不同濃度微量元素對青稞種子萌發特性的影響

王改花，張 毅，韓玉娥，馮 攀，王建林

青稞（Hordeum vulgare L.var.nudum Hook.f.）屬禾本科大麥屬大麥的變種，是我國青藏高原地區人們對裸大麥的特有稱呼［1－3］。主要分布在西藏自治區、青海省的西部地區、四川省的甘孜阿壩、云南的迪慶、甘肅甘南藏族自治州等高原地區［2］。青稞是我國藏族飲食中最具代表性的飲食精華，其制成的糌粑深受藏族同胞的喜愛，青稞富含對人體有益的諸多微量元素，被人們視為谷物中的佳品［1－2］。隨著現代農業生產水平的不斷提高，氮、磷、鉀等各種化學肥料的大量施用，作物產量不斷提高，因此人們認識到大量元素對農業生產的重要性。相對于大量元素而言，微量元素鋅、錳、銅等在生物體內含量極少，但卻與生物體的生長和健康有著密不可分的關系。微量元素與蛋白質或其他物質與有機基團相結合，形成了生物大分子包括酶、維生素和激素等，生物大分子作用于機體［4－6］，因此微量元素具有極其重要的生理生化功能［7－11］。

截至目前，尚未見到有關鋅、錳、銅等微量元素對青稞種子萌發特性影響方面的報道，因此本研究通過測定不同濃度的鋅、錳、銅溶液對青稞種子開始萌發時間及開始發芽數、發芽率、發芽勢和活力指數等的影響，研究鋅、錳、銅溶液對青稞種子萌發的效應，為其在青稞種植上更科學合理的應用提供相關的理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試驗喜馬拉雅19號青稞種子于2016年4月由西藏農牧學院高原作物栽培種子儲藏室提供，試驗前挑選了籽粒飽滿、大小一致、無病蟲害的優良種子為試驗材料，供試試劑為 ZnSO4、CuSO4、MnSO4、75%乙醇溶液，于2016年4月28～5月25日在西藏農牧學院高原作物栽培實驗室進行，光照培養箱溫度為20℃，光照級別為5級。

1.2 試驗方法

試驗共設 16 個處理，處理 1：0.2 g／L Zn2＋溶液，處理 2：0.4 g／L Zn2＋溶液，處理 3：0.6 g／L Zn2＋溶液，處理 4：0.8 g／L Zn2＋溶液，處理 5：1.0 g／L Zn2＋溶液，處理 6：0.2 g／L Mn2＋溶液，處理 7：0.4 g／L Mn2＋溶液，處理 8：0.6 g／L Mn2＋溶液，處理 9：0.8 g／L Mn2＋溶液，處理 10：1.0 g／L Mn2＋溶液，處理 11：0.2 g／L Cu2＋溶液，處理 12：0.4 g／L Cu2＋溶液，處理 13：0.6 g／L Cu2＋溶液，處理 14：0.8 g／L Cu2＋溶液，處理 15：1.0 g／L Cu2＋溶液，以蒸餾水浸種作對照（CK），每個處理均設3次重復。試驗前將試驗青稞種子用75%的酒精浸種15 min后，再用蒸餾水沖洗3次，吸干表面多余的水分備用。在直徑為9 cm的培養皿底部鋪兩層濾紙（預先用相應濃度的試驗藥劑浸濕），然后在上面均勻放入供試驗用種子，每個處理放入50粒種子，在每個培養皿中加入不同濃度的試劑，以蒸餾水作為對照，在20℃培養箱中培養。

從開始培養每天記錄青稞種子的發芽數，直到種子不再萌發為止，計算青稞種子的發芽率、發芽勢。第7天測定其幼苗的鮮重，測定鮮重后計算其活力指數（VI）。

1.3 指標測定

開始萌發時間和發芽數：以青稞種子芽長達到種子一半為萌發標準，記錄剛開始發芽時間和發芽數。

發芽勢（GE）／%＝（n／N）×100%

其中，n為種子發芽第7天的正常發芽種子數，N為供試種子總數。

發芽率（GR）／%＝G1／T×100

其中，G1表示最終正常發芽的總粒數，T表示供試種子總數。

活力指數（VI）＝ GI×S

其中GI為發芽指數，S為幼苗鮮重。

發芽指數（GI）＝ ∑Gt／Dt

其中，Dt為發芽日數，Gt為在t日內的發芽數。

1.4 數據處理

試驗數據利用Excel 2003軟件對數據進行統計分析并制圖，采用SPSS 13.0軟件進行方差分析，Duncan檢驗法進行多重比較及差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同濃度的鋅、錳、銅溶液對青稞種子開始萌發時間及發芽數的影響

從圖1可知，青稞種子開始萌發時間及發芽數對不同濃度微量元素的響應不同。隨著Zn2＋溶液濃度的升高，青稞種子開始萌發天數表現為先縮短后延長的變化趨勢，當處理濃度為0.2 g／L時，開始萌發的時間為2.67 d，比CK早萌發1 d，開始發芽數隨著Zn2＋溶液濃度的升高呈現雙峰曲線，在濃度為0.2 g／L時，開始發芽粒數最多為9粒，比CK多0.67粒，除0.6 g／L Zn2＋溶液浸種與CK差異不顯著外，其余各處理之間差異達到顯著水平（P＜0.05）。當Mn2＋濃度為0.4 g／L時，開始萌發時間為3.33 d，比CK提前0.34 d萌發，發芽種子數最多為9.33粒，比CK多萌發1粒，促進作用明顯。隨著Cu2＋溶液濃度的升高，青稞種子的發芽時間逐漸延遲，發芽數也逐漸減少。說明微量元素鋅和錳對青稞種子的萌發起著一定的促進作用，而銅對青稞種子的萌發具有一定的抑制作用。

2.2 不同濃度的鋅、錳、銅溶液對青稞種子發芽率的影響

由圖2可知，青稞種子發芽率對不同濃度的微量元素鋅、錳、銅的響應各有差異。具體表現為：不同濃度的Zn2＋溶液處理的種子隨著溶液濃度的升高，其發芽率逐漸降低，整體呈現出低促高抑的現象，當濃度為0.2 g／L時，發芽率最高為86%，比CK高21.33個百分點，差異達到極顯著水平（P＜0.01）。隨著Mn2＋溶液濃度的升高，青稞種子的發芽率呈現出先升高后降低的趨勢，當 Mn2＋濃度為0.4 g／L時，發芽率最高為75.33%，比CK高10.66個百分點，各處理之間差異顯著（P＜0.05），且 Mn2＋濃度為 0.4 g／L 和 0.6 g／L時與CK之間達到差異極顯著（P＜0.01）。不同濃度的Cu2＋溶液浸種的青稞種子發芽率呈現降低趨勢，且濃度越低發芽率越低。這說明微量元素鋅和錳對青稞種子的發芽起促進作用，鋅元素呈現出低促高抑現象；錳元素在一定的濃度范圍內呈現出促進作用，錳濃度超過適宜濃度時變為抑制作用，銅對青稞種子的發芽表現出抑制作用。

圖1 不同濃度的鋅、錳、銅溶液對青稞種子開始萌發時間及發芽數的影響

圖2 不同濃度的鋅、錳、銅溶液對青稞種子發芽率的影響

2.3 不同濃度的鋅、錳、銅溶液對青稞種子發芽勢的影響

由圖3可知，青稞種子發芽勢對不同濃度的鋅、錳、銅離子溶液的響應各不相同。經Zn2＋溶液處理的青稞種子，除Zn2＋溶液濃度為1.0 g／L時的發芽勢低于CK外，其他各處理與CK相比差異顯著（P＜0.05），且當Zn2＋濃度為0.2 g／L時青稞種子的發芽勢最高為78.67%，比 CK顯著（P＜0.05）高21.34個百分點，Zn2＋濃度為0.4 g／L時青稞種子的發芽勢最高為76.00%，與CK相比增加18.67個百分點。隨著Mn2＋溶液濃度的升高，青稞種子的發芽勢呈現出雙峰趨勢，第一個峰出現在Mn2＋濃度為0.4 g／L，青稞種子的發芽勢為65.33%，與CK相比高8個百分點，第二個峰出現在Mn2＋濃度為0.8 g／L，青稞種子的發芽勢為62%，各個處理與 CK差異顯著（P＜0.05）。用Cu2＋溶液處理的青稞種子，發芽勢隨著Cu2＋溶液濃度的升高表現出明顯的抑制作用，濃度越高抑制作用越強，當濃度為1.0 g／L時抑制作用最強。

圖3 不同濃度的鋅、錳、銅溶液對青稞種子發芽勢的影響

2.4 不同濃度的鋅、錳、銅溶液對青稞種子活力指數的影響

從圖4可知，不同濃度梯度的微量元素對青稞種子活力指數的影響存在一定的差異。具體表現為：當Zn2＋溶液濃度為0.2 g／L時，青稞種子活力指數最高為16.37，明顯比CK高5.65，除0.4 g／L浸種的青稞種子與CK相比差異不顯著外，其他處理與CK之間均達到差異顯著。用不同濃度的Mn2＋溶液處理的青稞種子活力指數均高于CK，且當濃度為0.2 g／L時，活力指數最高為14.54，比CK高3.82。經 Cu2＋溶液處理的青稞種子的活力指數均低于對照，且濃度越高，種子活力指數越低。這說明微量元素鋅和錳對青稞種子的新陳代謝有著一定的促進作用，而銅則表現出抑制作用，且0.2 g／L Zn2＋溶液浸種的青稞種子新陳代謝最強，超過此濃度梯度處理的青稞種子的活力指數逐步降低，0.4 g／L Mn2＋溶液浸種的青稞種子新陳代謝次之。

圖4 不同濃度的鋅、錳、銅溶液對青稞種子活力指數的影響

3 小結與討論

種子活力指數代表著該種子進行新陳代謝的強弱，活力指數越大說明種子進行新陳代謝的強度越大。種子萌發開始時間和種子萌芽率是衡量該種子播種的質量和種子發芽活性大小的重要指標。萌發開始時間早，種子活性和發芽率就越高。種子越有活力，就越有利于該作物萌發。

本試驗結果表明，不同濃度的鋅、錳、銅溶液對青稞種子的萌發具有一定的促進和抑制作用，用0.2 g／L Zn2＋溶液處理的青稞種子開始萌發時間縮短、發芽數增多，發芽率、發芽勢和種子活力指數均明顯高于CK，當超過此濃度時，其發芽率、發芽勢和種子活力指數逐漸降低，當Zn2＋溶液濃度超過0.8 g／L時，青稞種子的發芽率、發芽勢和種子活力指數均低于CK，說明較低濃度的Zn2＋溶液對青稞種子的萌發具有促進作用，而較高濃度的溶液對青稞種子的萌發具有抑制作用，這與李靈芝等［12］的研究結果基本一致。濃度為0.4 g／L的Mn2＋溶液對青稞種子的開始萌發時間、發芽率、發芽勢和活力指數有明顯的促進作用。而不同濃度的銅離子溶液對青稞種子的萌發具有一定的抑制作用。 因此，經 0.2 g／L Zn2＋溶液和 0.4 g／L Mn2＋溶液能縮短種子的開始萌發時間，提高其發芽率、發芽勢和種子活力指數，這與莊志坤等［5］的研究結論一致。除此試驗設計的因子外，鋅、錳、銅溶液對青稞幼苗生長及生理特性的影響機制將是后期研究的重點。

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