外源硅對(duì)花生光合色素、光合能力及根系活力的影響

王宏青

（商丘市鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心，河南商丘 476000）

硅作為植物生長(zhǎng)的有益元素，對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育起著重要作用，它能夠促進(jìn)植株生長(zhǎng)健壯，調(diào)節(jié)植物光合能力和蒸騰特性，增強(qiáng)作物抗倒伏、抗干旱、抗病蟲危害的能力[1]。土壤中含有豐富的硅素，但有效硅在土壤中的溶解度較低，這使得能夠被植物吸收利用的硅素較少[2]，因此，增施外源硅有利于彌補(bǔ)植株對(duì)硅素吸收的不足，從而促進(jìn)植株的生長(zhǎng)發(fā)育。唐愛(ài)均等[3]研究得出，施用硅肥能夠增加番茄產(chǎn)量，提高番茄植株對(duì)磷肥的利用率。饒立華等[4]研究得出，施用硅肥能夠有效增加水稻葉片的光合能力、提高根系活力，促進(jìn)碳水化合物的積累。對(duì)硅素在花生上的應(yīng)用主要集中在硅肥施用濃度對(duì)花生生長(zhǎng)的影響方面，而不同硅素濃度對(duì)花生生理特性的影響則比較少。為此，筆者借助盆栽的方式，研究不同濃度的硅素對(duì)花生光合色素、光合性能及根系活力的影響，以探討花生生長(zhǎng)過(guò)程中適宜的硅素濃度，為硅肥在花生生產(chǎn)栽培上的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試花生品種為“魯花9 號(hào)”，該品種由山東省花生研究所選育。試驗(yàn)用硅肥為九水偏硅酸鈉（Na2SiO3·9H2O）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2022年5月8日至9月15日在商丘市睢陽(yáng)區(qū)花生試驗(yàn)站進(jìn)行。供試土壤為砂壤土，土壤養(yǎng)分含量如下：速效氮（N）47.13 mg/kg、速效磷（P2O5）35.27 mg/kg、速效鉀（K2O）38.64 mg/kg、有機(jī)質(zhì)11.82 mg/kg，pH 7.20。試驗(yàn)設(shè)置1個(gè)對(duì)照（CK），4個(gè)處理：S1、S2、S3、S4。其中，CK 為空白，硅肥濃度為0 mmol/L；S1為硅肥濃度為0.15 mmol/L；S2為硅肥濃度為0.95 mmol/L；S3為硅肥濃度為1.75 mmol/L；S4為硅肥濃度為2.55 mmol/L。試驗(yàn)借助盆栽方式進(jìn)行，將大田土裝入高25 cm、寬25 cm的花盆中，每盆播種4 穴，每穴播種2 粒藥劑包衣花生種子，播種深度3.5～4.5 cm。每個(gè)處理均設(shè)置3 次重復(fù)，每5 盆記為1 次重復(fù)，共計(jì)播種60 盆，播種后管理同大田。播后40 d（花針期），按試驗(yàn)設(shè)計(jì)的濃度對(duì)各個(gè)處理澆灌硅肥水溶液，每盆1 L，對(duì)照澆灌1 L 清水，10～12 d后對(duì)花生植株生理指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

于晴天上午9：00—10：00，每處理隨機(jī)選取9 株，每株選3張新展開(kāi)的功能葉片，用便攜式光合儀CIRAS-1測(cè)定葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）和胞間CO2濃度（Ci）。采取測(cè)定光合速率的方法對(duì)葉片進(jìn)行葉綠素含量測(cè)定，測(cè)定時(shí)采用丙酮浸提法[5]。采用CCT法測(cè)定花生根系活力[6]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，用SPSS 25.0 軟件進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)，采用Duncan's法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 硅素對(duì)花生葉片葉綠素含量的影響

由表1 可知，不同濃度的硅肥對(duì)花生葉片葉綠素含量的影響存在差異。隨著硅肥濃度的增加，花生葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b 和類胡蘿卜素呈現(xiàn)先升高后下降的單峰變化規(guī)律，這說(shuō)明硅素能夠促進(jìn)花生葉片光合色素含量的增加，但其對(duì)光合色素的促進(jìn)作用存在一定的閾值，當(dāng)硅濃度超出這一閾值時(shí)反而會(huì)對(duì)葉綠素含量的增加起抑制作用。在S3處理下，花生葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b 和類胡蘿卜素含量最大，較CK 分別增加24.34%、21.82%、23.67%和6.32%，與對(duì)照差異顯著（P＜0.05）。在S1處理下，花生葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b 和類胡蘿卜素各指標(biāo)雖略高于對(duì)照，但與對(duì)照差異均不顯著，說(shuō)明低濃度的硅肥對(duì)花生葉片葉綠素含量的促進(jìn)作用不明顯。

表1 硅素對(duì)花生葉片葉綠素含量的影響單位：（mg·g-1）

2.2 硅濃度對(duì)花生葉片光合能力的影響

由表2 可知，不同濃度的硅肥對(duì)花生葉片光合能力強(qiáng)弱的影響存在差異。在硅濃度0～1.75 mmol/L 范圍內(nèi)，花生葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率變化規(guī)律一致，均隨硅肥濃度的增加而升高，且在1.75 mmol/L 時(shí)達(dá)到最大值，較對(duì)照分別增加15.67%、36.85%和16.20%，與對(duì)照差異顯著（P＜0.05），說(shuō)明硅肥能夠促進(jìn)花生光合能力的增強(qiáng)。當(dāng)硅肥濃度達(dá)到2.55 mmol/L 時(shí)，花生葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率雖仍高于對(duì)照，但均低于S3，這表明高濃度的硅肥對(duì)花生葉片光合能力的提高有抑制作用。隨著硅肥濃度的增加，胞間CO2濃度表現(xiàn)出先降低再升高的變化趨勢(shì)，與凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。在S3處理硅濃度1.75 mmol/L 時(shí)，花生葉片胞間CO2濃度值最低，較對(duì)照降低20.53%，與對(duì)照差異顯著（P＜0.05）。

表2 硅對(duì)花生葉片光合能力的影響

2.3 硅素對(duì)花生根系活力的影響

從圖1可以看出，在S1處理下，花生根系活力雖略微高于對(duì)照CK，但與對(duì)照差異不顯著（P＞0.05），說(shuō)明低濃度的硅肥對(duì)花生根系活力的影響不顯著。S2、S3、S4處理下，花生根系活力均高于對(duì)照，與對(duì)照差異顯著（P＜0.05），且在S3處理下根系活力相對(duì)較高，較對(duì)照提高12.65%，說(shuō)明施用硅肥能夠顯著提高根系活力，促進(jìn)根系對(duì)礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收。S3與S4處理下的根系活力差異不顯著（P＞0.05），但S4低于S3，說(shuō)明高濃度的硅肥不利于花生根系活力的提高。

圖1 硅素對(duì)花生根系活力的影響

3 討論與結(jié)論

葉綠素和類胡蘿卜素是綠色高等植物進(jìn)行光合作用的主要色素，其含量的變化對(duì)葉片的光合效率和葉綠體的發(fā)育有重要影響。張麗雅等[7]研究得出，硅肥能夠提高勃氏甜龍竹葉片葉綠素含量，且以硅濃度1.0 mmol/L 時(shí)值最大。黃秋嬋等[8]研究指出，當(dāng)硅濃度低于130 mg/L 時(shí)，硅濃度的增加能夠促進(jìn)水稻葉片葉綠素含量的增加，而當(dāng)硅濃度高于130 mg/L 時(shí)則對(duì)葉綠素含量的增加起抑制作用。本試驗(yàn)結(jié)果表明，外源硅能促進(jìn)花生葉片光合色素含量的增加，試驗(yàn)結(jié)果與相關(guān)研究結(jié)論一致，但外源硅素濃度達(dá)到2.55 mmol/L時(shí)光合色素含量不升反降。其原因可能是硅素可以增加植株對(duì)N、Mg2+、P 等元素的吸收，這些元素是葉綠體合成的重要成分，適宜濃度的硅素促進(jìn)了葉綠體的合成，從而增加光合色素含量，而當(dāng)外源硅濃度過(guò)大時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生較高的滲透脅迫，使細(xì)胞受到不同程度的損傷[9]，進(jìn)而引起花生葉綠體的破壞。

光合作用是植物獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的基礎(chǔ)，光合能力的強(qiáng)弱直接影響作物后期產(chǎn)量的高低。本試驗(yàn)結(jié)果表明，增施外源硅能夠改善花生葉片光合性能，且在硅濃度1.75 mmol/L 時(shí)顯著提高了花生葉片凈光合速率，這表明硅能夠顯著改善花葉片光合性能，試驗(yàn)結(jié)果與李清芳和馬成倉(cāng)[10]在棉花幼苗上的研究結(jié)果一致，這可能是因?yàn)楣枘軌蛟黾又参锛?xì)胞壁厚度，延緩葉片早衰，同時(shí)增加最適葉面積，調(diào)整葉片夾角改善冠層結(jié)構(gòu)，從而提高光合速率[11]。

根系是植物吸收礦質(zhì)養(yǎng)分和水分的主要器官，而根系對(duì)礦質(zhì)養(yǎng)分和水分的吸收能力卻受到根系活力的制約，從而影響植株的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程，因此根系活力常被作為表征根系生命力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)[12]。楊占平等[13]研究認(rèn)為，施用硅肥能夠有效提高冬小麥根系活力。曹逼力等[14]研究得出，硅素的添加能夠有效提高干旱脅迫環(huán)境下的番茄根系活力。前人研究結(jié)果表明，硅對(duì)植物根系活力的提高有一定的促進(jìn)作用。本試驗(yàn)結(jié)果表明，適宜濃度的外源硅能夠提高花生葉片根系活力，且在1.75 mmol/L 時(shí)對(duì)根系活力的促進(jìn)作用顯著。這一方面是因?yàn)楣枘軌蛱岣吒康难趸芰Γ瑥亩岣吒祷盍Γ涣硪环矫媸枪枘軌蛟黾痈导舛思?xì)胞的黏性和彈性，刺激根系伸長(zhǎng)，進(jìn)一步提高了根系活力[15]。