噴施KH2PO4 提高倒春寒脅迫小麥功能葉片和根系的生理活性

摘要： 【目的】倒春寒是影響黃淮麥區(qū)小麥產(chǎn)量形成的主要災(zāi)害，噴施磷酸二氫鉀（KH2PO4） 被廣泛應(yīng)用于減輕倒春寒對(duì)小麥的傷害。研究噴施磷酸二氫鉀對(duì)低溫脅迫下小麥花后功能葉與根系生理活性的調(diào)控效應(yīng)，為小麥生產(chǎn)中的防災(zāi)減災(zāi)提供理論支撐?！痉椒ā颗柙栽囼?yàn)在田間條件下進(jìn)行，選用抗倒春寒性強(qiáng)的小麥品種煙農(nóng)19（YN） 和抗倒春寒性弱的小麥品種新麥26 （XM） 為試驗(yàn)材料，設(shè)置常溫對(duì)照+噴施清水（CK）、倒春寒處理+噴施清水（T1）、倒春寒處理+噴施KH2PO4 （T2） 3 個(gè)處理。在小麥幼穗分化到四分體期，將T1 和T2 處理的盆栽移入人工氣候室內(nèi)（?4℃） 處理4 h，然后移出，24 h 后進(jìn)行噴施處理。于小麥花后7、14、21、28 天測(cè)定旗葉SPAD 值、根系活力、旗葉與根系的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT） 活性和丙二醛（MDA） 含量。通過主成分分析（PCA），綜合評(píng)價(jià)倒春寒對(duì)小麥花后28 天地上部與地下部生理活性指標(biāo)的影響?！窘Y(jié)果】與CK 處理相比，兩小麥品種T1 處理的旗葉SPAD 值和抗氧化酶活性分別顯著降低了13.94%～35.03%、16.09%～32.84% （SOD）、18.16%～50.10% （POD） 和19.21%～75.40% （CAT），MDA 含量顯著增加了29.55%～124.56%；T1 處理的根系活力顯著降低了44.00%～75.63%，SOD 和POD 活性分別顯著降低了42.42%～86.11% 和31.00%～66.67%，MDA 含量增加了61.54%～330.11%。與T1 相比，兩品種T2 處理的旗葉SPAD 值顯著增加了7.90%～23.38%，SOD、POD 和CAT 活性分別顯著增加了10.63%～32.28%、14.20%～57.20% 和10.75%～115.56%，MDA 含量顯著降低了6.66%～36.08%；根系活力上升了44.71%～139.75%，根系SOD、POD 活性分別顯著增加了12.13%～102.01% 和21.05%～146.61%，根系MDA 含量顯著降低了12.01%～51.23%。選定的花后28 天地上部與地下部9 個(gè)生理活性指標(biāo)之間關(guān)系密切，一個(gè)主成分其可解釋9 個(gè)變量82.82% 的變化，其綜合生理活性指數(shù)的排序?yàn)椋篩NCKgt;XMCKgt;YNT2gt;XMT2gt;YNT1gt;XMT1?！窘Y(jié)論】受倒春寒影響后，施用KH2PO4 可提高小麥花后旗葉SPAD 值、根系活力和抗氧化酶活性，降低旗葉和根系的MDA 含量，從而延緩旗葉和根系的衰老，減輕倒春寒對(duì)小麥花后旗葉和根系生理活性的不利影響。

關(guān)鍵詞： 磷酸二氫鉀； 小麥； 倒春寒； 根系活力； 抗氧化酶活性

作為全球35%～40% 人口的主要口糧，小麥（Triticum aestivum L.） 的種植面積超過2.2×108 hm2，約占全球谷物種植面積的30.7%[1?2]。據(jù)預(yù)測(cè)，到2050年全球糧食總產(chǎn)量需增加35％～56％才能滿足未來人口對(duì)口糧的需求[3]。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC） 第六次報(bào)告指出，全球地表平均氣溫到21 世紀(jì)中葉預(yù)計(jì)將升高1.5℃[4]。氣候變暖導(dǎo)致極端低溫氣候?yàn)?zāi)害事件的發(fā)生頻率、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間不斷增加[5?8]。1959—2017 年間，美國(guó)[5]、歐洲[6]、澳大利亞[7]、中國(guó)[8]等世界小麥主產(chǎn)國(guó)均多次遭遇了極端低溫災(zāi)害的侵襲。黃淮麥區(qū)是中國(guó)小麥主產(chǎn)區(qū)，倒春寒是該地區(qū)主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。小麥倒春寒主要指拔節(jié)—孕穗期間遭遇突然降溫天氣，造成幼穗受傷或死亡，部分小穗不結(jié)實(shí)甚至全穗不結(jié)實(shí)，從而導(dǎo)致小麥減產(chǎn)的一種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害[9]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009、2013、2015、2018 和2020 年黃淮麥區(qū)均發(fā)生了倒春寒災(zāi)害，倒春寒已成為該地區(qū)小麥生產(chǎn)可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展的重要限制因素[9]。

磷酸二氫鉀（KH2PO4） 是一種成本低廉且綠色友好的高效磷鉀肥。已有大量研究報(bào)道KH2PO4 能提高小麥對(duì)溫度逆境的抵抗能力[10?12]。Li 等[10]研究發(fā)現(xiàn)，KH2PO4 提高灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD） 和過氧化氫酶（CAT） 活性，顯著降低丙二醛（MDA） 含量，同時(shí)提高葉綠素相對(duì)含量（SPAD 值），使旗葉保持較高的光合性能，從而減少小麥產(chǎn)量損失。唐秀巧等[11]研究發(fā)現(xiàn)，0.3% 的KH2PO4 能使灌漿期高溫脅迫下小麥根系維持較高的SOD、POD 和CAT 活性以及根系活力，從而延緩根系衰老，提高成熟期植株干物質(zhì)的積累。蘇慧等[ 1 2 ]研究表明倒春寒發(fā)生前葉面施用KH2PO4 能增加小麥幼穗蔗糖和可溶性糖的含量來調(diào)節(jié)細(xì)胞液濃度，從而維持幼穗細(xì)胞結(jié)構(gòu)的相對(duì)完整性，有效減輕了幼穗的受害程度。代雯慈等[13]研究發(fā)現(xiàn)KH2PO4 可提高小麥下部小穗位和各小穗位的弱勢(shì)粒位結(jié)實(shí)粒數(shù)和粒重來緩解倒春寒導(dǎo)致的產(chǎn)量損失。開花期至成熟期是小麥籽粒產(chǎn)量形成的關(guān)鍵階段[14]。小麥功能葉在生育后期冠層的構(gòu)成中占據(jù)主導(dǎo)地位，其中旗葉的光合作用對(duì)籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)可達(dá)41%～43%[15?16]。根系是小麥吸收水分和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的主要器官，其生理狀況直接影響小麥植株抗逆能力[17]。研究表明小麥籽粒灌漿階段根系活力與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.6 以上[18]。因此，花后小麥功能葉與根系的生理活性是影響小麥產(chǎn)量形成的重要因素，但目前關(guān)于KH2PO4 對(duì)倒春寒影響下小麥花后旗葉與根系生理活性影響的研究卻鮮有報(bào)道。鑒于此，本研究以抗倒春寒性強(qiáng)的小麥品種煙農(nóng)19 和抗倒春寒性弱的小麥品種新麥2 6 為試驗(yàn)材料，比較分析KH2PO4 對(duì)倒春寒下小麥花后旗葉與根系生理特性的影響，以期為小麥生產(chǎn)中的防災(zāi)減災(zāi)提供理論支撐。