FeSO4對黃瓜種子萌發及幼苗生長的影響

張 燕， 丁孟豆， 任毛飛

(1.信陽農林學院園藝學院，河南信陽 464000； 2.湖南農業大學農學院，湖南長沙 410128)

黃瓜(L.)是葫蘆科1年生蔓生或攀援草本植物，是世界上廣泛栽培的蔬菜之一，同時也是深受我國大眾喜愛的蔬菜之一。黃瓜風味獨特，質地鮮嫩，食用方法多種多樣，既可以作為蔬菜也可以作為水果。黃瓜營養價值豐富，含有維生素B族元素，對改善大腦和神經系統功能有利，能安神定志，輔助治療失眠癥；黃瓜中含有的葫蘆素C具有提高人體免疫功能、抗腫瘤的作用，還可治療慢性肝炎；黃瓜中所含的丙氨酸、精氨酸和谷氨酰胺對肝臟病人，特別是對乙醇肝硬化患者有一定的輔助治療作用，可預防乙醇中毒。隨著生活水平的提高，人們對黃瓜的需求增加，因此研究金屬離子對黃瓜種子萌發及生長狀況的影響具有重要意義。

重金屬脅迫是世界上普遍存在的一種非生物脅迫，是限制植物生長發育的主要環境因素之一，重金屬脅迫對植物種子萌發和幼苗生長有不同的影響。王椏楠等的研究表明，在鉛離子處理下雞爪大黃種子的發芽率、發芽勢、活力指數與對照相比有下降趨勢。趙玉紅等的研究表明，低濃度鎘離子可以打破檸條種子休眠，高濃度時則表現為明顯的抑制作用，即鎘離子濃度在25 mg/L時，對檸條種子萌發有促進作用，發芽率達到最大值(73.3%)，隨著鎘離子濃度升高，種子萌發逐漸受到抑制，在鎘離子濃度為200 mg/L時發芽勢最低(53.7%)。

鐵是植物生長發育所必需的微量營養元素，對光合與呼吸過程中的電子傳遞、細胞壁代謝以及氧化損傷保護等生理過程至關重要。植物缺鐵會影響植物的生理活性、養分吸收等生理生化過程。因此，施加外源鐵肥，提高土壤鐵的有效性對于治理和改善植物缺鐵癥有重大意義。然而高濃度Fe對植物具有毒害作用，會引起植物形態、生理和生化特征改變，產生氧化脅迫甚至抑制植物幼苗早期生長。

現有研究表明，不同微量元素對種子的萌發起著不同的調節作用。俞明惠等的研究表明，銅處理對波斯菊種子萌發情況的影響表現為低濃度促進、高濃度抑制現象，結果表明，當銅離子濃度在0～50 mg/L 時，對波斯菊種子的發芽率有促進作用；當銅離子濃度為200 mg/L時，對種子萌發狀況抑制作用最嚴重。王浩等的研究表明，銅對黃瓜種子的萌發有明顯的抑制作用，對發芽勢的抑制作用大于對發芽率的抑制。陳雅玲等研究了水鐵礦對小麥和水稻種子萌發的影響，結果表明，在200 mg/L FeSO處理下，水稻種子萌發狀況受到嚴重抑制，發芽率、發芽指數和活力指數相比于對照分別降低12.66%、62.5%和4.96%。牛曉雪等在FeSO引發提高秦艽種子萌發的生理機制的研究中發現，FeSO會調控種子萌發過程中激素的變化及物質代謝，從而影響種子萌發。

此外，還有許多微量元素或者重金屬對種子萌發及幼苗生長的相關研究。但是，目前未有鐵影響黃瓜種子的相關研究。因此，本試驗旨在探究FeSO對黃瓜種子的萌發及幼苗生長的影響，研究不同濃度FeSO對黃瓜種子萌發及幼苗生長的影響，以期獲得鐵影響黃瓜種子萌發的生理特性，為黃瓜高產、優質高效栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試黃瓜品種為豫藝綠如意，購自河南豫藝種業科技發展有限公司；硫酸亞鐵(分析純，天津市化工三廠有限公司)。試驗儀器主要有分析天平(上海恒平天平科學儀器有限公司)、恒溫箱(北京福意電器有限公司)等。

1.2 試驗時間與地點

試驗于2020年11月15日至12月30日在信陽農林學院園藝學院園藝技術實驗室進行。

1.3 試驗方法

試驗設置6個處理，采用完全隨機試驗設計，具體處理如下：對照CK，蒸餾水；處理A，10 mg/L FeSO溶液；處理B，50 mg/L FeSO溶液；處理C，100 mg/L FeSO溶液；處理D，200 mg/L FeSO溶液；處理E，400 mg/L FeSO溶液。以蒸餾水作對照，每個處理設置3個重復，每個重復80粒黃瓜種子，共計1 440粒。種子發芽期間置于25 ℃恒溫箱中培養，待4個處理的種子露白數量大于80%后，再將種子放置在光周期為12 h/12 h、溫度為25 ℃/15 ℃的培養箱中培養。種子具體處理方法同參考文獻[14]。

1.4 各項指標測定

發芽期間，每隔12 h觀察并且記錄黃瓜種子萌發的情況。在光暗培養下生長10 d后，每個處理取25株，測量植株鮮質量、干質量、根鮮質量、根干質量、根長(最長根)、根體積。根據種子萌發情況，計算發芽率、發芽指數、活力指數、簡化活力指數等項目。相關發芽指標的測定同參考文獻[15]計算。根冠比計算公式同參考文獻[16]計算。主要計算公式有：

發芽率()=發芽試驗期間全部正常發芽數供試種子數×100。

發芽指數()=∑。

式中：為在時間內發芽數；為相應的發芽天數。

活力指數()=∑×。

式中：為單株幼苗干質量。

簡化活力指數=×。

式中：為發芽率，為幼苗根長。

1.5 數據分析

運用Excel 2010整理數據，用SPSS 20.0軟件進行單因素方差分析，圖或表中不同小寫字母表示在0.05水平下差異顯著(<0.05)。

2 結果與分析

2.1 不同濃度FeSO4對黃瓜種子發芽率的影響

由圖1可知，CK的發芽率與處理A、C、D差異不顯著，顯著高于處理E；處理B的發芽率與CK差異顯著。處理A、B的發芽率顯著高于處理C、D、E，但處理A、B之間差異性未達到顯著水平，處理C、D的發芽率顯著高于處理E，但處理C和處理D之間的差異不顯著。

FeSO溶液濃度為10、50 mg/L時，對黃瓜種子發芽表現出促進作用，發芽率分別為91.67%、95.50%，相對于CK分別提高5.77%、10.19%，FeSO溶液濃度為50 mg/L時的促進效果更好。當FeSO溶液濃度大于100 mg/L時，隨著濃度的增大，黃瓜種子的發芽率逐漸受到抑制，當FeSO溶液濃度達到400 mg/L時，黃瓜種子的發芽率僅為70.83%，相比于CK降低18.28%。

2.2 不同濃度FeSO4對黃瓜種子發芽指數的影響

由圖2可知，CK與處理A、B、E之間差異顯著，CK與處理C、D之間差異不顯著。處理A和B的發芽指數顯著高于處理C、D、E，處理C和D的發芽指數顯著高于處理E，處理A、B之間、處理C、D之間差異不顯著。

FeSO溶液濃度在50 mg/L以內時，會提高黃瓜種子的發芽指數，發芽指數分別為4.54、4.58，與CK相比，分別提高了11.27%、12.25%，由此可知，FeSO溶液濃度為50 mg/L時，對提高黃瓜種子的發芽指數效果更好。隨FeSO溶液濃度的增大，黃瓜種子的發芽指數逐漸受到抑制，在FeSO溶液濃度為400 mg/L時，發芽指數為3.24，與CK相比降低20.59%。

2.3 不同濃度FeSO4對黃瓜種子活力指數的影響

從表1可以看出，就活力指數而言，CK與處理A、B、E差異顯著，CK與處理C、D之間差異不顯著，處理A和B的活力指數顯著高于處理C、D、E，處理C和D顯著高于處理E。對于簡化活力指數而言，CK與處理A、B、E之間差異顯著，CK與處理C、D差異不顯著，處理A和B顯著高于處理C、D、E，處理C、D與處理E有顯著差異。

FeSO溶液濃度為10、50 mg/L時，黃瓜種子的活力指數顯著高于對照，其中FeSO溶液濃度為 50 mg/L 時，活力指數、簡化活力指數與CK相比分別提高28.32%、25.90%。適當濃度FeSO溶液，可以促進種子萌發，當FeSO溶液濃度為 50 mg/L 時，對黃瓜種子活力指數的提高有促進作用。隨著FeSO溶液濃度的增大，黃瓜種子的活力指數逐漸受到抑制，在FeSO溶液濃度為400 mg/L時，活力指數、簡化活力指數與CK相比分別降低34.77%、35.57%。

表1 不同濃度FeSO4對黃瓜種子活力指數的影響

2.4 不同濃度FeSO4對黃瓜幼苗根系生長的影響

2.4.1 不同濃度FeSO對黃瓜幼苗根長的影響 從圖3可知，CK的根長與處理A、C、D均無顯著差異，與處理B、E差異達到顯著水平，處理A與處理B、C之間差異不顯著，處理B的根長顯著高于處理C、D、E，處理E與處理C、D之間差異顯著，處理C和D之間差異不顯著。FeSO溶液濃度在50 mg/L以內時，會提高黃瓜幼苗的根長，根長分別為6.367、6.667 cm，與CK相比分別提高11.06%、16.29%，由此可知，FeSO溶液濃度為50 mg/L時，對黃瓜幼苗的根長促進效果更好。隨FeSO溶液濃度的增大，黃瓜幼苗的根長逐漸受到抑制，在FeSO溶液濃度為 400 mg/L 時，根長為4.633 cm，與CK相比降低19.19%。

2.4.2 不同濃度FeSO對黃瓜幼苗根體積的影響 從圖4可知，CK的根體積與處理A、C、D差異均不顯著，處理B、E與CK差異顯著，處理A、B顯著高于處理C、D、E，但處理A與B之間差異不顯著，處理C、D顯著高于處理E，但處理C和D之間差異不顯著。FeSO溶液濃度在50 mg/L以內時，會提高黃瓜幼苗的根體積，根體積分別為0.071 3、0.093 0 cm，與CK相比，分別提高0.85%、31.54%，由此可知，FeSO溶液濃度為50 mg/L時，對提高黃瓜幼苗的根體積效果更好。隨著FeSO溶液濃度的增大，黃瓜幼苗的根體積逐漸受到抑制，在FeSO溶液濃度為400 mg/L時，根體積為 0.046 4 cm，與CK相比，降低34.37%。

2.4.3 不同濃度FeSO對黃瓜幼苗根鮮質量的影響 從圖5可知，CK的根鮮質量與處理B、D、E差異顯著，與處理A、C之間差異不顯著，處理A與C差異不顯著，處理B顯著高于處理A、C、D、E，處理E與C之間差異顯著，處理E與D之間差異不顯著。FeSO溶液濃度在50 mg/L以內時，會提高黃瓜幼苗的根鮮質量，根鮮質量分別為0.303、0.328 g，與CK相比，分別提高5.94%、14.69%，由此可知，FeSO溶液濃度為50 mg/L時，對提高黃瓜幼苗的根鮮質量效果更好。隨著FeSO溶液濃度的增大，黃瓜幼苗的根鮮質量逐漸受到抑制，在FeSO溶液濃度為400 mg/L時，根鮮質量為0.223 g，與CK相比，降低了22.03%。

2.5 不同濃度FeSO4對黃瓜幼苗植株干鮮質量的影響

由圖6可知，CK的幼苗鮮質量顯著高于處理D、E的幼苗鮮質量，與處理A、C差異不顯著，處理A與處理B、C、D、E差異顯著，處理B顯著高于其他處理，處理C與處理D、E之間差異顯著。CK的幼苗干質量與處理A、B、E差異顯著，與處理C、D差異不顯著，處理A、B之間差異不顯著，但顯著高于CK、處理C、D、E。FeSO溶液濃度在50 mg/L以內時，對黃瓜幼苗的植株干鮮質量增加有促進作用，幼苗鮮質量相對于CK分別提高5.67%、24.71%，幼苗干質量相對于CK分別提高12.09%、14.84%。隨著FeSO溶液濃度的增大，植株的物質積累逐漸受到抑制，當濃度達到400 mg/L時的抑制作用最嚴重，幼苗鮮質量與CK相比下降26.74%，幼苗干質量與CK相比下降17.58%。

2.6 不同濃度FeSO4對黃瓜幼苗植株根冠比的影響

從圖7可知，CK的根冠比與處理B、E差異顯著，與處理A、C、D之間差異不顯著，處理B顯著高于處理E，處理A和B之間、處理C與D之間差異不顯著。

隨著FeSO溶液濃度的增加，黃瓜幼苗的根冠比呈現先增加后下降的趨勢，在FeSO濃度為 50 mg/L 時達到最大值(0.210 6)，與CK相比提高25.73%。隨著FeSO溶液濃度的增大，根冠比逐漸降低，在400 mg/L時抑制作用最大，與CK相比，下降43.88%。

3 討論與結論

重金屬脅迫是限制植物生長發育的重要環境因素之一，譚洪偉等研究了重金屬脅迫對牛蒡種子萌發及幼苗生長的影響，發現重金屬脅迫對牛蒡種子萌發有明顯的抑制作用。韋新東等研究了重金屬鎘、鉛對白三葉種子萌發及幼苗生長的影響，結果表明，當鎘濃度為40 mg/L時，種子的發芽率與對照差異不顯著，當鎘濃度達到120 mg/L時發芽率最低，隨著鉛濃度的增加白三葉的種子萌發及幼苗生長呈現顯著下降的趨勢。劉騏華等研究了重金屬脅迫對高羊茅的種子萌發及幼苗生長的影響，結果表明，低濃度(50、150 mg/L)鎘處理下，高羊茅種子的活力指數高于對照，隨鉛、鎘濃度的增加，種子的發芽指標均呈現先升高后降低的趨勢，高羊茅的根冠比隨著重金屬濃度的增加先升高再下降，低濃度鎘處理會增加高羊茅的根冠比，高濃度(≥50 mg/L)鎘處理下根冠比顯著下降，說明低濃度鎘處理對高羊茅根的生長具有促進作用，較高的根冠比有利于植株進一步生長，根系生長旺盛，吸收土壤中的營養物質，進而促進地上部的生長，實現高產目的。這與本試驗中低濃度鐵對黃瓜萌發及幼苗相關指標有促進作用的結果基本一致。

微量元素雖然在植物體內的含量很少，但在植物生長過程中發揮著不可替代的作用。微量元素對種子的萌發起著不同程度的調節作用，利用一定濃度的微量元素浸種處理，活化了種子體內的酶系統，促進了種子貯藏物質的分解，加速了種子萌發的進程。多數微量元素在較低濃度時能促進種子萌發，而在較高濃度時卻對種子萌發產生抑制甚至毒害作用；微量元素對種子萌發的作用機理在于其影響了酶的活性及代謝作用的進程。黎建玲等研究了銅離子對南瓜種子萌發和幼苗生長的影響，結果表明，在低濃度(20 mg/L)銅離子作用下，與CK相比，南瓜種子萌發快，在高濃度(50～300 mg/L)銅離子作用下，與CK相比，南瓜萌發及幼苗相關指標明顯下降。武玉珍等研究了銅離子對生菜種子萌發狀況的影響，結果表明，與CK相比，低濃度(5～10 mg/L)銅離子處理下對生菜種子萌發的促進作用最優，但對生菜幼苗生長不利，隨著濃度的增加，當銅離子濃度達到120 mg/L時對生菜種子萌發狀況的抑制作用最強。王改花等研究了在不同濃度下微量元素對青稞種子的萌發特性的影響，結果表明，隨著鋅離子、錳離子濃度的增加，種子萌發狀況表現為低濃度(0.2、0.4 g/L)下受到促進、高濃度下受到抑制的現象。這與本試驗中在低濃度亞鐵離子作用下，對黃瓜種子萌發狀況及幼苗生長表現為促進作用的結果基本一致。

綜上所述，隨著FeSO溶液濃度的增加，各項指標均呈先升高再下降趨勢，當FeSO溶液濃度為 50 mg/L 時，黃瓜萌發及幼苗相關指標有顯著促進作用，黃瓜種子的發芽率為95.50%，與CK相比提高10.19%，黃瓜幼苗的植株干、鮮質量分別為0.020 9、0.215 5 g，與CK相比分別提高14.84%、24.71%，黃瓜幼苗的根冠比為0.210 6，與CK相比增加25.73%。當FeSO溶液濃度超過100 mg/L時，對黃瓜種子萌發及幼苗生長開始產生抑制作用，隨FeSO溶液濃度增加，抑制作用逐漸加大，當濃度達到400 mg/L時，抑制作用顯著。黃瓜種子的發芽率與CK相比下降18.28%，黃瓜幼苗的植株干質量、鮮質量、根冠比與CK相比分別下降17.58%、26.74%、43.88%。