖5 不同質(zhì)量濃度硼肥溶液對蕎麥種子 活力指數(shù)的影響Fig.5 Effects of boron fertilizer solution with different mass concentrations on seed activity index of buckwheat

2.2 不同質(zhì)量濃度硼肥溶液對蕎麥幼苗生長的影響

2.2.1 株高、莖粗、鮮重和干重

不同硼肥溶液對蕎麥幼苗的株高、莖粗、鮮重和干重的影響如表1所示,蕎麥幼苗的株高,莖粗和單株鮮重隨硼肥溶液質(zhì)量濃度的升高呈先增加后降低的趨勢,硼肥溶液對通蕎2號幼苗的影響大于對通蕎1號幼苗的的影響.通蕎1號在硼肥溶液質(zhì)量濃度為1.0 g·L-1時株高、莖粗和單株鮮重達(dá)到最高;通蕎2號在硼肥溶液質(zhì)量濃度為0.5 g·L-1時株高,莖粗和單株鮮重達(dá)到最高,質(zhì)量濃度過高均不利于通蕎1號和通蕎2號幼苗生長. 通蕎1號的幼苗對照組干重為0.001 8 g,在質(zhì)量濃度為2.0 g·L-1的硼肥溶液處理后干重較低,為0.001 0 g,比對照組降低0.000 8 g;在質(zhì)量濃度為1.0 g·L-1的硼肥溶液處理后干重較高,為0.003 0 g,比對照組提高了0.001 2 g,并且顯著高于其他質(zhì)量濃度硼肥溶液處理的幼苗.通蕎2號的幼苗對照組干重為0.002 4 g,在質(zhì)量濃度為2.0 g·L-1的硼肥溶液處理后干重較低,為0.001 2 g,比對照組降低0.001 2 g;在質(zhì)量濃度為0.5 g·L-1的硼肥溶液處理后干重較高,為0.004 0 g,比對照組提高了0.001 6 g,并且顯著高于其他質(zhì)量濃度硼肥溶液處理的幼苗.

表1 不同質(zhì)量濃度硼肥溶液對蕎麥幼苗的株高、莖粗、鮮重和干重的影響

2.2.2 主莖節(jié)數(shù)、主莖分枝數(shù)和單株葉片數(shù)

不同質(zhì)量濃度硼肥溶液對蕎麥幼苗主莖節(jié)數(shù)、主莖分枝數(shù)和單株葉片數(shù)的影響如表2所示,從表中可以看到,蕎麥幼苗的主莖節(jié)數(shù)、主莖分枝數(shù)和單株葉片數(shù)隨硼肥溶液質(zhì)量濃度升高呈先升高后下降的趨勢.通蕎1號和通蕎2號的主莖節(jié)數(shù)、主莖分枝數(shù)和單株葉片數(shù)分別在硼肥溶液質(zhì)量濃度為1.0 g·L-1和0.5 g·L-1處理時達(dá)到較高值,主莖節(jié)數(shù)均為為1.6,主莖分枝數(shù)均為1.0,單株葉片數(shù)均為3.0.雖然此時蕎麥處于幼苗時期,但不同質(zhì)量濃度硼肥溶液處理對蕎麥的主莖節(jié)數(shù)、主莖分枝數(shù)和單株葉片數(shù)仍有影響.

表2 不同質(zhì)量濃度硼肥溶液對蕎麥幼苗主莖節(jié)數(shù)、主莖分枝數(shù)和單株葉片數(shù)的影響

2.2.3 葉綠素SPAD值

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的重要物質(zhì)之一,是反映葉片光合能力的主要指標(biāo)之一,葉綠素SPAD值會直接對光合作用的進(jìn)行及凈光合速率產(chǎn)生影響.不同質(zhì)量濃度硼肥溶液對蕎麥幼苗葉綠素SPAD值的影響如圖6所示,從圖中可以看到,蕎麥幼苗葉綠素SPAD值隨硼肥溶液質(zhì)量濃度升高呈先增加后降低的趨勢.通蕎1號葉片葉綠素SPAD值在硼肥溶液質(zhì)量濃度為1.0 g·L-1時最高;通蕎2號葉片葉綠素SPAD值在硼肥溶液質(zhì)量濃度為0.5 g·L-1時最高.在高質(zhì)量濃度的硼肥溶液處理和低質(zhì)量濃度的硼肥溶液處理比較中發(fā)現(xiàn),通蕎2號葉片葉綠素SPAD值變化幅度明顯大于通蕎1號,葉片的葉綠素SPAD值對硼肥溶液處理的反應(yīng)更敏感.

圖6 不同質(zhì)量濃度硼肥溶液對蕎麥幼苗 葉綠素SPAD值的影響Fig.6 Effect of boron fertilizer solution with different mass concentrations on the SPAD value of chlorophyll of buckwheat seedlings

3 討 論

中、微量元素肥料的合理應(yīng)用已經(jīng)成為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)集約生產(chǎn)的重要標(biāo)志,也是當(dāng)前農(nóng)業(yè)研究中的一個熱點[10]. 在微量元素研究中發(fā)現(xiàn),土壤缺硼最普遍,幾乎占國土面積一半的土壤都缺硼,特別是黃淮的沖積平原土壤嚴(yán)重缺硼[11].硼是植物必需的營養(yǎng)元素之一,能夠促進(jìn)根系生長,對碳水化合物的合成與轉(zhuǎn)運有重要作用,對受精過程的正常進(jìn)行有特殊作用[20].用硼處理植物的種子,不僅能增強植物的抗旱、抗寒、抗病能力,還可以促進(jìn)種子發(fā)芽.木瓜種子在2.0 mg·L-1的硼肥溶液中浸種6 h后,種子的萌發(fā)和早期的幼苗生長得到了明顯的改善[21].適宜質(zhì)量濃度的硼肥溶液浸種也對蕎麥的生長有一定的促進(jìn)作用,這可能與硼肥溶液有穩(wěn)定葉綠素結(jié)構(gòu)、促進(jìn)碳水化合物運輸作用有關(guān)[22].劉鵬等[23]利用硼砂浸種對大豆幼苗生理特性的研究表明,硼的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化對大豆幼苗產(chǎn)生的影響變化較大,當(dāng)硼的浸種質(zhì)量分?jǐn)?shù)由1.0 mg·kg-1增加到10 mg·kg-1時,硼會降低大豆幼苗的呼吸速率,降低過氧化物酶、過氧化氫酶和超氧化物歧化酶等抗逆性酶的活性,提高質(zhì)膜透性及丙二醛和脯氨酸的濃度,從而降低大豆幼苗生長質(zhì)量,使硼對大豆幼苗產(chǎn)生的影響由正效應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)效應(yīng)(毒害作用) .有關(guān)高質(zhì)量濃度的硼肥溶液抑制種子發(fā)芽及幼苗生長的原因有待進(jìn)一步探索和研究,有關(guān)硼肥溶液浸種對植物出苗以后生長發(fā)育的影響還有待進(jìn)一步試驗分析和討論.

4 結(jié) 論

本試驗結(jié)果表明,不同質(zhì)量濃度硼肥溶液對蕎麥種子萌發(fā)及幼苗生長的影響不同,蕎麥種子萌發(fā)和幼苗生長的指標(biāo)隨硼肥溶液質(zhì)量濃度增加呈先升高后下降趨勢.發(fā)芽率和活力指數(shù)是判定種子活力的重要指標(biāo),當(dāng)硼肥溶液質(zhì)量濃度達(dá)到1.0 g·L-1時,通蕎1號的發(fā)芽率和活力指數(shù)達(dá)到最大值;當(dāng)硼肥溶液質(zhì)量濃度達(dá)到0.5 g·L-1時,通蕎2號的發(fā)芽率和活力指數(shù)達(dá)到最大值.低質(zhì)量濃度硼肥溶液處理下,通蕎1號和通蕎2號幼苗的株高、莖粗、葉綠素SPAD值、鮮重和干重均顯著高于對照組;高質(zhì)量濃度硼肥溶液處理下,通蕎1號和通蕎2號幼苗的株高、莖粗、葉綠素SPAD值、鮮重和干重均顯著低于對照組,所以使用低質(zhì)量濃度的硼肥溶液對蕎麥種子的萌發(fā)及幼苗生長有促進(jìn)的作用.