灌漿期噴施外源鋅對小麥生理特性及產(chǎn)量的影響

曹夢琳 趙智勇 畢紅園 司冠

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所，山西 運城 044000)

鋅是人體及動植物生長中必不可少的微量元素[1]，早在1986年就有學(xué)者提出鋅為真菌生長提供必要條件[2]，后來更多學(xué)者對這一觀點加以證實，并證明鋅在高等植物的生長方面也發(fā)揮必需作用[3]。適量鋅施用可以促進(jìn)作物生長，提高抗氧化酶活性，抑制有害物質(zhì)生成，提升作物產(chǎn)量和品質(zhì)[4]，但是缺鋅或過度施用都會對作物產(chǎn)生負(fù)面影響[5]。張盼盼等[6]認(rèn)為，噴施ZnSO4·7H2O溶液可以提高玉米抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)，降低有害物質(zhì)MDA(丙二醛)含量。黃珊珊等[7]研究表明，谷子葉片葉綠素含量、凈光合速率(Pn)以及產(chǎn)量在灌漿期噴施鋅肥后提高。其他研究也表明，施用外源鋅可以提高作物葉綠素含量以及產(chǎn)量，促進(jìn)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

小麥?zhǔn)俏覈骷Z作物，全國糧食作物種植面積中有1/5以上是小麥[8]，對于其高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)研究是一個亙古不變的主題[9]。本文研究了不同濃度外源鋅對小麥生理特性以及產(chǎn)量的影響，篩選出最適小麥生長的鋅噴施濃度，為ZnSO4·7H2O溶液在小麥上的合理施用提供理論基礎(chǔ)，為作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供有利支持。

1 材料和方法

1.1 試驗地與材料

供試小麥品種為山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所旱地小麥育種課題組所育品種“晉麥47”和后代材料“運旱2166”。供試鋅肥為ZnSO4·7H2O。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2021年9月—2022年6月在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所所內(nèi)試驗基地進(jìn)行。采用隨機區(qū)組設(shè)計，在灌漿期對“晉麥47”及“運旱2166”噴施0g·L-1(CK)、0.2g·L-1(0.12Zn)、0.4g·L-1(0.4Zn)、0.6g·L-1(0.6Zn)、0.8g·L-1(0.8Zn)、1.0g·L-1(1.0Zn)鋅溶液(以Zn計，噴施2次，每次噴施間隔3d)共12個處理，每個處理重復(fù)3次，小區(qū)面積為6m2(3m×2m)，在最后1次噴施鋅溶液后7d進(jìn)行各項指標(biāo)測定。

1.3 試驗方法

1.3.1 生理指標(biāo)測定

SOD活性測定采用氮藍(lán)四唑光化還原法[10]，POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚氧化法[10]，CAT活性測定采用紫外分光光度法[10]，MDA含量測定采用硫代巴比妥酸分光光度法[10]。

1.3.2 葉綠素含量及凈光合速率測定

葉綠素含量測定采用丙酮浸泡法[10]。凈光合速率采用CI-340便攜式光合儀測定。每個處理隨機選取10株小麥，測定其倒二葉。

1.3.3 產(chǎn)量測定

小麥成熟期，每個小區(qū)單打單收，稱重計算產(chǎn)量，并測定穗數(shù)，在每個小區(qū)隨機選取小麥10穗，測定其千粒重，穗粒數(shù)。

1.4 統(tǒng)計分析

使用Microsoft Excel 2016整理數(shù)據(jù)和繪制圖表，用SPSS 17.0進(jìn)行顯著性分析，Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施不同濃度外源鋅對小麥抗氧化酶活性的影響

從圖1可以看出，隨著鋅濃度的增加，2個品種抗氧化酶活性均呈先升后降的趨勢。0.2Zn、0.4Zn、0.6Zn、0.8Zn處理后，“晉麥47”SOD活性較對照分別上升8.31%、18.26%、25.23%、15.08%，在0.6Zn處理時達(dá)到最大；“運旱2166”SOD活性較對照分別上升25.17%、40.21%、29.56%、18.64%，在0.4Zn處理達(dá)到最大。但1.0Zn處理后，“晉麥47”及“運旱2166”SOD活性降低，較對照分別降低7.69%、10.25%。

0.2Zn、0.4Zn、0.6Zn、0.8Zn處理后，“晉麥47”POD活性較對照分別上升6.10%、14.14%、11.92%、2.50%，在0.4Zn處理時達(dá)到最大；“運旱2166”POD活性較對照分別上升16.12%、27.52%、30.04%、14.14%，在0.6Zn處理達(dá)到最大。1.0Zn處理后，“晉麥47”及“運旱2166”POD活性降低，較對照分別降低5.64%、8.44%。

CAT活性均在0.4Zn處理達(dá)到最大，在此處理時，“晉麥47”和“運旱2166”分別提升14.96%、30.84%，1.0Zn處理后，“晉麥47”及“運旱2166”CAT活性降低，較對照分別降低3.32%、5.81%。

其中“晉麥47”變化程度較“運旱2166”小，且對SOD活性影響最大。

圖1 鋅對小麥葉片抗氧化酶活性的影響

2.2 噴施不同濃度外源鋅對小麥丙二醛(MDA)含量的影響

由圖2可知，隨著鋅噴施濃度的增加，MDA含量呈先降低后升高的趨勢，均在0.4Zn處理時降低程度最大?！皶x麥47”較對照分別降低5.16%、14.19%、9.03%、1.94%，“運旱2166”較對照分別降低11.48%、26.79%、14.83%、5.74%，1.0Zn處理后，“晉麥47”及“運旱2166”較對照分別上升4.52%、10.05%，“運旱2166”變化程度大于“晉麥47”。

2.3 噴施不同濃度外源鋅對小麥葉綠素含量以及凈光合速率的影響

從圖3可以看出，隨著鋅濃度的增加，2個品種葉綠素及凈光合速率均呈先升后降的趨勢，均在0.4Zn處理時達(dá)到最大。

0.2Zn、0.4Zn、0.6Zn、0.8Zn處理后，“晉麥47”葉綠素含量較對照分別上升4.79%、7.37%、3.53%、0.38%，1.0Zn處理較對照降低3.55%；“運旱2166”葉綠素含量較對照分別上升8.36%、14.35%、7.27%、2.35%，1.0Zn處理較對照降低6.75%。

0.2Zn、0.4Zn、0.6Zn、0.8Zn處理后，“晉麥47”凈光合速率較對照分別上升8.31%、18.26%、25.23%、15.08%，1.0Zn處理較對照降低7.69%；“運旱2166”凈光合速率較對照分別上升25.17%、40.21%、29.56%、18.64%，1.0Zn處理較對照降低10.25%。

圖2 鋅對小麥葉片MDA含量的影響

圖3 鋅對小麥葉片葉綠素含量及凈光合速率的影響

2.4 噴施不同濃度外源鋅對小麥產(chǎn)量的影響

表1 鋅對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的影響

由表1可知，隨著新濃度增加，2個品種千粒重、穗粒重、穗數(shù)、產(chǎn)量均呈先升高后降低的趨勢，在0.4Zn處理時達(dá)到最大。在此處理下，“晉麥47”千粒重、穗粒重、穗數(shù)、產(chǎn)量分別提升2.34%、1.80%、6.81%、9.63%，“運旱2166”千粒重、穗粒重、穗數(shù)、產(chǎn)量分別提升3.11%、3.03%、15.64%、16.18%，但1.0Zn處理時各指標(biāo)均有不同程度的降低，“晉麥47”千粒重、穗粒重、穗數(shù)、產(chǎn)量分別降低0.28%、1.20%、2.93%、3.21%，“運旱2166”千粒重、穗粒重、穗數(shù)、產(chǎn)量分別降低1.04%、2.42%、5.67%、6.36%。

3 討論

鋅作為維持植物生命的必需微量元素，在小麥生長過程中起到舉足輕重的作用[11]。抗氧化酶可以將小麥體內(nèi)的有害物質(zhì)(超氧陰離子、過氧化氫、丙二醛等)通過氧化還原作用，轉(zhuǎn)變?yōu)樗葘ψ魑餆o害的物質(zhì)[12]。鋅會提升作物抗氧化酶活性以及降低有害物質(zhì)含量，對作物生長起到有益作用[13]。張涵彤等[14]研究表明，低濃度鋅會促進(jìn)提升水稻幼苗SOD及POD活性，但高濃度鋅則會抑制水稻生長，產(chǎn)生毒害作用。杜雪等[15]認(rèn)為，鋅對火炬樹生長表現(xiàn)為低促高抑的現(xiàn)象，低濃度鋅可以提升抗氧化酶活性，促進(jìn)生長，但是高濃度則對火炬樹的生長起到抑制作用。本研究結(jié)果表明，噴施適宜濃度鋅溶液可以提升小麥葉片SOD、POD、CAT活性，并對有害物質(zhì)MDA含量起到降低作用，但是高濃度鋅溶液則對小麥起到有害作用。

光合作用對作物產(chǎn)量形成具有重要作用，鋅會通過影響光合作用中部分酶合成等影響光合作用的進(jìn)行，從而影響產(chǎn)量[16]。葉綠素是光合作用中的一個重要色素，凈光合速率也對光合作用的高低具有指示作用[17]。司賢宗等[18]認(rèn)為，施鋅可以增加花生葉片的SOD活性，提高葉片凈光合速率以及花生產(chǎn)量，增強花生的抗逆能力。李俊麗等[19]研究表明，氮鋅配施可以促進(jìn)水稻生長，提高水稻產(chǎn)量，其中對每公頃穗數(shù)的影響最為顯著。葉面噴施鋅肥還可以增加夏玉米的干物質(zhì)積累量以及千粒重，對籽粒產(chǎn)量也有提升作用[20]。稅楊等[21]對紫粒小麥及品質(zhì)對鋅肥的響應(yīng)進(jìn)行研究，結(jié)果表明，葉片噴施適量鋅肥可以顯著提升紫粒小麥產(chǎn)量、鋅含量以及蛋白、蔗糖、濕面筋等營養(yǎng)品質(zhì)含量。本研究結(jié)果表明，噴施鋅肥可以提升小麥葉綠素含量以及凈光合速率，并顯著提升小麥產(chǎn)量，但高濃度鋅肥施用則會造成負(fù)面影響，產(chǎn)生明顯的減產(chǎn)作用。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，在灌漿期噴施鋅肥可以提高抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)，降低丙二醛含量，提升小麥光合作用(葉綠素含量及凈光合速率)，提高小麥產(chǎn)量，葉面噴施0.4g·L-1鋅溶液對小麥生長效果最好。