胡兆平　馬存金　任士偉　張營　陳劍秋　李新柱

摘要：采用盆栽方法研究了硫酸鋅不同濃度拌種對小麥（Triticum aestivum L.）根系和地上部生長發(fā)育的影響。以魯麥18為試驗材料，設(shè)置硫酸鋅不同拌種濃度，即每千克種子拌硫酸鋅0、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 g，整盆取樣并進(jìn)行各指標(biāo)測定。結(jié)果表明，在低濃度下，即每千克種子拌硫酸鋅0～4.0 g時，硫酸鋅拌種促進(jìn)小麥的生長發(fā)育，隨著硫酸鋅拌種濃度的增加，小麥生長各指標(biāo)（出苗率、發(fā)芽指數(shù)、株高）、各器官干物質(zhì)積累量、根冠比、根系形態(tài)指標(biāo)和根系生理活性指標(biāo)均呈先升后降的趨勢，其中以1.0 g/kg處理效果最好；當(dāng)拌種濃度達(dá)到8.0 g/kg時各指標(biāo)均低于對照，對小麥的生長發(fā)育產(chǎn)生抑制作用。說明在0～4.0 g/kg濃度范圍內(nèi)，硫酸鋅拌種能促進(jìn)小麥的生長發(fā)育，其中以1.0 g/kg濃度處理效果最好，8.0 g/kg時對小麥的生長發(fā)育產(chǎn)生抑制作用。

關(guān)鍵詞：小麥（Triticum aestivum L.）；硫酸鋅；拌種；幼苗；根系；地上部

中圖分類號：S512.1；S143.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）04-06

鋅是植物生長所必需的微量元素之一[1]，同時也是多種酶的組分，在植株光合作用、葉綠素合成、酶活性及氮固定與轉(zhuǎn)化等方面都有重要的作用，具有促進(jìn)蛋白質(zhì)代謝和生殖器官發(fā)育以及提高抗逆性等生理功能[2，3]。若鋅元素供應(yīng)不足，會導(dǎo)致小麥（Triticum aestivum L.）葉片失綠，節(jié)間縮短，植株矮小，結(jié)實性差、生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均顯著下降，嚴(yán)重時甚至不能形成經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量[4]，導(dǎo)致農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)急劇下降[5]。鋅元素的豐缺直接關(guān)系到人類健康，如何提高谷類作物子粒中鋅含量及其生物有效性，改善人體微量元素營養(yǎng)，已成為全世界植物營養(yǎng)學(xué)家、農(nóng)學(xué)家及人類營養(yǎng)學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)[6]。據(jù)報道，世界上將近一半種植谷類作物的土壤面積受到土壤鋅缺乏的影響，尤其是在干旱和半干旱的石灰性土壤上，缺鋅可導(dǎo)致小麥產(chǎn)量和子粒營養(yǎng)品質(zhì)降低，因缺鋅而導(dǎo)致小麥大幅度減產(chǎn)在一些國家己有報道，如印度、澳大利亞、土耳其等[7]。

研究表明，在缺鋅條件下補(bǔ)施鋅肥能促進(jìn)小麥的生長發(fā)育，壯大根群，增強(qiáng)根系活力，有利于增強(qiáng)小麥吸收養(yǎng)分的能力[5]。而在不同施鋅方式中，拌種對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)提高的效果最好，均優(yōu)于土施和噴施[8]，小麥拌種可以促苗早發(fā)、壯苗、減少越冬基數(shù)、提高產(chǎn)量，在進(jìn)行拌種時，不能一概而論、盲目隨從，應(yīng)根據(jù)需要科學(xué)拌種[9]。研究表明，鋅元素合理濃度拌種能促進(jìn)出苗、分蘗及根系發(fā)育[10]，并能提高幼苗葉片葉綠素，改善植株養(yǎng)分狀況，提高單株生產(chǎn)力，增加成穗數(shù)及每穗粒數(shù)，最終提高產(chǎn)量[11]。

近年來，有關(guān)施用鋅元素對農(nóng)作物的增產(chǎn)作用已有較多的報道[12，13]，但在判定鋅元素對小麥的增產(chǎn)作用多偏重于從子粒發(fā)育和最終產(chǎn)量方面進(jìn)行分析[14]，在施肥方法上多采用基施、追施和浸種的方法[15]，而研究拌種對小麥地上部及根系生長發(fā)育具體過程影響的尚不多見。因此本研究通過設(shè)置硫酸鋅不同拌種濃度，研究其對小麥根系及地上部生長發(fā)育的影響，以期為硫酸鋅在小麥拌種上的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2015年4月在金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司/國家緩控釋肥工程技術(shù)研發(fā)中心溫室中進(jìn)行。供試作物種子為魯麥18；試驗所用鋅元素為ZnSO4·7H2O（鋅含量22.6%，天津博迪化工股份有限公司）；土壤為臨沭縣當(dāng)?shù)赝寥溃寥烙袡C(jī)質(zhì)含量11.05 g/kg、全氮0.66 g/kg、堿解氮50.20 mg/kg、速效磷24.30 mg/kg、速效鉀100.25 mg/kg，pH 6.2。

1.2 試驗設(shè)計

試驗以盆栽的方式進(jìn)行，共設(shè)7個處理，即種子分別拌硫酸鋅0、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 g/kg，每個處理均設(shè)4次重復(fù)。每盆（體積為4.3 dm3）裝土共5 kg，將拌種完的小麥種子陰干后分別播種于盆中，每盆播種30粒顆粒飽滿種子，覆土0.5 kg（約2.0 cm），之后澆足等量水，期間注意澆水與觀察記錄，整盆收獲并進(jìn)行各指標(biāo)測量。

于2015年4月25日（播種后20 d）進(jìn)行取樣，取樣時先將地上部取下后再進(jìn)行根系取樣，并將地上部與根系分開。根系取樣采用整盆取樣法，將土壤全部倒出后，裝入40目網(wǎng)袋，低壓水沖洗根系，剔除雜質(zhì)，迅速吸干根系樣品表面水分，測定根系氯化三苯基四氮唑（TTC）還原強(qiáng)度、吸收面積及活躍吸收面積，測定根系形態(tài)指標(biāo)（根長、根表面積、根尖數(shù)、根系體積等），各指標(biāo)測定完成后置于80 ℃烘箱中烘干并稱重。

1.3 測定項目與方法

發(fā)芽期間逐日記載發(fā)芽粒數(shù)，計算發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)：發(fā)芽率=正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑（Gt/Dt），其中Dt為發(fā)芽日數(shù)，Gt為與Dt相對應(yīng)的每天發(fā)芽種子數(shù)。

根系鮮重及干重采用稱量法；根系體積采用排水法；選取粗細(xì)混勻的根系，采用氯化三苯基四氮唑（TTC）還原法[16]測定根系活力，根系TTC還原總量（mg/h）=根系TTC還原強(qiáng)度[TTC μg/（g·h）]×根系鮮重（g）/1 000；采用亞甲基藍(lán)吸附法[17]測定根系總吸收面積及活躍吸收面積；把待測樣品均勻平鋪于儲水玻璃槽中，使樣品漂浮在水面上，用EPSON根系掃描儀掃描各處理根系圖片并分析，測定根系長度（m）、根表面積（m2）、根系體積（cm3）和根尖數(shù)等指標(biāo)，再計算出單位土體內(nèi)的根長密度（m/dm3）與根表面積（m2/dm3）。

各器官干物質(zhì)測定：將地上部與根系分開，105 ℃殺青30 min后80 ℃烘干并稱重，計算地上部和根系干物質(zhì)積累量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用 SPSS19.0軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理小麥生長的變化

由表1可以看出，在試驗處理濃度范圍內(nèi)，小麥出苗率、發(fā)芽指數(shù)、株高呈先增后降的趨勢，于1.0 g/kg處理達(dá)到最大，之后迅速下降。在低濃度（0～4.0 g/kg）條件下，硫酸鋅拌種有利于小麥的出苗，但當(dāng)拌種濃度達(dá)到8.0 g/kg時各指標(biāo)均低于對照，說明硫酸鋅高濃度拌種對小麥存在抑制作用，不利于小麥的出苗。

2.2 不同處理小麥干物質(zhì)積累與分配的變化

2.2.1 不同處理小麥干物質(zhì)積累的變化 從表2可以看出，隨著硫酸鋅拌種濃度的增加，小麥地上部、根系及總干重均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，于1.0 g/kg處理達(dá)到最大。在0～4.0 g/kg濃度范圍內(nèi)，硫酸鋅拌種有利于小麥干物質(zhì)積累，當(dāng)拌種濃度達(dá)到8.0 g/kg時各器官及總干物質(zhì)積累量低于對照，說明硫酸鋅高濃度拌種對小麥的生長有抑制作用，不利于小麥干物質(zhì)積累。

2.2.2 不同處理小麥干物質(zhì)分配的變化 由表3（不同處理小麥干物質(zhì)分配比例）可以看出，在試驗處理濃度范圍內(nèi)，小麥根系干重占總干重的比例呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，于1.0 g/kg處理達(dá)到最大，之后迅速下降。硫酸鋅在低濃度（0～4.0 g/kg）下拌種有利于促進(jìn)小麥根系的發(fā)育，提高根系所占比例，當(dāng)拌種濃度達(dá)到8.0 g/kg時根系干重所占比例及根冠比均低于對照，說明硫酸鋅高濃度拌種對根系的抑制作用大于地上部，不利于根系的生長發(fā)育。

2.3 不同處理小麥根系的變化

2.3.1 小麥根系形態(tài)的變化 由表4可以看出，在試驗處理濃度范圍內(nèi)，小麥根系各形態(tài)指標(biāo)（根長密度、根表面積、根系體積、根尖數(shù)）均呈現(xiàn)先升后降的趨勢，且均于1.0 g/kg處理達(dá)到峰值，之后迅速下降。在0～4.0 g/kg濃度范圍內(nèi)，硫酸鋅拌種促進(jìn)了小麥根系的發(fā)育，表現(xiàn)為根長密度、根表面積、根系體積較大，根尖數(shù)較多；當(dāng)拌種濃度達(dá)到8.0 g/kg時根系各形態(tài)指標(biāo)均低于對照，說明硫酸鋅拌種濃度達(dá)到8 g/kg時對小麥根系產(chǎn)生明顯的抑制作用，不利于小麥優(yōu)良根系的建成。

2.3.2 小麥根系生理活性的變化 根系 TTC還原強(qiáng)度、TTC還原總量、根系吸收面積（總吸收面積與活躍吸收面積）都是反映根系吸收性能的重要指標(biāo)，吸收面積和TTC還原量能反映根系吸收水分、養(yǎng)分能力的大小，而根系TTC還原強(qiáng)度、活躍吸收面積則能在一定程度上客觀地反映根系活力狀況[18]。由表5可以看出，隨著硫酸鋅拌種濃度增加，小麥根系TTC還原強(qiáng)度、還原量、吸收面積及活躍吸收面積均呈現(xiàn)先升后降的趨勢，均于1.0 g/kg處理達(dá)到最大，之后迅速下降。在低濃度（0～4.0 g/kg）條件下，硫酸鋅拌種有利于小麥根系活力的提升，表現(xiàn)為根系TTC還原強(qiáng)度、還原量較高，吸收面積及活躍吸收面積較大，生理活性高；在高濃度條件下（8.0 g/kg）根系各生理活性指標(biāo)均低于對照，說明硫酸鋅高濃度拌種對小麥根系活性產(chǎn)生抑制作用，根系活力下降，不利于小麥強(qiáng)大根系的建成。

3 小結(jié)與討論

鋅是小麥生長發(fā)育必需的微量元素之一，在冬小麥的生長發(fā)育中起著重要的生理作用，缺鋅會影響植株生長發(fā)育[19，20]。適量的鋅對小麥發(fā)芽、莖和葉的生長有一定的促進(jìn)作用，但當(dāng)供鋅過量會對小麥的生長發(fā)育產(chǎn)生不利影響[21]。研究表明，鋅離子在低濃度下促進(jìn)小麥幼苗發(fā)芽和植株的生長，而在高濃度下會不斷抑制小麥種子的發(fā)芽和幼苗地上部的生長[22]。同時研究表明，鋅拌種可促進(jìn)種子萌發(fā)，提高種子的發(fā)芽率和出苗率，增加基本苗數(shù)，并能提高株高，促進(jìn)小麥前期的生長發(fā)育[23]。

研究結(jié)果顯示：在低濃度（0～4.0 g/kg）范圍內(nèi)，硫酸鋅拌種促進(jìn)小麥的出苗和生長發(fā)育，與前人的研究結(jié)論基本一致。在0～4.0 g/kg處理濃度范圍內(nèi)，隨著硫酸鋅拌種濃度增加，小麥出苗率、發(fā)芽指數(shù)、株高、各器官干物質(zhì)積累量和根冠比均呈先升后降的趨勢，于1.0 g/kg濃度處理時各指標(biāo)達(dá)到最大值；當(dāng)拌種濃度達(dá)到8.0 g/kg時各指標(biāo)均低于對照，說明此時對小麥已經(jīng)產(chǎn)生抑制作用。由此可見，硫酸鋅在低濃度下拌種有利于小麥的出苗和生長發(fā)育，高濃度拌種對小麥的出苗、地上部及根系的生長發(fā)育產(chǎn)生抑制作用，且對根系的抑制作用更大。

根系是作物的主要吸收器官，是影響作物生長發(fā)育與產(chǎn)量的重要因素[24]。根系的功能受根系形態(tài)與生理活性的共同影響[25]，根系發(fā)達(dá)及高活力持續(xù)期長是植株生長發(fā)育、養(yǎng)分吸收利用和產(chǎn)量形成的重要保證[26]。研究表明，施鋅有利于初生根和次生根的發(fā)生，促進(jìn)根系的良好發(fā)育[27]。低磷水平下，施鋅肥能促進(jìn)小麥根系生長，根系活力明顯提高；高磷水平下，施適量鋅肥后小麥次生根根長和根數(shù)目明顯增加[28]。同時也有研究表明，小麥經(jīng)鋅元素拌種后其初生根和次生根的根量、根數(shù)目均明顯增加[11]。

研究結(jié)果表明：在低濃度（0～4.0 g/kg）范圍內(nèi)，硫酸鋅拌種促進(jìn)了小麥根系的發(fā)育，隨著硫酸鋅拌種濃度的增加，小麥根系的形態(tài)指標(biāo)和生理活性指標(biāo)均呈先上升后下降的趨勢，在1.0 g/kg濃度處理時根系各指標(biāo)達(dá)到最大值，表現(xiàn)為根長密度、根表面積、根系體積較大，根尖數(shù)增多，根系生理活性明顯增強(qiáng)；當(dāng)拌種濃度達(dá)到8.0 g/kg時根系各指標(biāo)均低于對照，對小麥的根系產(chǎn)生抑制作用。由此可見，硫酸鋅低濃度拌種促進(jìn)小麥強(qiáng)大根系的建成和發(fā)育，高濃度拌種對小麥根系的形態(tài)及生理活性產(chǎn)生抑制作用。

綜上所述，每千克種子拌硫酸鋅在0～4.0 g濃度范圍內(nèi)拌種促進(jìn)小麥的生長發(fā)育，其中拌種用量以1.0 g/kg效果最佳，超過8.0 g/kg后對小麥的生長發(fā)育產(chǎn)生抑制作用，因此，在生產(chǎn)中應(yīng)科學(xué)施用鋅肥，合理把握鋅肥用量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陸景陵.植物營養(yǎng)學(xué)[M].第二版.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2003.77-79.

[2] CAKMAK I.Possible roles of zinc in protecting plant cells from damage by reactive oxygen species[J].New Phytologist，2000，146：185-205.

[3] ARRIVAULT S，SANGER T，KRAMER U.The Arabidopsis metal tolerance protein AtMTP3 maintains metal homeostasis by mediating Zn exclusion from the shoot under Fe deficiency and Zn oversupply[J]. The Plant Journal，2006，46：861-879.

[4] 李振華.小麥缺乏微量元素的癥狀及預(yù)防補(bǔ)救措施[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009（7）：184-185.

[5] 李 強(qiáng).鋅對小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量影響的研究[J].耕作與栽培，2003（3）：52-53.

[6] 張建軍，樊廷錄.小麥鋅營養(yǎng)研究進(jìn)展[J].作物雜志，2008（4）：19-23.

[7] AGBENIN J Q.Phosphate-induced zinc retention in a tropical semiarid soil[J].European Journal of Soil Science，1998，49（4）：693-700.

[8] DORAN I，AKINCI C，YILDIRIM M，et al. Effects of different zinc application method on agronomic traits of durum wheat in a semiarid Anatolian environment[J].Asian Journal of Chemistry，2009，21（5）：3772-3780.

[9] 王玉堂.小麥缺乏微量元素的癥狀及其補(bǔ)救措施[J].北京農(nóng)業(yè)，2004（4）：34-35.

[10] 李光樂，馬松樹.小麥用硫酸鋅拌種能增產(chǎn)[J].河南農(nóng)林科技，1983（9）：20-22.

[11] 焉翠蔚，侯子艾.鋅錳等微量元素拌種對冬小麥生長及產(chǎn)量的影響[J].萊陽農(nóng)學(xué)院學(xué)報，1992，9（1）：49-53.

[12] 韓金玲，馬春英，楊 晴，等.施鋅對冬小麥品質(zhì)性狀的影響[J].麥類作物學(xué)報，2007，27（1）：112-115.

[13] CAKMAK I. Enrichment of cereal grains with zinc：Agronomic or genetic biofortification[J].Plant and Soil，2008，302：1-17.

[14] 董心久，周洪華，王金玲.離體培養(yǎng)下鋅對春小麥子粒形成及干物質(zhì)積累的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2006，12（6）：822-825.

[15] HARSHAM S G，WILLIAMS R. Zinc nutrition affects alfalfa responses to water stress and excessive moisture[J].Journal of Plant Nutrition，2000，23（7）：949-962.

[16] 張志良.植物生理實驗指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社，1992.88-93.

[17] 鄒 琦.植物生理生化實驗指導(dǎo)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1995.30-31.

[18] 宋海星，李生秀.玉米生長空間對根系吸收特性的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2003，36（8）：899-904.

[19] SEILSEPOUR M. Study of zinc effects on quantitative and qualitative traits of winter wheat in saline soil condition[J].BIABAN（Desert Journal），2006，11（2）：17-23.

[20] 黨紅凱，李瑞奇，孫亞輝，等.高產(chǎn)冬小麥對鋅的吸收、積累與分配[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，43（9）：1791-1799.

[21] 韓金玲，李雁鳴，馬春英，等.施鋅對小麥開花后氮、磷、鉀、鋅積累和運(yùn)轉(zhuǎn)的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2006，12（3）：313-320.

[22] 楊習(xí)文，田霄鴻，武紹飛，等.不同基因型冬小麥對氮肥與鋅鐵肥配施的反應(yīng)[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2003，25（3）：17-22.

[23] 王富芳，李 路，劉尚義，等.作物必需微量元素及其生理功能[J].作物雜志，1994（4）：34-36.

[24] 劉代平，宋海星，劉 強(qiáng)，等.油菜根系形態(tài)和生理特性與其氮效率的關(guān)系[J].土壤，2008，40（5）：765-769.

[25] 王飛飛，張善平，邵立杰，等.夏玉米不同土層根系對花后植株生長及產(chǎn)量形成的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，46（19）：4007-4017.

[26] 王敬鋒，劉 鵬，趙秉強(qiáng)，等.不同基因型玉米根系特性與氮素吸收利用的差異[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，44（4）：699-707.

[27] PATERSON E，SIM A，STANDING D，et al. Root exudation from Hordeum vulgare in response to localized nitrate supply[J].Journal of Experimental Botany，2006，57：2413-2420.

[28] 李 強(qiáng).鋅對小麥生長及產(chǎn)量的影響[J].土壤肥料，2004（1）：16-18.