孟祥萍,李春霞,國(guó)海燕,丁瑞霞,楊寶平,蔡 鐵,韓清芳*
(1西北農(nóng)林科技大學(xué) 中國(guó)旱區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)研究院/農(nóng)業(yè)部西北黃土高原作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西楊陵712100;2西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,陜西楊陵712100;3西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院,陜西楊陵712100)
錳素浸種對(duì)小麥幼苗光合特性及其根系形態(tài)與活力的影響
孟祥萍1,2,李春霞1,2,國(guó)海燕1,3,丁瑞霞1,2,楊寶平1,2,蔡鐵1,2,韓清芳1,2*
(1西北農(nóng)林科技大學(xué) 中國(guó)旱區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)研究院/農(nóng)業(yè)部西北黃土高原作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西楊陵712100;2西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,陜西楊陵712100;3西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院,陜西楊陵712100)
摘要:采用盆栽試驗(yàn),以小麥品種‘西農(nóng)979’為材料,設(shè)置對(duì)照(0 g/L)、低(0.03 g/L)、中(0.06 g/L)和高(0.12 g/L)4個(gè)錳浸種濃度,探討錳素浸種對(duì)小麥苗期光合作用、根系形態(tài)指標(biāo)及其活力的影響。結(jié)果顯示:(1)在0~0.06 g/L錳浸種濃度下,隨著錳濃度的增加,小麥幼苗葉片的光合色素含量和凈光合速率顯著增加,氣孔導(dǎo)度增大,胞間二氧化碳濃度降低,葉片水分利用效率增加,并在0.06 g/L濃度時(shí)效果最佳;當(dāng)錳濃度高于0.06 g/L時(shí),葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度及胞間二氧化碳均呈下降趨勢(shì)。(2)0.06 g/L錳浸種處理小麥幼苗總根長(zhǎng)、根表面積、根體積和根系活力均達(dá)到最大,并顯著高于對(duì)照。(3)小麥幼苗的地上部、根系和整株干重以及根冠比均隨著錳濃度的增加呈先升后降的單峰曲線變化,并在0.06 g/L處理下達(dá)到最大,且顯著高于對(duì)照。研究表明,適宜濃度錳素浸種能夠有效提高小麥苗期的光合特性,促進(jìn)根系發(fā)育,進(jìn)而促進(jìn)小麥出葉和冬前分蘗,但過高濃度的錳素浸種則會(huì)抑制小麥生長(zhǎng);綜合考慮小麥幼苗光合特性、根系和生物量的表現(xiàn),當(dāng)?shù)厝卞i地區(qū)可通過適當(dāng)濃度錳素(0.06 g/L)浸種有效促進(jìn)小麥苗期生長(zhǎng)。
關(guān)鍵詞:錳素;浸種;小麥;苗期;根系;光合
小麥?zhǔn)侵袊?guó)及世界上最重要的糧食作物,其產(chǎn)量的高低對(duì)中國(guó)糧食安全有重要影響。苗期是小麥生長(zhǎng)的重要時(shí)期,主要是以長(zhǎng)葉、長(zhǎng)根、長(zhǎng)蘗的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)為中心,合理調(diào)控地上部“葉光系統(tǒng)”與地下部“根土系統(tǒng)”有利于增強(qiáng)植株的光合作用和根系吸收水分和礦物營(yíng)養(yǎng),從而提高小麥出葉速度和冬前分蘗數(shù)量,提高分蘗成穗率。目前國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)主要通過水肥措施促進(jìn)作物生長(zhǎng),忽略植物對(duì)微量元素的需求。微量元素錳是細(xì)胞中重要的還原劑和許多關(guān)鍵酶的活化劑[1,2],也是葉綠素形成和維持葉綠素正常結(jié)構(gòu)所必須的元素,是作物生長(zhǎng)發(fā)育不可缺少的微量元素[3,4]。中國(guó)黃土區(qū)土壤存在缺錳現(xiàn)象,全錳含量低于全國(guó)(710 mg/kg)和世界(850 mg/kg)的平均含量,由于土壤質(zhì)地、氣候和溫度等原因不利于錳活化,導(dǎo)致植物可利用的有效錳含量缺乏[5],開展錳元素相關(guān)研究具有重要意義。
錳肥可提高小麥功能葉片的光合面積和延長(zhǎng)光合作用時(shí)間,增進(jìn)光合產(chǎn)物的合成并轉(zhuǎn)移到籽粒中,增加千粒重,從而提高產(chǎn)量[6]。缺錳影響植物光合產(chǎn)物的形成和干物質(zhì)的積累,并抑制植物地上和地下部生長(zhǎng),降低根冠比[7];同時(shí),過量的錳也會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒害作用,導(dǎo)致根尖分生組織受損,蛋白質(zhì)合成受阻,葉綠素a、b的含量下降,光合速率降低,細(xì)胞內(nèi)Fe的流失[8]。前人研究發(fā)現(xiàn),施錳對(duì)小麥、玉米、谷子等多種作物均有良好的增產(chǎn)效應(yīng)[6,9-11]。目前,針對(duì)土壤錳缺乏的現(xiàn)象,采取的主要補(bǔ)充錳肥措施有土施、葉面噴施及浸種拌種[12-14],其中土壤施錳肥和葉面噴施成本和勞動(dòng)力投入較大,且利用率低,而錳肥的種子處理方式簡(jiǎn)便易行,且適宜與種子加工形成配套技術(shù)。迄今,有關(guān)小麥錳素浸種的研究?jī)H局限于小麥的發(fā)芽試驗(yàn),缺乏對(duì)幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的深入研究。為此,本試驗(yàn)以目前黃淮麥區(qū)重點(diǎn)推廣的小麥品種‘西農(nóng)979’為材料,研究了不同濃度錳素浸種處理下小麥苗期的光合及根系發(fā)育相關(guān)指標(biāo),以期明確錳素浸種處理對(duì)小麥幼苗光合特性及根系發(fā)育的調(diào)控效應(yīng)、作用的生理機(jī)制。
1材料和方法
1.1試驗(yàn)材料
試驗(yàn)以小麥品種‘西農(nóng)979’為供試材料,采用硫酸錳(分析純)做為Mn素供源。盆栽試驗(yàn)選用上口徑26 cm、下口徑18 cm、高17 cm的塑料盆,統(tǒng)一裝入4 kg的土。供試土為當(dāng)?shù)卮筇锔麑油粒寥蕾|(zhì)地為塿土(缺錳土壤),紅油土屬, 黃土母質(zhì)。飽和含水量為27%,土壤有機(jī)質(zhì)22.29 g·kg-1,全氮1.13 g·kg-1,堿解氮82.83 mg·kg-1,速效磷60.2 mg·kg-1,速效鉀127.1 mg·kg-1,全錳含量497 mg·kg-1。
1.2試驗(yàn)處理
試驗(yàn)于2013年10~12月在西北農(nóng)林科技大學(xué)中國(guó)旱區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)研究院移動(dòng)式遮雨棚內(nèi)進(jìn)行。先選取一批籽粒飽滿、大小均勻的小麥種子用0.3% NaOCl3進(jìn)行消毒,無菌水清洗后,分別設(shè)置蒸餾水(CK)及0.03 g/L(T1)、0.06 g/L(T2)、0.12g/L(T3)3種濃度的錳溶液做浸種處理,浸種8 h后,吸干種子表面水分用于播種。將處理好的種子于2013年10月15日播種于盆內(nèi),每個(gè)處理重復(fù)4次,每重復(fù)種植4盆為一個(gè)取樣組。播種前每盆施入尿素0.8 g,磷酸鉀0.6 g,待土壤相對(duì)含水量為70%左右進(jìn)行播種,每盆播種18粒種子,于三葉期間苗,每盆留苗10株。試驗(yàn)期間適時(shí)補(bǔ)水,保證盆土相對(duì)含水量在70%左右,各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定均在小麥四葉期進(jìn)行。
1.3測(cè)定項(xiàng)目及方法
1.3.1光合氣體交換參數(shù)用 Li-6400光合作用測(cè)定系統(tǒng)(LI-COR 公司, 美國(guó))于晴天上午9∶00~11∶00,選取小麥第三片完全展開葉測(cè)定光合氣體交換參數(shù),主要包括葉片凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間二氧化碳濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)。每個(gè)處理測(cè)定6片葉子,并計(jì)算葉水分利用效率(WUEL=Pn/Tr)[15]。
1.3.2光合色素含量光合色素含量采取丙酮、無水乙醇、蒸餾水混合液(4.5∶4.5∶1)浸提法測(cè)定,取樣位置為第3片完全展開葉,采用 Lichtenthaler 公式計(jì)算[16]。
1.3.3根系特征及地上地下生物量取根前先將盆內(nèi)灌足量水分使土體松軟,然后將根、冠分開,用水小心沖洗干凈根系表面,每盆挑取4株完整的小麥根系,用EPSON掃描儀(EPSON Perfection 4990 1.8V2.61)測(cè)量根系形態(tài),用Win RHIZO (Regent Instruments Inc.Win RHIZO Pro2007d)分析總根長(zhǎng)、根表面積、根體積和根系直徑。掃描完后將根樣及地上部分別在105 ℃殺青15 min后80 ℃烘至恒重并稱重。
1.3.4根系活力取部分根系冷凍保存,用作根系活力測(cè)定。根系活力采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法測(cè)定[16]。
1.4數(shù)據(jù)處理與分析統(tǒng)計(jì)
運(yùn)用Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,DPS7.05進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,采用Excel繪圖。
2結(jié)果與分析
2.1錳浸種處理對(duì)小麥幼苗葉片光合特性的影響
2.1.1光合色素含量光合色素對(duì)光能的吸收和利用有重要作用,是植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)。圖1顯示,小麥葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量和類胡蘿卜素含量均隨著錳浸種液濃度的升高而呈先增加后降低趨勢(shì),并均在T2處理下達(dá)到最高值,此時(shí)各色素含量較對(duì)照(CK)分別顯著增加56.0%、44.6%、53.8%和45.7%(P<0.05);T1處理各色素含量?jī)H次于T2處理,分別較對(duì)照顯著增加41.1%、29.3%、38.8%和30.2%,但均與T2無顯著差異;T3處理葉綠素a、葉綠素總量和類胡蘿卜素比對(duì)照分別顯著增加20.6%、 17.3%和23.9%,但其葉綠素b含量與對(duì)照無顯著差異,且其葉綠素a和葉綠素總量顯著低于T2處理。可見,錳浸種處理可以顯著促進(jìn)小麥幼苗期光合色素的合成,尤其以T2處理表現(xiàn)更為突出。

CK、T1、T2、T3分別為0、0.03、0.06、0.12 g/L錳浸種液處理濃度;圖中同一指標(biāo)內(nèi)不同小寫字母表示不同處理間在0.05水平差異顯著;下同。圖1 不同濃度錳浸種下小麥葉片光合色素含量的變化Chl a. Chlorophyll a; Chl b. Chlorophyll b; Chl(a+b). Chlorophyll; Car. Carotenoid. CK,T1,T2 and T3 stand for the treatments with 0, 0.03, 0.06 and 0.12 g/L Mn seed soaking,respectively ;Different normal letters within the same index indicate significant difference among treatments at 0.05 level. The same as belowFig.1 The photosynthetic pigment contents of wheat leaf under different concentrations of Mn seed soaking
2.1.2光合氣體交換參數(shù)表1顯示,隨錳浸種液濃度的增大,小麥葉片光合速率(Pn)和氣孔導(dǎo)度(Gs)均表現(xiàn)先升高后下降的變化趨勢(shì),并均在T2處理下達(dá)到最大值,且T1、T2、T3處理均比CK不同程度增加,但僅在T2處理下達(dá)到顯著水平,此時(shí)Pn和Gs分別較相應(yīng)CK顯著升高17.6%和19.7%(P<0.05);同時(shí),小麥葉片胞間CO2濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)均隨著錳浸種液濃度的增大而表現(xiàn)出逐漸降低的變化趨勢(shì),但大多未達(dá)到顯著水平(P>0.05);另外,小麥水分利用效率(WUEL)隨著錳浸種液濃度的增大而逐漸大幅升高,T2、T3處理分別比CK顯著提高27.8%和49.8%(P<0.05)。其中,在錳浸種液濃度由T2處理升高至T3水平時(shí),葉片的Gs降低18.9%,Pn下降7.2%,Ci下降0.71%,Tr下降21.3%。可見,高濃度水平的錳浸種液會(huì)引起小麥葉片氣孔關(guān)閉,降低蒸騰作用,但由于非氣孔因素對(duì)光合作用的改善,使得光合速率的下降幅度較小,最終提高了葉片水分利用效率。
2.2錳浸種處理對(duì)苗期小麥根系生長(zhǎng)的影響
小麥苗期根系是主要的生長(zhǎng)器官,根系活力的大小直接影響其水分和養(yǎng)分的吸收,提高根系活力利于小麥形成壯苗。根系對(duì)作物的貢獻(xiàn)取決于其功能根數(shù)量的多少和根系活力的強(qiáng)弱。表2顯示,錳浸種液處理的小麥幼苗總根長(zhǎng)、根表面積、根體積、根平均直徑和根尖數(shù)均不同程度高于對(duì)照,且隨浸種液濃度升高呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì);且各根系形態(tài)指標(biāo)均在浸種濃度為0.06 g/L(T2)時(shí)最大,其總根長(zhǎng)、根表面積、根體積、根系平均直徑和根尖數(shù)分別較CK顯著(P<0.05)增加35.8%、45.8%、56.3%、7.5%和23.7%,其余浸種處理均與對(duì)照無顯著差異。同時(shí),從表2還可看出,錳浸種處理的根系活力均高于對(duì)照(CK),T1、T2、T3處理的根系活力較CK分別顯著(P<0.05)提高了18.7%、32.3%和26.4%。由此可見,隨浸種濃度的升高,根系形態(tài)指標(biāo)表現(xiàn)出與根系活力相同的變化趨勢(shì),適宜濃度錳液浸種能夠通過提高根系活力來有效促進(jìn)小麥根系的生長(zhǎng),并以0.06 g/L為宜,但錳浸種液濃度過高會(huì)導(dǎo)致效果下降。

表1 不同濃度錳浸種下小麥葉片光合作用參數(shù)的變化
注:表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差,同列不同小寫字母表示0.05水平上的差異顯著,下同。
Note: Data in the table is mean ± standard deviation, The different normal letters in the same column mean significant difference among treatments at 0.05 level; The same as below.

表2 不同濃度錳浸種下小麥幼苗根系整體形態(tài)和根系活力的變化

表3 不同濃度錳浸種下小麥幼苗干重和根冠比的變化
2.3錳浸種處理對(duì)小麥苗期干物質(zhì)積累和根冠比的影響
由表3可以看出,隨著錳浸種液濃度的升高,小麥幼苗地上、根系和整株的干物質(zhì)重均呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì),并均在T2處理下達(dá)到最大值,且各處理均不同程度地高于對(duì)照,T2和T3處理還均達(dá)到顯著水平(P<0.05),T1處理的整株的干物質(zhì)重也顯著高于對(duì)照;3個(gè)錳浸種濃度處理間相比,在根系干物質(zhì)量上無顯著差異,但地上部和整株干物質(zhì)累積量上,T2和T3處理顯著高T1處理,而T2和T3處理間無顯著差異。同時(shí),隨著錳浸種液濃度的提高,不同處理小麥幼苗的根冠比也呈現(xiàn)先增大后下降的趨勢(shì),也在T2處理下達(dá)到最大值,并顯著高于對(duì)照,而3個(gè)濃度間無顯著差異。其中,在T2濃度處理下,小麥幼苗地上部、根系和整株干重以及根冠比分別比對(duì)照顯著提高15.7%、65.0%、36.3%和45.8%(P<0.05)。可見,錳浸種同時(shí)促進(jìn)了苗期小麥地上和地下干物質(zhì)的積累,且不同錳浸種濃度對(duì)小麥苗期地下部分生長(zhǎng)的促進(jìn)作用大于地上部分,從而提高了幼苗根冠比,有利于壯苗形成。
3討論
光合色素在光合作用過程中能夠吸收和轉(zhuǎn)化光能,是反映植物葉片光合能力大小的重要光合生理參數(shù),在一定范圍內(nèi)其含量與光合速率呈正相關(guān)。錳是光合色素形成的重要元素,有研究表明[17],適宜濃度的錳會(huì)提高植物體內(nèi)光合色素含量,從而增強(qiáng)其光合能力,缺錳或高錳都不利于光合色素合成。本試驗(yàn)結(jié)果表明,在一定范圍內(nèi),小麥幼苗葉片光合色素含量、凈光合速率和氣孔導(dǎo)度都隨錳濃度的增加而表現(xiàn)出升高的趨勢(shì),再次證明錳能促進(jìn)光合色素的合成,增強(qiáng)PSⅠ和PSⅡ的電子傳遞能力。其中,與0.06 g/L錳浸種液處理相比,0.12 g/L錳浸種液處理的小麥幼苗葉片光合色素含量、凈光合速率和氣孔導(dǎo)度均明顯降低,而其胞間CO2濃度僅稍有降低,表明錳素過量造成的光合速率下降主要是氣孔因子限制。錳過量可能會(huì)引起相關(guān)酶活性的降低,阻礙放氧復(fù)合體與錳結(jié)合,引起電子傳遞速率和光合作用表觀量子效率下降,從而影響同化力的形成,這與賈景麗等[11]在馬鈴薯上的研究結(jié)果基本一致。
作物總根數(shù)、根長(zhǎng)和根表面積是決定根量大小的重要指標(biāo),根量大小影響著作物生長(zhǎng)。在根量一定的基礎(chǔ)上,提高根系活力至關(guān)重要。根系活力是反映根系新陳代謝的一項(xiàng)綜合指標(biāo),逆境會(huì)導(dǎo)致植物根系活力下降[18-20]。毛善國(guó)[21]認(rèn)為適宜濃度的錳可以提高小麥根系活力和保護(hù)酶活性,保護(hù)生物膜的穩(wěn)定性和提高根系抗逆能力。本試驗(yàn)中,錳浸種處理小麥幼苗的根總長(zhǎng)、根體積、根表面積和根系活力均高于對(duì)照,并在0.06 g/L濃度處理下根總量最大,而后隨著濃度的增加,根量逐漸減少,表明適宜濃度的錳浸種有利于小麥幼苗根系建成;過高濃度的錳浸種處理降低了小麥幼苗總根長(zhǎng)、根體積、根尖數(shù)和根系活力,阻礙根系對(duì)養(yǎng)分和水分的吸收和運(yùn)輸,從而影響植株的生長(zhǎng)。可見,低濃度的錳浸種促進(jìn)了小麥幼苗根系生長(zhǎng),而高濃度的錳浸種則具有抑制作用,對(duì)于不同小麥品種錳浸種的最佳濃度以及錳浸種對(duì)后期小麥根系的影響有待進(jìn)一步研究。
錳作為植物必需的微量元素對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育起著重要作用,其缺乏或過量都會(huì)導(dǎo)致植物生長(zhǎng)不良、產(chǎn)量下降。武泰存等[22]研究認(rèn)為,缺錳和低錳水平下,小麥根系有機(jī)物合成受阻,低錳對(duì)白粉病敏感性小麥地上部和地下部有機(jī)物、硝態(tài)氮、氨基酸含量以及蛋白質(zhì)合成的影響比缺錳處理大,低錳能促進(jìn)抗病品種的生長(zhǎng)。本試驗(yàn)中低錳水平下小麥幼苗干物質(zhì)的積累和根冠比均高于對(duì)照,促進(jìn)了小麥苗期有機(jī)物的積累。侯典云等[17]研究發(fā)現(xiàn)0.2 mg/L錳浸種處理最適于小麥種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)硫酸錳浸種的最適合溶液濃度為0.06 g/L,這可能是由于土壤栽培和水培方法存在差異,以及品種間對(duì)錳的敏感性不同所導(dǎo)致。錳浸種在馬鈴薯、大豆上的應(yīng)用較為廣泛,但關(guān)于錳浸種對(duì)苗期小麥干物質(zhì)積累的研究報(bào)道并不多見。許文一[23]認(rèn)為,低濃度硫酸錳浸種促進(jìn)了作物干物質(zhì)的積累,高濃度處理則會(huì)抑制其干物質(zhì)積累,本試驗(yàn)與其研究結(jié)果相一致。因此,在小麥生產(chǎn)實(shí)踐和管理中,既要預(yù)防缺錳,也要防止錳毒害,從生理生態(tài)上正確掌握小麥生長(zhǎng)需錳的范圍。
綜上所述,不同濃度錳素浸種處理后,小麥幼苗的光合色素含量、凈光合速率和生長(zhǎng)等生理指標(biāo)產(chǎn)生了不同的生理響應(yīng)特征。0.06 g/L錳素浸種可促進(jìn)小麥幼苗正常生長(zhǎng)發(fā)育,顯著提高了葉片光合特性、根系的活性以及合理調(diào)控根冠比。因此,在當(dāng)?shù)厝卞i土壤條件下,可利用0.06 g/L錳浸種方式提高小麥幼苗質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
[1]BURNELL J N. The Biochemistry of manganese in Plants[M]. Netherlands:Springer, 1988:127-130.
[2]鄒邦基,何雪暉.植物的營(yíng)養(yǎng)[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社,1985,219-228.
[3]MUKHOPADHYAY M J, SHARMA A. Manganese in cell metabolism of higher plants[J].TheBotanicalReview.1991.57(2):117-149
[4]劉錚.土壤與植物中錳的研究進(jìn)展[J].土壤學(xué)進(jìn)展,1991, (6): 1-22.
LIU Z. The research progress of determination of manganese in soil and plants [J].SoilScienceProgress,1991,(6): 1-22.
[5]彭琳,彭祥林,余存祖,等.黃土區(qū)土壤錳的含量及錳肥肥效[J]. 土壤通報(bào),1981,(6):16-20.
PENG L,PENG X L,YU C Z,etal.The content of manganese and manganese fertilizer applied loess area soil [J].ChineseJournalofSoilScience,1981,(6):16-20.
[6]趙秀芬,劉學(xué)軍,張福鎖.燕麥/小麥輪作和混作對(duì)小麥錳營(yíng)養(yǎng)的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2009,25(12):155-158.
ZHAO X F,LIU X J ,ZHANG F S.Effects of wheat/oat root barriers and Mn fertilizer in soil on Mn nutrition of wheat[J].ChineseAgriculturalScienceBulletin, 2009,25(12):155-158.
[7]安振鋒,方正. 植物錳營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展[J]. 河北農(nóng)業(yè)科學(xué),2002,6(4):35-41.
AN Z F,FANG Z.The advance of manganese nutrition in plant [J].JournalofHebeiAgriculturalSciences,2002,6(4):35-41.
[8]任立民,劉鵬. 錳毒及植物耐性機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào),2007,27(1):357-367.
REN L M,LIU P.Review of manganese toxicity & the mechanisms of plant tolerance[J].ActaEcologicaSinica,2007,27(1):358-367.
[9]馬光恕,侯莉華,廉華,等. MnSO4浸種對(duì)馬鈴薯幼苗質(zhì)量及產(chǎn)量形成的影響[J]. 土壤通報(bào),2011,42(3):704-708.
MA G S,HOU L H,LIAN H,etal.The effect of seed soaking with manganese sulfate on the seedling quality and yield formation of potato[J].ChineseJournalofSoilScience,2011,42(3):704-708.
[10]劉建鳳,崔彥宏,王榮煥. 錳對(duì)玉米種子萌發(fā)及幼苗生理活性的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2005,11(2):279-281.
LIU J F,CUI Y H,WANG R H,Effects of manganese on maize seed germination and physiological activities of seedlings [J].PlantNutritionandFertilizerScience,2005,11(2):279-281.
[11]賈景麗,周芳,趙娜,等. 微量元素錳對(duì)馬鈴薯光合性能的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,(4):111-112.
JIA J L, ZHOU F, ZHAO N,etal. Trace element manganese effect on photosynthetic characteristics of potato[J].JiangsuAgricultureSciences, 2009,(4):111-112.
[12]陳德祥,趙海紅,王慶勝,等. 錳不同施用方式對(duì)大豆農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量性狀的影響[J]. 大豆科學(xué),2011,30(5):880-882.
CHEN D X,ZHAO H H,WANG Q S,etal.Effects of seed- coat and foliar- applied manganese on agronomic traits and yield of soybean[J].SoybeanScience,2011,30(5):880-882.
[13]王恒俊,孫繼斌. 小麥、玉米微肥試驗(yàn)示范研究[J]. 水土保持研究,1999,(1):88-91.
WANG H J,SUN J B.Experimental study on micro-fertilizer applicated in winter wheat and corn[J],ResearchofSoilandWaterConservation, 1999,(1):88-91.
[14]楊建堂,王文亮,譚金芳,等. 河南省錳肥施用效果及施用技術(shù)的研究[J]. 土壤肥料,1997,(2):23-26
YANG J T,WANG W L,TAN J F,etal.Effect of manganese fertilizer application and the research of applied technology in henan province[J],SoilsandFertilizers,1997,(2):23-26.
[15]FISCHER R A, TURNER N C. Plant productivity in the arid and semiarid zones[J].Ann.Rev.PlantPhysiol., 1978,(29):227-317.
[16]高俊鳳.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京;高等教育出版社, 2006:59-61,74-77.
[17]侯典云,趙盼盼,馬占強(qiáng). 錳處理對(duì)小麥種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,40(7):38-40.
HOU D Y,ZHAO P P,MA Z Q.The effect of manganese on seed germination and seedling growth ofTriticumaestivum[J],JournalofHenanAgruculturalSciences,2011,40(7):38-40.
[18]潘艷花,馬忠明,呂曉東,等. 不同供鉀水平對(duì)西瓜幼苗生長(zhǎng)和根系形態(tài)的影響[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2012,(5):536-541.
PAN Y H,MA Z M,LV X D,etal.Effects of different potassium nutrition on growth and root morphological traits of watermelon seedling[J],ChineseJournalofEco-Agriculture,2012,20(5):536-541.
[19]王志芬,陳學(xué)留,余美炎,等. 不同穗型的兩個(gè)冬小麥品種根系活力、光合特性及物質(zhì)分配變化的比較研究[J]. 作物學(xué)報(bào),1997,(5):607-614.
WANG Z F, CHEN X L, YU M Y,etal. Comparision on changes of root absorption activity, canopy apparent photosynthesis rate and nutrient distribution of two winter varieties with different spike type[J].ActaAgronomicaSinica, 1997,23(5):607-614.
[20]劉殿英,石立巖,黃炳茹,等. 栽培措施對(duì)冬小麥根系及其活力和植株性狀的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),1993,(5):51-56.
LIU D Y,SHI L Y,HUANG B R,etal. Research of cultivation methods on root system, root vigor and plant characteristics in winter wheat[J].ScientiaAgriculturaSinica, 1993,(5):51-56.
[21]毛善國(guó). 不同濃度的錳對(duì)小麥根系生長(zhǎng)及體內(nèi)SOD、POD活性的影響[J]. 南京曉莊學(xué)院學(xué)報(bào),2009,(6):69-72.
MAO S G.Effect of different concentrations of manganese on the growth of wheat root and activity of SOD and POD in wheat[J],JournalofNanjingXiaozhuangUniversity,2009,(6):69-72.
[22]武泰存,閆林,梁曉華,等. 不同供錳量對(duì)小麥生理生化的反應(yīng)研究[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2004,12(3):91-93.
WU T C,YAN L,LIANG X H,etal. The influence of different concentrations of Mn on the growth and development of wheat[J],ChineseJournalofEco-Agriculture,2004,12(3):91-93.
[23]許文一,王芳,王艦. 硫酸錳浸種對(duì)馬鈴薯苗期的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(2):558-559.
XU W Y,WANG F, WANG J. Effects of manganese sulfate(MnSO4)solution soaking seeds on potato(Solanumtuberosum)seedlings growth and development[J],JournalofAnhuiAgri.Sci,2013,41(2):558-559.
(編輯:裴阿衛(wèi))
Effects of Manganese Soaking on Wheat Seedling Photosynthetic Characteristics and Root System, Root Vigor
MENG Xiangping1,2,LI Chunxia1,2,GUO Haiyan1,3,DING Ruixia1,2,YANG Baoping1,2,CAI Tie1,2,HAN Qingfang1,2*
(1 Institute of Water-saving Agriculture Research in Chinese Arid Areas, Northwest A&F University Key Laboratory of Crop Physiological Ecology and Tillage in Northwestern Loess Plateau, Minister of Agriculture, Yangling, Shaanxi 712100,China;2 College of Agronomy, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100,China; 3 College of Forestry,Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100,China)
Abstract:In order to clarify the effects of different concentrations of manganese(Mn) soaking on photosynthesis, root system, root vigor and biomass of wheat seedling, this paper performed pot experiment at the four manganese gradients of 0 g/L ,0.03 g/L,0.06 g/L and 0.12 g/L,using wheat variety ‘Xinong 979’ as the material. The results showed that:(1)Within the range 0-0.06 g/L of Mn soaking, the photosynthetic pigment, net photosynthetic rate(Pn), stomatal conductance(Gs) and water use efficiency(WUEL) of leaf were enhanced and intercellular CO2 concentration(Ci) was declined with increasing Mn amount. Among them, the promotion effect of 0.06 g/L of Mn soaking was mostly obvious; when Mn application level was higher than 0.06 g/L, the trend declined in Pn, transpiration rate(Tr), Gs, Ci; (2) Total root length, surface area, root volume, root vigor were the greatest in wheat seedlings under 0.06 g/L treatment, which was showed significant differences to control; (3) The trend of up-ground dry weight, root and root-shoot ratios in wheat seedlings appeared as single peak curves, which was the greatest under 0.06 g/L treatment. Moreover it showed significant differences to control. In general, appropriate concentration Mn soaking could improve the function of wheat leaf photosynthetic capacity and development of root under seedling stage. However, soaking wheat seeds by higher concentration Mn, would decrease growth of wheat seedling. Therefore in a comprehensive consideration of photosynthetic characteristics,root system and biomass, we propose that the optimal manganese soaking concentration is 0.06 g/L in the local with lack of manganese.
Key words:manganese; soaking; wheat; seedling stage; root; photosynthetic
文章編號(hào):1000-4025(2016)04-0745-06
doi:10.7606/j.issn.1000-4025.2016.04.0745
收稿日期:2015-12-26;修改稿收到日期:2016-04-07
基金項(xiàng)目:國(guó)家“863”課題 (2013AA102902);“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2012BAD09B03);高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計(jì)劃項(xiàng)目(B12007)
作者簡(jiǎn)介:孟祥萍(1988-),在讀碩士研究生,主要從事作物高效栽培研究。E-mail:15037334217@163.com *通信作者:韓清芳,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事旱區(qū)高效農(nóng)作制度與作物栽培技術(shù)研究。E-mail: hanqf88@nwsuaf.edu.cn
中圖分類號(hào):Q945.79
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A