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        不同濃度海藻肥對小麥苗期生長的影響

        2023-05-09 00:54:58崔賽劉爽張美玲王珊珊葛振宇王春男程東娟王建霄
        湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2023年4期
        關(guān)鍵詞:腐殖酸差異影響

        崔賽,劉爽,張美玲,王珊珊,葛振宇,王春男,程東娟,王建霄

        (1.河北工程大學(xué)園林與生態(tài)工程學(xué)院,河北 邯鄲 056038;2.河北省農(nóng)業(yè)生物技術(shù)創(chuàng)新中心,河北 秦皇島 066004;3.河北省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳植物營養(yǎng)與海洋功能肥料重點實驗室,河北 秦皇島 066004;4.河北省企業(yè)技術(shù)中心,河北 秦皇島 066004;5.領(lǐng)先生物農(nóng)業(yè)股份有限公司,河北 秦皇島 066004)

        海藻作為海藻肥主要原料,對植物的生長有著至關(guān)重要的作用[1-3]。海藻產(chǎn)量高,采撈的成本低,常被當(dāng)作一種天然的有機肥應(yīng)用于花卉、蔬菜、果木及草坪中[4]。海藻肥中不僅含有氨基酸、維生素C(VC)、多糖、各種礦物質(zhì)等元素,還有很多植物所需要的生長調(diào)節(jié)物質(zhì),如細(xì)胞分裂素、甜菜堿、細(xì)胞分裂素等[5]。海藻肥具有安全無毒、全面高效、保護環(huán)境的優(yōu)點[6]。海藻肥具有增產(chǎn)、優(yōu)化作物產(chǎn)品品質(zhì)、提高作物抗逆性的能力[7],同時海藻肥可以促使種子萌發(fā),增加植物體內(nèi)葉綠素的含量,提高光合效率[8,9]。

        作物抗逆性相關(guān)指標(biāo)有超氧化物歧化酶(SOD)、VC、脯氨酸和可溶性糖等。其中,SOD 能清除生物體在新陳代謝過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)[10]。VC 又稱抗壞血酸,有很強的還原性,具有合成蛋白質(zhì)、提高生命體免疫等作用[11]。脯氨酸可以維持細(xì)胞內(nèi)的pH,解除作物在生長過程中產(chǎn)生的氨毒,使生物大分子結(jié)構(gòu)得以穩(wěn)定,并且可以作為能量庫用來調(diào)節(jié)細(xì)胞的氧化還原勢[12]??扇苄蕴窃谥参矬w內(nèi)可以充當(dāng)能量儲存、轉(zhuǎn)移的介質(zhì),還可作為結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能分子,如糖蛋白的配基,也是植物應(yīng)對逆境脅迫的信號分子[13,14]。

        小麥(Triticum aestivumL.)作為世界上種植面積大的農(nóng)作物之一,用途廣且營養(yǎng)價值高[10],是中國的主要農(nóng)作物之一,市場需求量大,種植面積廣,給中國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及社會經(jīng)濟發(fā)展都帶來了巨大的促進作用[12]。作物種植過程中,農(nóng)戶過分依賴化肥和農(nóng)藥等來增產(chǎn)增效,造成農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥、化肥的殘留超標(biāo),不僅危害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量,還污染了土壤,導(dǎo)致土壤養(yǎng)分大量囤積,造成土壤次生鹽漬化,引起小麥生產(chǎn)障礙。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中,前人對海藻肥在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用已有研究,但由于試驗條件、環(huán)境、對象、肥料及栽培方式的不同,海藻肥作為肥料對小麥生長的影響沒有準(zhǔn)確的用量數(shù)據(jù)支撐[13]。小麥幼苗時期是由營養(yǎng)生長向生殖生長過渡的一個重要時期,對小麥的生長發(fā)育起至關(guān)重要的作用,直接影響小麥的成苗率以及最終產(chǎn)量[14]。本研究以小麥幼苗作為試驗材料,研究海藻肥對小麥苗期植株形態(tài)和各抗逆性相關(guān)生理指標(biāo)的影響,以期為小麥的種植和栽培管理提供技術(shù)支撐。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        本試驗于2021 年4—8 月在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)曲周實驗站日光溫室內(nèi)進行。小麥品種為中麥578 幼苗;海藻肥為沖動海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液(領(lǐng)先生物農(nóng)業(yè)股份有限公司),富含海藻酸、腐植酸、黃腐酸、氨基酸等植物活性物質(zhì),其中腐植酸≥30 g/L,N+P2O5+K2O≥200 g/L(N≥50 g/L,P2O5≥60 g/L,K2O≥90 g/L);桂湖復(fù)合肥,N、P2O5、K2O 含量均為15%,硫含量大于10%。

        1.2 試驗設(shè)計

        選用未施肥的土壤,晾曬、過篩,施用桂湖復(fù)合肥,與土壤混合均勻。種子采用穴盤育苗,待長到出苗期時移栽到花盆中。海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液的濃度設(shè)7 個處理,分別為0(CK)、1.00 g/L(T1)、1.25 g/L(T2)、1.50 g/L(T3)、2.00 g/L(T4)、2.50 g/L(T5)、3.00 g/L(T6)。緩苗1 周后,沖施海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液,在處理后10、20、30 d 進行取樣,3 次重復(fù)。

        1.3 測定指標(biāo)及方法

        1)形態(tài)指標(biāo)的測定。株高用直尺測量;莖粗(莖直徑)用游標(biāo)卡尺(型號:MNT-150)測量;地上部鮮重用電子天平稱量;地上部干重測定方法參照文獻[15]。

        2)葉片生理指標(biāo)和養(yǎng)分含量的測定。VC 含量的測定方法參考Tanaka等[16]的方法;SOD 活性的測定方法參考Dhindsa等[17]的方法;脯氨酸含量的測定參考Bates等[18]的方法;可溶性糖含量的測定參考Creelman等[19]的方法;丙二醛(MDA)含量的測定參考Peever等[20]的方法;葉綠素含量的測定參考Lichtenthaler[21]的方法。氮、磷、鉀含量(全養(yǎng)分含量)由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)曲周實驗站實驗室測量。

        1.4 數(shù)據(jù)處理

        采用SPSS 22.0 軟件進行單因素方差分析,采用Duncan’s 法進行差異性多重比較,并結(jié)合WPS 2019軟件對數(shù)據(jù)進行整理、計算和繪制圖表等。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 海藻肥對小麥苗期株高的影響

        由圖1 可知,各濃度海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液對小麥苗期生長均有促進作用。隨著海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度的增加,小麥株高呈先上升后下降的趨勢,在濃度為1.50 g/L 時達最高,在20 d 和30 d 時分別比對照高14.90%和14.91%,差異達極顯著水平(P<0.01)。

        圖1 海藻肥對小麥苗期株高的影響

        2.2 海藻肥對小麥苗期莖粗的影響

        由圖2 可知,各濃度海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液對小麥苗期莖粗均有增長的作用。隨著海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度的增加,小麥的莖粗呈先上升后下降的趨勢,在濃度為2.00 g/L 達最大值,在10、20、30 d時分別比對照高24.65%、21.50%和26.35%,且在10、30 d 時差異達顯著水平(P<0.05)。

        圖2 海藻肥對小麥苗期莖粗的影響

        2.3 海藻肥對小麥苗期地上部鮮重和干重的影響

        由圖3 可知,各濃度海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液對小麥苗期地上部鮮重均有增長的作用,但作用較小。隨著海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度的增加,小麥的地上部鮮重呈先上升后下降的趨勢,在施肥濃度為2.00 g/L 達最大值,在10、20、30 d 時分別比對照高15.58%、13.68%和19.75%,在30 d 時差異差異達顯著水平(P<0.05)。

        圖3 海藻肥對小麥苗期地上部鮮重的影響

        由圖4 可知,各濃度海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液對小麥苗期地上部干重影響較小,且隨著海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度的增加小麥的地上部干重呈先上升后下降的趨勢,除T2 處理在10 d 時顯著高于對照(P<0.05),其他時間點下各處理間差異均不顯著。

        2.4 海藻肥對小麥苗期SOD 活性的影響

        由圖5 可知,不同濃度海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液均有促進小麥SOD 活性增加的作用。隨著海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度的增加,SOD 含量呈先上升后下降的趨勢,在濃度為2.00 g/L 時達最大值,10、20、30 d 時分別比對照高72.34%、149.86%和171.58%,差異均達極顯著水平(P<0.01)。

        2.5 海藻肥對小麥苗期VC 含量的影響

        由圖6 可知,不同濃度海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液均有促進小麥VC 含量增加的作用。隨著海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度的增加,VC 含量呈先上升后下降的趨勢,在施用濃度為2.00 g/L 時達最大值,10、20、30 d 時分別比對照高74.66%、122.34%和119.74%,差異均達極顯著水平(P<0.01)。

        圖6 海藻肥對小麥苗期VC 含量的影響

        2.6 海藻肥對小麥苗期脯氨酸含量的影響

        由圖7 可知,不同濃度海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液均有促進小麥脯氨酸含量增加的作用。隨著海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度的增加,脯氨酸含量呈先上升后下降的趨勢,在施用濃度為2.00 g/L 時達最大值,10、20、30 d 時分別比對照高21.07%、39.30%和43.80%,差異均達極顯著水平(P<0.01)。

        圖7 海藻肥對小麥苗期脯氨酸含量的影響

        2.7 海藻肥對小麥苗期可溶性糖含量的影響

        由圖8 可知,不同濃度海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液均有促進小麥可溶性糖含量增加的作用。隨著海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度的增加,可溶性糖含量呈先上升后下降的趨勢,在施用濃度為2.00 g/L 時達最大值,10、20、30 d 時分別 比對照提高41.89%、95.68%、101.03%,差異均達極顯著水平(P<0.01)。

        圖8 海藻肥對小麥苗期可溶性糖含量的影響

        2.8 海藻肥對小麥苗期丙二醛含量的影響

        由圖9 可知,不同濃度海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液均有抑制小麥丙二醛含量的作用。隨著海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度和處理時間的增加,小麥丙二醛含量呈下降趨勢,在施用濃度為3.00 g/L 時丙二醛的含量最少。

        圖9 海藻肥對小麥苗期丙二醛含量的影響

        2.9 海藻肥對小麥葉綠素含量的影響

        由圖10 可知,隨著海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度的增加,葉綠素含量呈先上升后下降的趨勢。當(dāng)小麥生長10 d 和30 d時,海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度為2.00 g/L 處理的葉綠素a 含量最高,分別比對照高118.65%和19.09%,差異均達極顯著水平(P<0.01);當(dāng)小麥生長20 d時,海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度為1.5 g/L 處理的葉綠素a 含量最高,比對照高35.96%,差異達極顯著水平(P<0.01)。

        由圖11 可知,隨著海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度的增加,葉綠素b 含量呈先上升后下降的趨勢。當(dāng)小麥生長10、20 d時,海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度為2.50 g/L 處理的葉綠素b 含量最高,分別比對照高111.14%和89.30%,差異達極顯著水平(P<0.01);當(dāng)小麥生長30 d時,海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度為2.00、2.50、3.00 g/L 處理的葉綠素b 含量最高,均比對照高89.02%,差異均達極顯著水平(P<0.01)。

        圖11 海藻肥對小麥苗期葉綠素b 含量的影響

        由圖12 可知,隨著海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度的增加,葉綠素a+b 含量呈先上升后下降的趨勢。當(dāng)小麥生長10 d時,海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度為2.00 g/L 處理的葉綠素a+b 含量比對照高114.87%,差異達極顯著水平(P<0.01);當(dāng)小麥生長20 d時,海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度為1.50、2.00 g/L 處理的葉綠素a+b 含量分別比對照高47.61%、47.63%,差異均達極顯著水平(P<0.01);30 d時,海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度為2.00、2.50、3.00 g/L 處理的葉綠素a+b 含量分別比對照高32.69%、31.47%和25.95%,差異均達極顯著水平(P<0.01)。

        圖12 海藻肥對小麥苗期葉綠素a+b 含量的影響

        2.10 海藻肥對小麥苗期氮、磷、鉀含量的影響

        由圖13 可知,添加海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液對小麥體內(nèi)氮、磷、鉀含量的積累均有促進。隨著海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度的增加,小麥植株氮、磷、鉀含量的積累先增加后減少,在海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度為2.00 g/L 處理時小麥植株氮、磷、鉀含量都達最大值,與對照相比,分別增加了22.4%、29.67%和48.28%,差異均達極顯著水平(P<0.01)。

        圖13 海藻肥對小麥苗期氮、磷、鉀含量的影響

        3 討論

        3.1 海藻肥對小麥苗期生長的影響

        海藻肥處理可促進小麥幼苗生長,通過觀察小麥株高、葉長、莖長、分枝數(shù)、地上生物量和總生物量,適宜濃度的海藻肥可以使植物莖部維管束細(xì)胞長度增加,進而增強植物運輸養(yǎng)分的活力,促使植物可以更多地運輸水分、光合產(chǎn)物和無機養(yǎng)分以滿足對自身成長的需要,但濃度不宜過高[1,9,22-26]。本試驗結(jié)果表明,適宜濃度的海藻肥對小麥幼苗植株生長有促進作用。

        3.2 海藻肥與小麥抗氧化物質(zhì)活性的關(guān)系

        海藻肥的施入使得作物葉片中的抗氧化系統(tǒng)被激活,滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量增加,過氧化產(chǎn)物低于其他處理。這些反應(yīng)可能賦予了小麥的抗性。海藻肥能夠提高小麥抗氧化物質(zhì)的活性,顏佳雯等[27]的研究表明,添加海藻肥對多種酶有促進作用,表明適量的海藻肥對小麥幼苗抗氧化物質(zhì)活性有積極影響。海藻肥會加快小麥細(xì)胞分化的速度,使其長勢優(yōu)良促使形態(tài)特征變化。本試驗與前人研究成果一致。

        隨著施加海藻肥濃度的增加,小麥植株MDA 含量逐漸下降,說明小麥細(xì)胞膜損害降低,從而減少細(xì)胞受到的脅迫。楊錦等[28]在研究海藻功能物質(zhì)對菜心抗旱脅迫的影響中表明海藻肥處理能夠抑制丙二醛的產(chǎn)生,但差異不顯著。但添加外源海藻酸后,能夠顯著抑制丙二醛產(chǎn)生,并以1 倍的添加量為最佳,與本試驗結(jié)果一致。

        海藻肥中擁有豐富的甜菜堿,可以促進植物的光合作用。在小麥葉面噴施海藻有機生物肥同樣有利于葉綠素的合成和分解[29],與本試驗結(jié)果一致。因此,適宜濃度的海藻肥能夠促進葉綠素的合成。

        3.3 海藻肥與小麥氮、磷、鉀含量的關(guān)系

        礦質(zhì)元素是植物生長所必需的營養(yǎng)元素,車琴琴等[30]的研究表明,適宜濃度的海藻肥施用量可以增加小麥苗期植株的氮、磷、鉀含量,與本試驗結(jié)果一致。

        4 小結(jié)

        用不同濃度的海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液處理小麥幼苗可以顯著提高小麥植株的長勢,并且通過調(diào)查與植株長勢相關(guān)的各項指標(biāo)后發(fā)現(xiàn),用海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液濃度為2.00 g/L 處理的小麥植株長勢最為旺盛。綜上,施用2.00 g/L 的海藻腐殖酸平衡營養(yǎng)液可顯著增加小麥的生長量,激活抗氧化系統(tǒng),為培育壯苗打好基礎(chǔ)。

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