玉米秸稈水浸提液對(duì)3種小麥種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

鄭曦　錢力　李小花

摘要：為了探討玉米秸稈還田的可能性，研究不同濃度的玉米秸稈水浸提物對(duì)3種小麥（周麥16、煙輻188、冀麥38）種子萌發(fā)和幼苗生長的影響。結(jié)果表明：玉米秸稈浸提液對(duì)周麥16、煙輻188、冀麥38種子的發(fā)芽率、幼苗根長、芽長的生長，以及幼苗葉片的葉綠素含量、過氧化物酶活性均有一定的抑制作用，且隨著玉米秸稈浸提液濃度的增大，抑制作用加強(qiáng)；此外還發(fā)現(xiàn)，玉米秸稈還田對(duì)下茬輪種作物小麥的生長會(huì)產(chǎn)生不利影響。 關(guān)鍵詞：小麥；玉米秸稈浸提液；化感作用；葉綠素含量；過氧化物酶 中圖分類號(hào)： Q945.3；S512.104.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2015）07-0093-03化感作用是指植物、微生物、病毒或真菌通過向環(huán)境中釋放一些特殊的化學(xué)物質(zhì)而對(duì)其他植物或微生物產(chǎn)生直接或間接的、有益或有害的作用[1]。植物化感作用普遍存在于自然界，是一種重要的生態(tài)機(jī)制，研究表明，眾多植物具有化感潛力[2-6]。自20世紀(jì)80年代以來，在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的影響下，農(nóng)作物秸稈直接還田的耕作方式替代了傳統(tǒng)的焚燒方式，在國內(nèi)得到了廣泛的推廣和運(yùn)用[7-8]。我國每年農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量高達(dá)9億t，其中玉米秸稈占到60%～70%，而被利用的20%～30%中大部分秸稈的利用途徑是作為肥料還田，通過提高土壤養(yǎng)分而增加作物產(chǎn)量的。秸稈還田在改善土壤理化性質(zhì)的同時(shí)，其殘?bào)w可以向環(huán)境中釋放一些次生代謝產(chǎn)物，從而對(duì)后茬作物產(chǎn)生影響。有學(xué)者認(rèn)為，秸稈還田導(dǎo)致秸稈還田地塊小麥根部病害加重[9]；而有學(xué)者卻發(fā)現(xiàn)，禾本科作物秸稈可以減輕土傳病害的發(fā)生[10]；還有研究發(fā)現(xiàn)，玉米秸稈整株還田可以有效促進(jìn)土壤理化性狀的改善，使后茬小麥增產(chǎn)10%[11]；但也有研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田量過高導(dǎo)致接茬作物產(chǎn)量的下降[12]，玉米秸稈腐解液對(duì)小麥種子萌發(fā)、根干質(zhì)量均具有抑制作用[9]；一定比例的轉(zhuǎn)Bt基因的玉米秸稈還田對(duì)后茬作物的萌發(fā)沒有不利影響[13]，這與小麥品種及玉米秸稈的使用量有關(guān)。徐州地區(qū)通常進(jìn)行夏玉米與冬小麥1年2熟輪作，玉米秸稈極多，本試驗(yàn)以徐州地區(qū)廣泛種植的3種小麥（周麥16、煙輻188、冀麥38）為研究對(duì)象，研究玉米秸稈的水浸提液對(duì)其種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，以期為玉米秸稈的綜合利用提供理論基礎(chǔ)。1 材料與方法1.1 試驗(yàn)材料小麥種子（周麥16、煙輻188、冀麥38）購買于江蘇省徐州市種子公司。2012年10月收集玉米秸稈，自然風(fēng)干后于陰涼干燥處貯存?zhèn)溆谩Ｔ囼?yàn)前用剪刀剪碎并稱質(zhì)量，放入玻璃器皿中，以1 ∶10的比例加入蒸餾水，使其質(zhì)量濃度為10%。放置90 h，每12 h搖動(dòng)10 min，過濾得到水溶物溶液，以此為母液配制4個(gè)處理組，使其質(zhì)量濃度分別為5、10、20、40 g/L；以蒸餾水為對(duì)照。1.2 試驗(yàn)方法1.2.1 浸提液對(duì)3種小麥種子萌發(fā)和幼苗生長影響的生物測定 用培養(yǎng)皿濾紙法[14]進(jìn)行玉米秸稈水浸提液處理試驗(yàn)。每個(gè)培養(yǎng)皿內(nèi)放入20粒同一品種且已露白、大小一致、飽滿的小麥種子，加入20 mL不同質(zhì)量濃度的處理液，以蒸餾水為對(duì)照，每組重復(fù)3次。小麥種子播種24 h后開始記錄發(fā)芽率，每天定時(shí)觀察，直至對(duì)照組種子的發(fā)芽率不再變化為止，記錄此時(shí)的發(fā)芽率。小麥種子發(fā)芽生長7 d后，各處理分別隨機(jī)抽取20株（不足20株的全部測定），測量其根長、芽長。1.2.2 浸提液對(duì)3種小麥幼苗葉綠素含量、過氧化物酶活性影響的生物測定 采用盆栽測定，選用直徑為20 cm的塑料盆，每盆裝土550 g，挑選30粒已露白、大小一致、飽滿的小麥種子播于盆內(nèi)，分別于播種后0、5、10、15 d澆灌50 mL不同濃度的浸提液，以蒸餾水澆灌為對(duì)照，每組重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列，常規(guī)管理。于播后20 d測定小麥葉片葉綠素含量與過氧化物酶活性[15]。1.3 數(shù)據(jù)處理采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件分別進(jìn)行不同處理間小麥種子萌發(fā)和幼苗生長特性差異的顯著性分析。2 結(jié)果與分析2.1 玉米秸稈浸提液對(duì)小麥種子萌發(fā)的影響由圖1可知，玉米秸稈浸提液對(duì)周麥16、煙輻188、冀麥38種子的萌發(fā)均有顯著的抑制作用，且小麥種子的發(fā)芽率與玉米秸稈浸提液的濃度呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，3個(gè)品種的r2分別為 0.973 6、0.935 6、0.979 1；當(dāng)浸提液濃度為40 g/L時(shí)，煙輻188小麥種子已不再萌發(fā)。2.2 玉米秸稈浸提液對(duì)小麥幼苗芽長生長的影響由圖2可知，一定濃度范圍的玉米秸稈浸提液對(duì)周麥16、煙輻188、冀麥38幼苗芽的生長均有顯著的抑制作用，且芽長與玉米秸稈浸提液的濃度呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，3個(gè)品種的r2分別為0.903 6、0.982 3、0.889 5。2.3 玉米秸稈浸提液對(duì)小麥幼苗根長生長的影響由圖3可知，玉米秸稈浸提液對(duì)周麥、煙輻188、冀麥38幼苗根的生長均有顯著的抑制作用，且根長與玉米秸稈浸提液的濃度呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，3個(gè)品種的r2分別為0.916 8、0904、0845 6。2.4 玉米秸稈浸提液對(duì)小麥葉綠素含量的影響葉綠素是綠色植物進(jìn)行光合作用的基礎(chǔ)物質(zhì)，其含量決定葉片的光合速率，進(jìn)而影響葉片的光合作用能力和干物質(zhì)的積累，可以在一定程度上反映葉片的衰老程度[16]，測定小麥葉片葉綠素含量可為挖掘不同品種小麥生理特性和生產(chǎn)潛力提供科學(xué)依據(jù)。從圖4-a可見，玉米秸稈浸提液對(duì)周麥16葉片葉綠素含量的影響極為明顯，添加少量的玉米秸稈浸提液（5 g/L）后，周麥16葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b的含量與對(duì)照相比分別下降36.1%、25.9%、32.7%；而當(dāng)玉米秸稈浸提液濃度為 40 g/L 時(shí)，葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b的含量與對(duì)照相比大幅下降，比對(duì)照分別下降593%、91.5%、68.7%。 由圖4-b可見，在一定濃度范圍內(nèi)，玉米秸稈浸提液顯著降低了煙輻188幼苗葉片中的葉綠素含量，且煙輻188幼苗葉片中葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b的含量隨著玉米秸稈浸提液濃度的增加而降低，呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，r2分別為0.976 6、0.939 9、0.972 6。當(dāng)玉米秸稈浸提液濃度為40 g/L時(shí)，煙輻188已無葉片長出。由圖4-c可見，玉米秸稈浸提液對(duì)冀麥38葉片葉綠素含量的影響也很明顯，但與周麥16、煙輻188相比，其受到的影響相對(duì)最小。較低濃度的玉米秸稈浸提液（≤10 g/L）后，冀麥38葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b的含量沒有受到明顯的影響；在玉米秸稈浸提液濃度為20 g/L時(shí)，冀麥38葉片中葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b的含量與對(duì)照相比分別只下降28.2%、14.3%、23.8%。總體看出，玉米秸稈浸提液對(duì)3種小麥幼苗葉片葉綠素含量有一定的抑制作用，浸提液濃度越大，抑制作用越強(qiáng)，浸提液對(duì)冀麥38葉綠素含量的抑制作用相對(duì)于其他2個(gè)品種要弱。2.5 玉米秸稈浸提液對(duì)小麥過氧化物酶活性的影響過氧化物酶是植物體內(nèi)膜脂過氧化過程中重要的保護(hù)酶之一，是植物體內(nèi)消除過氧化物、降低活性氧傷害的一種關(guān)鍵酶，對(duì)保護(hù)膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性至關(guān)重要[17]。 從圖5可以看出，玉米秸稈浸提液明顯降低了周麥16葉片POD酶的活性，且POD酶活性隨著浸提液濃度的增加而減弱，玉米秸稈浸提液濃度為40 g/L時(shí)小麥葉片POD酶活性大幅減弱，與對(duì)照相比減弱79.1%。 由圖5還可見，較低濃度的玉米秸稈浸提液（≤10 g/L）對(duì)煙輻188葉片中POD的活性無明顯的影響，而當(dāng)玉米秸稈浸提液濃度為20、40 g/L時(shí)，葉片中POD的酶活性顯著大幅減弱，與對(duì)照相比分別減弱38.9%、76.7%。5 g/L玉米秸稈浸提液對(duì)冀麥38葉片POD的酶活性無明顯的影響，但隨著浸提液濃度的升高，冀麥38葉片POD的酶活性逐漸減弱（圖5），呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，r2為0865 9。 經(jīng)過玉米秸稈浸提液處理的周麥16、煙輻188、冀麥38中的過氧化物酶活性隨著浸提液濃度的增大而逐漸減弱。過氧化物酶是植物在逆境條件下酶促防御系統(tǒng)的關(guān)鍵酶之一，它與超氧化物歧化酶、過氧化氫酶相互協(xié)調(diào)配合，能夠清除過剩的自由基，提高植物的抗逆性。本試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過玉米秸稈浸提液的處理，3種小麥幼苗的POD酶活性減弱，清除自由基的能力受到抑制，生長受到影響，對(duì)幼苗的進(jìn)一步生長不利。3 結(jié)論將適量的前茬作物的殘茬留在田里或以殘?bào)w覆蓋地表，可以提高土壤有機(jī)質(zhì)的含量，增強(qiáng)土壤肥力。有研究表明，農(nóng)田作物覆蓋可提高土壤有機(jī)碳含量，從而提高作物產(chǎn)量[18-20]。然而本研究結(jié)果卻表明，玉米秸稈水浸提液對(duì)小麥品種周麥16、煙輻188、冀麥38種子的萌發(fā)率、根長、芽長、小麥幼苗葉片的葉綠素含量、過氧化物酶活性均有一定的抑制作用，玉米秸稈還田須要進(jìn)一步的探討。參考文獻(xiàn)：[1]Torres A，Oliva R M，Castellano D，et al. 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