氨基寡糖素拌種對小麥生長發(fā)育的影響

王 娜，陳德清，黃 平，任士偉，3*

(1.金正大生態(tài)工程集團股份有限公司，山東臨沭 276700；2.農業(yè)部植物營養(yǎng)與新型肥料創(chuàng)制重點實驗室，山東臨沭 276700；3.養(yǎng)分資源高效開發(fā)與綜合利用國家重點實驗室，山東臨沭 276700)

氨基寡糖素，也稱農業(yè)專用殼寡糖，是由海洋生物外殼中的甲殼素經過脫乙酰化和酶法降解得到的一種寡糖類新型生物農藥。氨基寡糖素被植物吸收后，能增強細胞壁對病原菌的抵抗力；能誘發(fā)受害組織發(fā)生過敏反應，產生抗菌物質，抑制或直接殺死病原物，使病原物脫離，植株免受危害；印化病毒，干擾病毒的復制；特有的氨基寡糖素成分具有細胞活化作用，有助于受害植株的恢復，增強作物的抗逆性，壯苗促根，改善品質，提高產量。因此氨基寡糖素可以防治多種植物真菌病害[1-2]和病毒病[3-7]，作為生物農藥在防病和抗病方面具有多種機制。

小麥拌種可以促苗早發(fā)、壯苗、減少越冬基數、提高產量，在進行拌種時，不能一概而論、盲目隨從，應根據需要科學拌種[8]。筆者通過不同濃度氨基寡糖素進行小麥拌種試驗，研究其對小麥生長各指標(出苗率、發(fā)芽指數、株高)、各器官干物質積累量、根冠比、根系形態(tài)指標和根系生理活性指標的影響，旨在為氨基寡糖素在小麥拌種上的應用提供依據。

1 材料與方法

1.1試驗材料小麥品種：選用河北石家莊嘉農種業(yè)有限公司的“衡136號”，市售。供試藥劑和儀器：氨基寡糖素即農業(yè)級殼寡糖(青島舜博生物技術研究所有限公司提供，含量≥95%，價格：320元/kg)，直尺、電子天平、烘箱等。試驗地點：國家緩控釋肥工程技術研究中心溫室；山東臨沂河東區(qū)吳坊頭地塊。試驗土壤：土壤為臨沂當地土壤，其中土壤全氮0.71 g/kg，堿解氮52.26 mg/kg，速效磷24.28 mg/kg，速效鉀108.02 mg/kg，有機質11.45 g/kg，pH 6.10。

1.2調查方法施藥3次，每次施藥后7 d進行調查。每試驗小區(qū)采用3點取樣，每點調查2株，以株為單位調查總株數、各級病株數，計算發(fā)病率、病情指數及防治效果等。每次藥效調查的同時觀察各用藥區(qū)有無生長異常現(xiàn)象(如矮化、褪綠、畸形等)，對作物產量有無影響以及對其他病蟲害和非靶標生物的影響[9]。

病情指數=∑(各級病株數×相對級數值)/(調查總株數×最高病級數)×100[10-11]

防治效果=(對照病情指數-處理病情指數)/對照病情指數×100%[10-11]

分級標準為0級：無癥狀；1級：明脈、輕花葉；3級：心葉及中部葉片花葉；5級：心葉及中部葉片花葉，少數葉片畸形、皺縮或植株輕度矮化；7級：重花葉，多數葉片畸形、皺縮或植株矮化；9級：重花葉，葉片明顯畸形，植株嚴重矮化，甚至死亡[10-11]。

1.3試驗方法

1.3.1氨基寡糖素拌種對小麥幼苗生長的影響。試驗于2016年8月在金正大生態(tài)工程集團股份有限公司、國家緩控釋肥工程技術研發(fā)中心溫室進行。采用盆栽的方式，共設6個處理(表1)，先將種子進行不同濃度氨基寡糖素拌種處理，每10 g種子，拌種藥液量0.25 mL，拌種后陰干待用，土量2 kg/盆，后播種拌種后的種子，每盆30粒，覆土1.5 cm左右，之后澆足等量清水，期間注意澆水與觀察記錄，待幼苗地上部長至6～8 cm進行各指標測量。

表1 試驗設計

注：10 g種子拌種液體量為0.25 mL，每盆播種30粒麥種

Note：The liquid amount of 10 g seeds was 0.25 mL，and 30 grains of wheat were sown in each bowl

1.3.2氨基寡糖素浸種對小麥免疫誘抗能力的影響。2016年10月選用氨基寡糖素4 g/L對小麥拌種，在小麥播期選擇當地栽培管理條件一致田塊(山東臨沂河東區(qū)吳坊頭地塊)，在苗期、拔節(jié)期、抽穗期、揚花灌漿期對小麥進行病情指數測定，與空白對照進行防效計算。共設置 2個處理小區(qū)，每個小區(qū)面積 1 000 m2。

1.4測定項目與方法

1.4.1發(fā)芽率和發(fā)芽指數。發(fā)芽期間逐日記載發(fā)芽粒數，計算發(fā)芽率和發(fā)芽指數：

發(fā)芽指數(GI)= ∑(Gt/Dt)

式中，Dt為發(fā)芽日數，Gt為與Dt相對應的每天發(fā)芽種子數[12]。

1.4.2根系鮮重及干重。鮮重：采用稱量法，電子分析天平精確至0.000 1 g；干重：將小麥地上部與根系分開，在105 ℃下殺青30 min，并在80 ℃恒溫干燥箱內烘干并稱重。

1.4.3根系。選取粗細均勻的根系，用排水法測量根系體積；采用氯化三苯基四氮唑(TTC)還原法[13]測定根系活力，根系TTC 還原總量(mg/h)=根系TTC還原強度[TTC μg/(g·h)]× 根系鮮重(g)/1 000；采用亞甲基藍吸附法[14]測定根系總吸收面積及活躍吸收面積；根據根系長度(m)、根表面積(m2)、根系體積(cm3)和根尖數等指標，計算出單位土體內的根長密度(即根長密度m/dm3)與根表面積(m2/dm3)；將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[12]。

1.5數據分析試驗數據采用 SPSS 19.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1不同處理對小麥生長的影響從表2可以看出，在試驗濃度范圍內，小麥出苗率、發(fā)芽指數均呈先升高后降低的趨勢，在氨基寡糖素濃度4 g/L時各指標達到最大值，之后迅速下降。在氨基寡糖素濃度0～16 g/L條件下，采用氨基寡糖素對小麥拌種有利于小麥出苗。

表2 不同處理對小麥出苗的影響

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)

Note：Different lowercases in the same column stand for significant differences between different treatments at 0.05 level

從表3可以看出，氨基寡糖素拌種后，對小麥生長具有一定的影響，從總長看，T3處理明顯優(yōu)于其他處理，存在顯著差異；從莖長看，表現(xiàn)為T3>T1≈CK=T2=T4>T5，以T3最優(yōu)；從根長看，T3>T5>T2≈CK>T1>T4，以T3最優(yōu)；根冠比方面，表現(xiàn)為T5>T3>CK>T4≈T1=T2，以T5和T3較優(yōu)，T5最優(yōu)是因為其莖長相對最短。由此可知，T3拌種有利于小麥根系生長和提高根冠比，即在氨基寡糖素濃度為4 g/L時最佳。

表3 不同處理對小麥生長的影響

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)

Note：Different lowercases in the same column stand for significant differences between different treatments at 0.05 level

從表4可以看出，由于小麥種子出苗較整齊，殼寡糖對種子發(fā)芽率無顯著影響；在單株鮮重方面，表現(xiàn)為T3>T5>T2>T1>CK>T4，以T3最優(yōu)，但各處理之間差異不顯著；在地上鮮重方面，表現(xiàn)為T3>T5>T2>CK>T1>T4，以T3最優(yōu)，除T4外，各處理之間差異不顯著；在根鮮重方面，表現(xiàn)為T5>T3>T1>T2>T4>CK，以T5最優(yōu)，T3次之，但各處理之間差異不顯著；在干重方面，表現(xiàn)為和鮮重一致的規(guī)律，即T3在單株干重、地上干重和根干重方面表現(xiàn)最優(yōu)，說明適宜殼寡糖濃度能促進小麥生物量的積累。

2.2不同處理對小麥干物質積累與分配的影響

2.2.1不同處理對小麥干物質積累的影響。由表5可知，隨著氨基寡糖素濃度的增加，小麥地上部、根系及總干重均呈先增加后降低的趨勢，在氨基寡糖素濃度4 g/L時各指標達到最大，之后迅速下降。

表4 不同處理對小麥生物量的影響

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)

Note：Different lowercases in the same column stand for significant differences between different treatments at 0.05 level

表5不同處理對小麥干物質積累的影響

Table5Effectsofdifferenttreatmentsondrymatteraccumulationofwheat

mg/株

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)

Note：Different lowercases in the same column stand for significant differences between different treatments at 0.05 level

2.2.2不同處理小麥干物質分配的影響。由表6可知，在氨基寡糖素試驗濃度范圍內，小麥根系干重占總干重的比例呈先升高后降低的趨勢，在氨基寡糖素4 g/L時達到最大值，之后迅速下降。

表6不同處理對小麥干物質分配的影響

Table6EffectsofdifferenttreatmentsondrymatterallocationofWheat

處理Treatment地上部干重占總干重的比例The proportion of dry weight on the ground to the total dry weight∥%根系干重占總干重的比例The ratio of root dry weight to total dry weight∥%根冠比Root-shoot ratioCK70.5829.780.42T169.9430.400.43T269.5430.640.44T368.4731.800.46T469.4530.530.44T569.8030.200.43

2.3不同處理對小麥根系的影響

2.3.1不同處理對小麥根系形態(tài)的影響。由表7可知，在氨基寡糖素試驗濃度范圍內，小麥根系各形態(tài)指標(根長密度、根表面積、根系體積、根尖數)均呈先升高后降低的趨勢，且均于氨基寡糖素4 g/L時達到最大，之后迅速下降。

2.3.2不同處理對小麥根系生理活性的影響。根系 TTC還原強度、TTC還原總量、根系吸收面積(總吸收面積與活躍吸收面積)均是反映根系吸收性能的重要指標，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[15]。由表8可知，隨著氨基寡糖素濃度的增加，小麥根系TTC還原強度、還原量、吸收面積及活躍吸收面積均呈先升高后降低的趨勢，均于氨基寡糖素4 g/L時達到最大，之后迅速下降。

表7不同處理對小麥根系形態(tài)的影響

Table7Effectsofdifferenttreatmentsonrootmorphologyofwheat

處理Treatment根長密度Root length density∥m/m3根表面積The root surface aream2/m3根系體積The root volumecm3/m3根尖數Root tip number×104/m3CK2 642.52 d2.92 c291.20 d66.91 dT12 878.10 c3.37 bc312.03 c78.30 cT23 456.55 b3.68 b338.01 b93.13 bT33 951.43 a4.32 a368.24 a105.12 aT43 407.08 b3.58 b338.50 b89.54 bT52 807.72 c3.01 c303.03 c68.22 d

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)

Note：Different lowercases in the same column stand for significant differences between different treatments at 0.05 level

表8不同處理對小麥根系生理活性的影響

Table8Effectsofdifferenttreatmentsonrootphysiologicalactivitiesofwheat

處理Treatment 根系TTC還原強度Root TTC reduction intensityug/(g·h)根系TTC還原量Root TTC reductionug/h根系吸收面積Root absorption aream2/m3根系活躍吸收面積Active root absorption aream2/m3CK29.95 c29.58 d154.09 d60.50 dT130.95 bc35.70 c171.99 c67.40 cT232.53 b45.98 b192.92 b78.97 bT334.15 a52.68 a211.53 a97.77 aT432.11 b42.37 b185.95 b76.84 bT530.31 c33.90 c163.02 cd65.23 cd

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)

Note：Different lowercases in the same column stand for significant differences between different treatments at 0.05 level

2.3不同處理對小麥免疫誘抗能力的影響調查表明，用4 g/L氨基寡糖素拌種后，小麥抗凍、抗旱、抗病能力增強，苗期、拔節(jié)期、抽穗期、揚花灌漿期[7]分別比空白對照麥田控制效果優(yōu)。另外，經試驗觀察，小麥在各時期，因受凍、受旱等造成葉片發(fā)黃、失綠、萎焉等不良癥狀，在施用 5% 氨基寡糖素 AS 后，葉片返青速度比空白對照快 1 ～2 d。從表9可以看出，處理后的小麥在各個生長期，小麥免疫誘抗能力增強，小麥病情指數下降，減少了因為病害、凍害及干旱而造成的損失。

從表10可以看出，處理后小麥千粒重增加較為明顯，較不拌種處理增加7.39%，在穗數和穗粒數方面增加不明顯，最終增產9.40%。

表9 不同處理對小麥病害防治效果的影響

表10 不同處理對小麥產量的影響

3 結論與討論

氨基寡糖素是一種新型生物制劑，它能激發(fā)植物自身的免疫反應，使其獲得系統(tǒng)抗性，誘導植物提高自身對病害、高溫、鹽堿等不良因子的免疫力[16]。該研究結果表明，氨基寡糖素拌種可促進種子萌發(fā)，提高種子的發(fā)芽率和出苗率，增加基本苗數，并能增加株高，促進小麥前期的生長發(fā)育[17]。該研究結果表明，0～16 g/L氨基寡糖素小麥拌種促進小麥根系發(fā)育，隨著氨基寡糖素拌種濃度的增加，小麥根系的形態(tài)指標和生理活性指標均呈先升高后降低的趨勢，在4 g/L時根系各指標達到最大，表現(xiàn)為根長密度、根表面積、根系體積較大，根尖數增多，根系生理活性明顯增強。

綜上所述，氨基寡糖素在0～16 g/L時拌種促進小麥的生長發(fā)育，其中拌種用量以4g/L效果最佳，拌種小麥大田試驗發(fā)現(xiàn)，氨基寡糖素具有促進作物健壯生長，抗凍、抗病、防早衰、防倒伏，提高小麥產量等功效，為小麥增產奠定基礎。

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