廖文菊

(四川民族學(xué)院 環(huán)境與生命科學(xué)系， 四川 康定 626001)

β-環(huán)糊精緩控釋肥對(duì)青稞種子萌發(fā)和幼苗生理指標(biāo)的影響

廖文菊

(四川民族學(xué)院 環(huán)境與生命科學(xué)系， 四川 康定 626001)

為β-環(huán)糊精緩控釋肥在青稞種植中的應(yīng)用提供依據(jù)，以純尿素和β-環(huán)糊精-尿素包合物緩控釋肥作基肥進(jìn)行青稞盆栽試驗(yàn)，對(duì)比分析不同肥料種類青稞種子萌發(fā)和幼苗生理指標(biāo)變化。結(jié)果表明，施用濃度均為1.33 g/kg時(shí)，β-環(huán)糊精緩控釋肥比純尿素種子萌芽率提高21.6%，出苗率提高25.0%，幼苗高度提高8.20 cm，葉片電導(dǎo)率降低33.23%，葉綠素含量升高0.284 mg/g，可溶性蛋白含量升高6.94 mg/g。純尿素對(duì)青稞種子萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)具有抑制作用，β-環(huán)糊精-尿素包合物可一定程度上屏蔽尿素對(duì)青稞種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的毒害。

β-環(huán)糊精； 尿素； 青稞； 種子萌發(fā)； 生理指標(biāo)

青稞在我國(guó)的種植主要分布在西藏、青海和四川西北部等高海拔地區(qū)，這些地區(qū)由于土壤普遍發(fā)育緩慢且腐殖化程度低，農(nóng)作物生長(zhǎng)對(duì)肥料的依耐性較大。尿素是青稞種植中重要的肥料源，在青稞生長(zhǎng)過(guò)程中施肥一般分基肥、苗肥和分蘗拔節(jié)肥，但作基肥時(shí)，常出現(xiàn)尿素中的縮二脲影響青稞種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響尿素的有效利用。環(huán)糊精是一類重要的主體化合物[1-3]，在藥物控制釋放[4-6]、食品加工[7-8]和環(huán)境保護(hù)[9-10]等領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用，β-環(huán)糊精-尿素緩控釋肥料是以β-環(huán)糊精作為主體分子，尿素作為客體分子制備而成的主客體緩控釋肥料，其緩控釋性能已得到證實(shí)[11]。相較于普通的緩控釋肥而言，環(huán)糊精作為緩控釋材料不會(huì)造成土壤的二次污染，且對(duì)土壤污染修復(fù)具有促進(jìn)作用[12-13]。為尋求尿素中縮二脲對(duì)青稞種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)影響的解決辦法，筆者采用β-環(huán)糊精-尿素緩控釋肥進(jìn)行青稞基肥試驗(yàn)，對(duì)比分析相同基肥用量下，純尿素與β-環(huán)糊精-尿素包合物緩控釋肥對(duì)青稞萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，旨在為β-環(huán)糊精緩控釋肥在青稞種植中的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

青稞(HordeumvulgareL.var.nudumHook.f.)品種為康青9號(hào)，由甘孜州農(nóng)科所提供。尿素和β-環(huán)糊精(β-CD)均購(gòu)自成都科龍化工試劑廠。β-環(huán)糊精-尿素緩控釋肥的制備采用固相包合法，將質(zhì)量比為1∶1的β-環(huán)糊精和尿素混合均勻，在研缽中充分研磨2 h，獲得試驗(yàn)用的β-環(huán)糊精-尿素緩控釋肥。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用25 cm×20 cm的塑料花盆，每盆裝風(fēng)干土壤3.0 kg。以純尿素、β-環(huán)糊精-尿素緩控釋肥料(包合物)和β-環(huán)糊精作為肥料試驗(yàn)對(duì)象，分別向每盆中均勻施入0.0 g、2.0 g、4.0 g、6.0 g和8.0 g純尿素、β-環(huán)糊精-尿素緩控釋肥料和β-環(huán)糊精，即3種肥料在土壤中施用濃度折合為0.0 g/kg、0.67 g/kg、1.33 g/kg、2.0 g/kg和2.67 g/kg。精選顆粒飽滿、大小一致的青稞種子，用10%的雙氧水消毒10 min，蒸餾水反復(fù)沖洗，置于5℃蒸餾水浸泡24 h后播入花盆。每盆播種20粒，定期澆水，保持土壤濕潤(rùn)。播種后7 d觀察種子萌芽率，15 d記錄幼苗出苗率。每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.3 幼苗生理指標(biāo)測(cè)定

播種20 d時(shí)，測(cè)定青稞苗高，并取葉片進(jìn)行生理指標(biāo)測(cè)定。葉綠素含量測(cè)定采用混合液提取法[14]，可溶性蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G250法，電導(dǎo)率測(cè)定采用電導(dǎo)率儀法[15]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同肥料種類青稞種子的萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)

1) 萌芽率。由表1可知，純尿素作基肥對(duì)青稞種子的萌芽率影響較大，隨著尿素濃度增加，青稞種子萌芽率減小，當(dāng)尿素濃度達(dá)2.67 g/kg時(shí)，種子萌芽率僅20.0%。而β-環(huán)糊精-尿素緩控釋肥料(包合物)可降低尿素對(duì)種子萌發(fā)的影響，包合物中尿素質(zhì)量為1.33 g/kg時(shí)，種子萌芽率達(dá)100%，比相同濃度的純尿素高21.6%；包合物中尿素質(zhì)量為2.67 g/kg時(shí)，種子萌芽率為65.0%，比相同濃度的純尿素高45.0%。純?chǔ)?環(huán)糊精對(duì)種子萌發(fā)的影響不大，包合物對(duì)種子萌發(fā)的影響可能主要是由于β-環(huán)糊精包合作用屏蔽尿素對(duì)種子的毒害。

2) 出苗率。尿素濃度較高時(shí)，青稞種子的萌芽率遠(yuǎn)高于出苗率，即尿素濃度高時(shí)，即使種子萌發(fā)，幼苗也不一定能成活，主要是由于尿素濃度高導(dǎo)致燒苗，表明高濃度尿素不利于青稞幼苗生長(zhǎng)。而包合物可在一定程度上提高青稞出苗率，當(dāng)尿素濃度為1.33 g/kg時(shí)，包合作用使青稞出苗率比同濃度純尿素提高25.0%，再次證實(shí)β-環(huán)糊精能有效屏蔽尿素對(duì)青稞幼苗的毒害作用。但由于環(huán)糊精的屏蔽作用有限，當(dāng)尿素濃度較高，如達(dá)2.67 g/kg時(shí)，青稞出苗率僅為10.0%。

3) 青稞苗高。施用純尿素對(duì)青稞苗高有較大影響，當(dāng)尿素濃度為0.67 g/kg時(shí)，青稞苗比尿素濃度0.0 g/kg的處理高3.63 cm，表明一定濃度的尿素有利于幼苗生長(zhǎng)；但當(dāng)尿素濃度為2.67 g/kg時(shí)，平均苗高僅15.03 cm，遠(yuǎn)低于未施肥時(shí)的苗高(26.83 cm)，即高濃度尿素會(huì)抑制青稞生長(zhǎng)。β-環(huán)糊精包合作用可有效抑制尿素對(duì)青稞苗生長(zhǎng)的影響，當(dāng)尿素濃度為1.33 g/kg時(shí)，以包合物形式施用，青稞苗高可達(dá)34.13 cm，比同濃度的純尿素高8.20 cm。純?chǔ)?環(huán)糊精對(duì)苗高也有一定影響，隨著β-環(huán)糊精濃度的升高，苗高降低，其主要原因是β-環(huán)糊精對(duì)土壤養(yǎng)分的吸附和包合作用[16]影響了青稞對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收。

表1 不同肥料種類及濃度青稞的種子發(fā)芽率、出苗率及苗高

Table 1 Seed germination rate, emergence rate and seedling height of hulless barley applied with various types and concentrations of fertilizers

肥料濃度/(g/kg)Concentration尿素Ureaβ?環(huán)糊精β?Cyclodextrin包合物Complex萌芽率/%Germinationrate0．098．4±2．498．4±2．498．4±2．40．6790．0±4．190．0±4．195．0±4．11．3378．4±2．4100．0±0．0100．0±0．02．060．0±4．193．3±2．480．0±4．12．6720．0±4．173．3±2．465．0±0．0出苗率/%Emergencerate0．093．3±2．493．3±2．493．3±2．40．6781．7±6．288．3±2．490．0±4．11．3358．3±4．798．3±2．483．3±2．42．020．0±4．190．0±4．143．3±2．42．678．3±2．473．3±2．410．0±0．0苗高/cmSeedlingheight0．026．83±0．2626．83±0．2626．83±0．260．6730．46±0．2135．13±0．2130．27±0．211．3325．93±0．1734．03±0．2134．13±0．262．024．76±0．2129．43±0．2933．03±0．122．6715．03±0．2127．97±0．1227．03±0．21

2.2 不同肥料種類青稞幼苗的生理指標(biāo)

1) 電導(dǎo)率。由表2看出，純尿素的施用對(duì)青稞葉片電導(dǎo)率的影響較大，隨著尿素濃度升高，葉片相對(duì)電導(dǎo)率也升高，而純?chǔ)?環(huán)糊精和包合物的施用對(duì)葉片相對(duì)電導(dǎo)率的影響較小。當(dāng)包合物中尿素濃度為1.33 g/kg時(shí)，青稞葉片的相對(duì)電導(dǎo)率為30.61%，而同濃度純尿素為63.84%。表明以包合物形式施用尿素，可有效降低尿素對(duì)青稞細(xì)胞膜的傷害，對(duì)保持葉片膜結(jié)構(gòu)完整性具有積極作用。

2) 葉片葉綠素及可溶性蛋白含量。尿素對(duì)青稞葉片葉綠素含量和可溶性蛋白含量的影響較大，低濃度尿素有利于提高葉片葉綠素含量和可溶性蛋白含量，隨著施用濃度增加，葉綠素含量和可溶性蛋白含量均降低。當(dāng)純尿素濃度達(dá)2.67 g/kg時(shí)，葉片葉綠素含量為0.346 mg/g，低于尿素濃度為0.0 g/kg的處理(0.358 mg/g)，這主要是由于高濃度尿素對(duì)青稞幼苗的毒害作用造成。純?chǔ)?環(huán)糊精對(duì)葉綠素含量的增加也具有促進(jìn)作用，但隨著β-環(huán)糊精濃度的增加，葉綠素含量有所降低，這主要是由于未包合尿素的β-環(huán)糊精空腔對(duì)土壤養(yǎng)分的包合作用，降低了土壤中植物可吸收養(yǎng)分含量，從而抑制葉綠素含量和可溶性蛋白含量的增加。包合作用不但可以一定程度上屏蔽尿素對(duì)幼苗的毒害作用，還可以促進(jìn)葉綠素含量和可溶性蛋白含量的增加，當(dāng)包合物中尿素濃度為1.33 g/kg時(shí)，青稞葉片葉綠素含量和可溶性蛋白含量分別為0.899 mg/g和41.62 mg/g，分別比同濃度的純尿素處理增加0.284 mg/g和6.94 mg/g。

表2 不同肥料種類及濃度青稞幼苗的生理指標(biāo)

3 結(jié)論與討論

尿素對(duì)青稞種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)具有一定的毒害作用，β-環(huán)糊精的包合作用可一定程度上屏蔽尿素對(duì)青稞種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響。相同尿素濃度下，施用β-環(huán)糊精緩控釋肥可使青稞種子萌芽率、幼苗成活率、苗高、葉片電導(dǎo)率、葉綠素、可溶性蛋白含量得到改善。尿素濃度為1.33 g/kg的β-環(huán)糊精緩控釋肥對(duì)青稞種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)最有利，與同濃度的純尿素相比，青稞種子萌芽率提高21.6%,出苗率提高25.0%，苗高增加8.20 cm，葉片電導(dǎo)率降低33.23%，葉綠素含量升高0.284 mg/g，可溶性蛋白含量升高6.94 mg/g。青稞種子萌芽率和出苗率的提升主要是由于在β-環(huán)糊精-尿素緩控釋肥料中，主體β-環(huán)糊精分子具有空腔結(jié)構(gòu)，可對(duì)縮二脲分子和尿素分子產(chǎn)生包合作用，一方面β-環(huán)糊精的包合作用可屏蔽縮二脲對(duì)種子萌發(fā)的毒害作用，保證種子的萌芽率；另一方面包合作用降低尿素的表觀濃度，從而避免高濃度尿素對(duì)青稞幼苗產(chǎn)生燒苗等影響，保證幼苗的出苗率。同時(shí)，β-環(huán)糊精具有緩控釋作用，包合物可根據(jù)植物生長(zhǎng)對(duì)養(yǎng)分的需求，緩慢釋放尿素分子，保證青稞生長(zhǎng)對(duì)養(yǎng)分的需求。

β-環(huán)糊精緩控釋肥的施用可提高青稞葉片葉綠素含量和可溶性蛋白含量，降低葉片電導(dǎo)率，表明其對(duì)青稞葉片光合作用和生長(zhǎng)代謝具有促進(jìn)作用，一定程度上提升青稞抗性。

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(責(zé)任編輯： 姜 萍)

Effects ofβ-Cyclodextrin Controlled Release Fertilizer on Seed Germination and Seedling Physiological Index of Hulless Barley

LIAO Wenju

(DepartmentofEnvironmentandLifeSciences,SichuanUniversityforNationalities,Kangding,Sichuan626001,China)

To provide references for applyingβ-cyclodextrin controlled release fertilizer in plantation of hulless barley, a pot experiment was conducted to explore the effects of urea andβ-cyclodextrin-urea controlled release fertilizer on seed germination and seedling physiological index of hulless barley. Comparing with common urea the germination rate, emergence rate increased by 21.6% and 25.0%, respectively, the seedling height increased by 8.20 cm, relative conductivity of leaves reduced by 33.23%, total chlorophyll content increased by 0.284 mg/g, soluble protein content increased by 6.94 mg/g. Urea inhibited seed germination and seedling growth, whileβ-cyclodextrin controlled release fertilizer could shielding the toxic effects of urea.

β-cyclodextrin; urea; hulless barley; seed germination; physiological index

2015-09-11； 2016-04-04修回

四川省教育廳項(xiàng)目“甘孜州特種糧食(青稞)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展研究”(15ZB0328)

廖文菊(1984-)，女，講師，從事主客體化學(xué)研究。E-mail：wenjuliao@126.com

1001-3601(2016)05-0195-0028-04

S512.3； Q945.34

A