不同濃度微量元素對青稞種子萌發(fā)特性的影響
王改花,張 毅,韓玉娥,馮 攀,王建林
青稞(Hordeum vulgare L.var.nudum Hook.f.)屬禾本科大麥屬大麥的變種,是我國青藏高原地區(qū)人們對裸大麥的特有稱呼[1-3]。主要分布在西藏自治區(qū)、青海省的西部地區(qū)、四川省的甘孜阿壩、云南的迪慶、甘肅甘南藏族自治州等高原地區(qū)[2]。青稞是我國藏族飲食中最具代表性的飲食精華,其制成的糌粑深受藏族同胞的喜愛,青稞富含對人體有益的諸多微量元素,被人們視為谷物中的佳品[1-2]。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提高,氮、磷、鉀等各種化學(xué)肥料的大量施用,作物產(chǎn)量不斷提高,因此人們認(rèn)識到大量元素對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要性。相對于大量元素而言,微量元素鋅、錳、銅等在生物體內(nèi)含量極少,但卻與生物體的生長和健康有著密不可分的關(guān)系。微量元素與蛋白質(zhì)或其他物質(zhì)與有機基團相結(jié)合,形成了生物大分子包括酶、維生素和激素等,生物大分子作用于機體[4-6],因此微量元素具有極其重要的生理生化功能[7-11]。
截至目前,尚未見到有關(guān)鋅、錳、銅等微量元素對青稞種子萌發(fā)特性影響方面的報道,因此本研究通過測定不同濃度的鋅、錳、銅溶液對青稞種子開始萌發(fā)時間及開始發(fā)芽數(shù)、發(fā)芽率、發(fā)芽勢和活力指數(shù)等的影響,研究鋅、錳、銅溶液對青稞種子萌發(fā)的效應(yīng),為其在青稞種植上更科學(xué)合理的應(yīng)用提供相關(guān)的理論參考。
1 材料與方法
1.1 試驗材料
供試驗喜馬拉雅19號青稞種子于2016年4月由西藏農(nóng)牧學(xué)院高原作物栽培種子儲藏室提供,試驗前挑選了籽粒飽滿、大小一致、無病蟲害的優(yōu)良種子為試驗材料,供試試劑為 ZnSO4、CuSO4、MnSO4、75%乙醇溶液,于2016年4月28~5月25日在西藏農(nóng)牧學(xué)院高原作物栽培實驗室進(jìn)行,光照培養(yǎng)箱溫度為20℃,光照級別為5級。
1.2 試驗方法
試驗共設(shè) 16 個處理,處理 1:0.2 g/L Zn2+溶液,處理 2:0.4 g/L Zn2+溶液,處理 3:0.6 g/L Zn2+溶液,處理 4:0.8 g/L Zn2+溶液,處理 5:1.0 g/L Zn2+溶液,處理 6:0.2 g/L Mn2+溶液,處理 7:0.4 g/L Mn2+溶液,處理 8:0.6 g/L Mn2+溶液,處理 9:0.8 g/L Mn2+溶液,處理 10:1.0 g/L Mn2+溶液,處理 11:0.2 g/L Cu2+溶液,處理 12:0.4 g/L Cu2+溶液,處理 13:0.6 g/L Cu2+溶液,處理 14:0.8 g/L Cu2+溶液,處理 15:1.0 g/L Cu2+溶液,以蒸餾水浸種作對照(CK),每個處理均設(shè)3次重復(fù)。試驗前將試驗青稞種子用75%的酒精浸種15 min后,再用蒸餾水沖洗3次,吸干表面多余的水分備用。在直徑為9 cm的培養(yǎng)皿底部鋪兩層濾紙(預(yù)先用相應(yīng)濃度的試驗藥劑浸濕),然后在上面均勻放入供試驗用種子,每個處理放入50粒種子,在每個培養(yǎng)皿中加入不同濃度的試劑,以蒸餾水作為對照,在20℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。
從開始培養(yǎng)每天記錄青稞種子的發(fā)芽數(shù),直到種子不再萌發(fā)為止,計算青稞種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢。第7天測定其幼苗的鮮重,測定鮮重后計算其活力指數(shù)(VI)。
1.3 指標(biāo)測定
開始萌發(fā)時間和發(fā)芽數(shù):以青稞種子芽長達(dá)到種子一半為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn),記錄剛開始發(fā)芽時間和發(fā)芽數(shù)。
發(fā)芽勢(GE)/%=(n/N)×100%
其中,n為種子發(fā)芽第7天的正常發(fā)芽種子數(shù),N為供試種子總數(shù)。
發(fā)芽率(GR)/%=G1/T×100
其中,G1表示最終正常發(fā)芽的總粒數(shù),T表示供試種子總數(shù)。
活力指數(shù)(VI)= GI×S
其中GI為發(fā)芽指數(shù),S為幼苗鮮重。
發(fā)芽指數(shù)(GI)= ∑Gt/Dt
其中,Dt為發(fā)芽日數(shù),Gt為在t日內(nèi)的發(fā)芽數(shù)。
1.4 數(shù)據(jù)處理
試驗數(shù)據(jù)利用Excel 2003軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析并制圖,采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行方差分析,Duncan檢驗法進(jìn)行多重比較及差異顯著性檢驗。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同濃度的鋅、錳、銅溶液對青稞種子開始萌發(fā)時間及發(fā)芽數(shù)的影響
從圖1可知,青稞種子開始萌發(fā)時間及發(fā)芽數(shù)對不同濃度微量元素的響應(yīng)不同。隨著Zn2+溶液濃度的升高,青稞種子開始萌發(fā)天數(shù)表現(xiàn)為先縮短后延長的變化趨勢,當(dāng)處理濃度為0.2 g/L時,開始萌發(fā)的時間為2.67 d,比CK早萌發(fā)1 d,開始發(fā)芽數(shù)隨著Zn2+溶液濃度的升高呈現(xiàn)雙峰曲線,在濃度為0.2 g/L時,開始發(fā)芽粒數(shù)最多為9粒,比CK多0.67粒,除0.6 g/L Zn2+溶液浸種與CK差異不顯著外,其余各處理之間差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。當(dāng)Mn2+濃度為0.4 g/L時,開始萌發(fā)時間為3.33 d,比CK提前0.34 d萌發(fā),發(fā)芽種子數(shù)最多為9.33粒,比CK多萌發(fā)1粒,促進(jìn)作用明顯。隨著Cu2+溶液濃度的升高,青稞種子的發(fā)芽時間逐漸延遲,發(fā)芽數(shù)也逐漸減少。說明微量元素鋅和錳對青稞種子的萌發(fā)起著一定的促進(jìn)作用,而銅對青稞種子的萌發(fā)具有一定的抑制作用。
2.2 不同濃度的鋅、錳、銅溶液對青稞種子發(fā)芽率的影響
由圖2可知,青稞種子發(fā)芽率對不同濃度的微量元素鋅、錳、銅的響應(yīng)各有差異。具體表現(xiàn)為:不同濃度的Zn2+溶液處理的種子隨著溶液濃度的升高,其發(fā)芽率逐漸降低,整體呈現(xiàn)出低促高抑的現(xiàn)象,當(dāng)濃度為0.2 g/L時,發(fā)芽率最高為86%,比CK高21.33個百分點,差異達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。隨著Mn2+溶液濃度的升高,青稞種子的發(fā)芽率呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢,當(dāng) Mn2+濃度為0.4 g/L時,發(fā)芽率最高為75.33%,比CK高10.66個百分點,各處理之間差異顯著(P<0.05),且 Mn2+濃度為 0.4 g/L 和 0.6 g/L時與CK之間達(dá)到差異極顯著(P<0.01)。不同濃度的Cu2+溶液浸種的青稞種子發(fā)芽率呈現(xiàn)降低趨勢,且濃度越低發(fā)芽率越低。這說明微量元素鋅和錳對青稞種子的發(fā)芽起促進(jìn)作用,鋅元素呈現(xiàn)出低促高抑現(xiàn)象;錳元素在一定的濃度范圍內(nèi)呈現(xiàn)出促進(jìn)作用,錳濃度超過適宜濃度時變?yōu)橐种谱饔?,銅對青稞種子的發(fā)芽表現(xiàn)出抑制作用。
圖1 不同濃度的鋅、錳、銅溶液對青稞種子開始萌發(fā)時間及發(fā)芽數(shù)的影響
圖2 不同濃度的鋅、錳、銅溶液對青稞種子發(fā)芽率的影響
2.3 不同濃度的鋅、錳、銅溶液對青稞種子發(fā)芽勢的影響
由圖3可知,青稞種子發(fā)芽勢對不同濃度的鋅、錳、銅離子溶液的響應(yīng)各不相同。經(jīng)Zn2+溶液處理的青稞種子,除Zn2+溶液濃度為1.0 g/L時的發(fā)芽勢低于CK外,其他各處理與CK相比差異顯著(P<0.05),且當(dāng)Zn2+濃度為0.2 g/L時青稞種子的發(fā)芽勢最高為78.67%,比 CK顯著(P<0.05)高21.34個百分點,Zn2+濃度為0.4 g/L時青稞種子的發(fā)芽勢最高為76.00%,與CK相比增加18.67個百分點。隨著Mn2+溶液濃度的升高,青稞種子的發(fā)芽勢呈現(xiàn)出雙峰趨勢,第一個峰出現(xiàn)在Mn2+濃度為0.4 g/L,青稞種子的發(fā)芽勢為65.33%,與CK相比高8個百分點,第二個峰出現(xiàn)在Mn2+濃度為0.8 g/L,青稞種子的發(fā)芽勢為62%,各個處理與 CK差異顯著(P<0.05)。用Cu2+溶液處理的青稞種子,發(fā)芽勢隨著Cu2+溶液濃度的升高表現(xiàn)出明顯的抑制作用,濃度越高抑制作用越強,當(dāng)濃度為1.0 g/L時抑制作用最強。
圖3 不同濃度的鋅、錳、銅溶液對青稞種子發(fā)芽勢的影響
2.4 不同濃度的鋅、錳、銅溶液對青稞種子活力指數(shù)的影響
從圖4可知,不同濃度梯度的微量元素對青稞種子活力指數(shù)的影響存在一定的差異。具體表現(xiàn)為:當(dāng)Zn2+溶液濃度為0.2 g/L時,青稞種子活力指數(shù)最高為16.37,明顯比CK高5.65,除0.4 g/L浸種的青稞種子與CK相比差異不顯著外,其他處理與CK之間均達(dá)到差異顯著。用不同濃度的Mn2+溶液處理的青稞種子活力指數(shù)均高于CK,且當(dāng)濃度為0.2 g/L時,活力指數(shù)最高為14.54,比CK高3.82。經(jīng) Cu2+溶液處理的青稞種子的活力指數(shù)均低于對照,且濃度越高,種子活力指數(shù)越低。這說明微量元素鋅和錳對青稞種子的新陳代謝有著一定的促進(jìn)作用,而銅則表現(xiàn)出抑制作用,且0.2 g/L Zn2+溶液浸種的青稞種子新陳代謝最強,超過此濃度梯度處理的青稞種子的活力指數(shù)逐步降低,0.4 g/L Mn2+溶液浸種的青稞種子新陳代謝次之。
圖4 不同濃度的鋅、錳、銅溶液對青稞種子活力指數(shù)的影響
3 小結(jié)與討論
種子活力指數(shù)代表著該種子進(jìn)行新陳代謝的強弱,活力指數(shù)越大說明種子進(jìn)行新陳代謝的強度越大。種子萌發(fā)開始時間和種子萌芽率是衡量該種子播種的質(zhì)量和種子發(fā)芽活性大小的重要指標(biāo)。萌發(fā)開始時間早,種子活性和發(fā)芽率就越高。種子越有活力,就越有利于該作物萌發(fā)。
本試驗結(jié)果表明,不同濃度的鋅、錳、銅溶液對青稞種子的萌發(fā)具有一定的促進(jìn)和抑制作用,用0.2 g/L Zn2+溶液處理的青稞種子開始萌發(fā)時間縮短、發(fā)芽數(shù)增多,發(fā)芽率、發(fā)芽勢和種子活力指數(shù)均明顯高于CK,當(dāng)超過此濃度時,其發(fā)芽率、發(fā)芽勢和種子活力指數(shù)逐漸降低,當(dāng)Zn2+溶液濃度超過0.8 g/L時,青稞種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和種子活力指數(shù)均低于CK,說明較低濃度的Zn2+溶液對青稞種子的萌發(fā)具有促進(jìn)作用,而較高濃度的溶液對青稞種子的萌發(fā)具有抑制作用,這與李靈芝等[12]的研究結(jié)果基本一致。濃度為0.4 g/L的Mn2+溶液對青稞種子的開始萌發(fā)時間、發(fā)芽率、發(fā)芽勢和活力指數(shù)有明顯的促進(jìn)作用。而不同濃度的銅離子溶液對青稞種子的萌發(fā)具有一定的抑制作用。 因此,經(jīng) 0.2 g/L Zn2+溶液和 0.4 g/L Mn2+溶液能縮短種子的開始萌發(fā)時間,提高其發(fā)芽率、發(fā)芽勢和種子活力指數(shù),這與莊志坤等[5]的研究結(jié)論一致。除此試驗設(shè)計的因子外,鋅、錳、銅溶液對青稞幼苗生長及生理特性的影響機制將是后期研究的重點。
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