調(diào)理劑對(duì)小麥抗旱性的生理效應(yīng)

顧大路， 錢新民， 吳雪芬， 孫愛(ài)俠， 杜小鳳， 楊文飛， 吳傳萬(wàn)， 施洪泉， 王偉中

(江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇淮安 223001)

隨著溫室效應(yīng)不斷增加，全球氣候變暖，干旱、高溫等農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害頻發(fā)，特別在冬季、春季易發(fā)生旱情，造成小麥生長(zhǎng)發(fā)育與生理活動(dòng)異常，嚴(yán)重影響小麥正常生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致產(chǎn)量大幅下降，品質(zhì)降低，影響小麥種植效益。廣大農(nóng)業(yè)科技工作者通過(guò)肥水管理等栽培措施來(lái)提高小麥抗旱性，減輕旱情對(duì)小麥生產(chǎn)的影響，取得了一定進(jìn)展，但是在小麥生產(chǎn)上應(yīng)用還具有一定局限性，如冬春季的溝渠中沒(méi)有水，澆灌有一定難度。抽取地下水進(jìn)行澆灌又會(huì)增加小麥生產(chǎn)成本和降低地下水位。通過(guò)合理的調(diào)理劑提高小麥抗旱性，預(yù)防或減輕旱情對(duì)小麥的危害具有一定現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)在小麥越冬期、返青期和開(kāi)花期噴施粒寶寶(新型氨基酸水溶肥料)和黃腐酸，研究不同調(diào)理劑對(duì)小麥形態(tài)特征和生理特性的影響，以便為小麥抗干旱逆境栽培調(diào)控提供產(chǎn)品支持、理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試小麥品種為淮麥33(江蘇天豐種業(yè)生產(chǎn))。

供試藥劑為粒寶寶(淮安飛龍農(nóng)業(yè)科技發(fā)展公司生產(chǎn)并提供，主要成分為氨基酸和脫落酸)、黃腐酸(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)設(shè)置粒寶寶、黃腐酸及對(duì)照3個(gè)處理：處理1，粒寶寶葉面噴施濃度為200倍液；處理2，黃腐酸100 mg/L；處理3(對(duì)照)，噴等量清水。分3個(gè)時(shí)期進(jìn)行處理：越冬期(2016年12月15日)、返青期(2017年3月2日)、開(kāi)花期(2017年5月2日)噴施1次。每個(gè)處理重復(fù)3次，試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)進(jìn)行排列，每個(gè)小區(qū)面積為12 m2(3 m×4 m)。

1.3 試驗(yàn)田情況

試驗(yàn)于2016—2017年在江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高新科技園區(qū)內(nèi)進(jìn)行，前茬大豆，土壤為壤土，肥力中等。2016年10月24日播種小麥，行距20 cm，播深 4～5 cm，3葉期定苗250株/m2，施純氮180 kg/hm2、P2O5165 kg/hm2、K2O 105 kg/hm2，氮肥、磷肥、鉀肥分別為尿素、過(guò)磷酸鈣和氯化鉀，均底施，在小麥播種后出苗前澆1次透水，保證出苗齊全。在小麥整個(gè)生育期內(nèi)，小區(qū)用鐵支架四周固定，上面可覆蓋塑料薄膜并在小區(qū)四周挖50 cm深溝，降雨時(shí)覆膜防止雨水影響，雨后揭去薄膜。只在小麥破口期(2017年4月24日)各處理小區(qū)用水管澆透水1次，保證小麥后期正常生長(zhǎng)，小麥其他栽培管理措施同大田生產(chǎn)。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

按照處理要求在各個(gè)生育期進(jìn)行藥劑處理后，分別在返青期、拔節(jié)期和灌漿期各處理隨機(jī)取樣50株小麥劍葉測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，最后對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并利用Excel軟件對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。(1)葉綠素含量的測(cè)定：用80%丙酮提取，在UV-21型分光光度計(jì)上進(jìn)行測(cè)定[1]。(2)葉片相對(duì)含水量的測(cè)定[2]：剪取小麥劍葉稱鮮質(zhì)量(初始鮮質(zhì)量)后迅速將剪口處插入蒸餾水中浸泡2 h后取出，擦掉葉片表面多余水分并稱取飽和鮮質(zhì)量。經(jīng)105 ℃ 30 min 殺青后，75 ℃下烘干至恒質(zhì)量，稱質(zhì)量(干質(zhì)量)并計(jì)算葉片相對(duì)含水量：葉片相對(duì)含水量=(初始鮮質(zhì)量-干質(zhì)量)/(飽和鮮質(zhì)量-干質(zhì)量)×100%。(3)脯氨酸含量的測(cè)定：采用磺基水楊酸提取比色法測(cè)定[3]。(4)超氧化物歧化酶(SOD)活性的測(cè)定：采用氮藍(lán)四唑(NBT)法測(cè)定[4]。(5)丙二醛(MDA)含量的測(cè)定：采用硫代巴比妥酸法測(cè)定[5]。

2 結(jié)果與分析

2.1 調(diào)理劑不同時(shí)期處理對(duì)小麥劍葉相對(duì)含水量的影響

植物葉片含水量及水分組成之間的變化是反映植物抗旱能力的重要指標(biāo)，植物葉片含水量越高，表明它的抗旱能力越強(qiáng)。由表1可知，隨著小麥生育時(shí)期的推進(jìn)，小麥葉片相對(duì)含水量呈現(xiàn)“低—高—低”的變化趨勢(shì)，說(shuō)明在小麥返青拔節(jié)期對(duì)水分的需求十分明顯，此時(shí)若遇到干旱會(huì)嚴(yán)重影響小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，尤其是影響小麥穗分化進(jìn)程和小花數(shù)。經(jīng)過(guò)粒寶寶、黃腐酸處理的小麥相對(duì)含水量在各生育期都較對(duì)照組均有明顯提高，說(shuō)明在小麥上噴施粒寶寶和黃腐酸，可以提高小麥的水分吸收和減少損失的能力，更重要的是使小麥具有很強(qiáng)的忍耐脫水的能力。經(jīng)方差分析，在返青期粒寶寶處理與對(duì)照相比達(dá)顯著水平，其他時(shí)期處理與對(duì)照未達(dá)顯著水平；而黃腐酸雖也可以調(diào)高小麥葉片中的含水量，但與對(duì)照之間的差異沒(méi)有達(dá)顯著差異水平。其中粒寶寶在返青期、拔節(jié)期和灌漿期小麥葉片相對(duì)含水量較對(duì)照分別提高1.94%、6.96%和 4.02%，而返青期噴施效果顯著，并明顯好于黃腐酸。由此可見(jiàn)，噴施粒寶寶對(duì)小麥葉片保水能力、抗旱能力的效果比黃腐酸處理明顯。

表1 不同調(diào)理劑在不同時(shí)期處理對(duì)小麥劍葉相對(duì)含水量的影響 %

注：同列數(shù)據(jù)后標(biāo)有不同小寫、大寫字母表示差異顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)。下同。

2.2 調(diào)理劑在不同時(shí)期處理對(duì)小麥劍葉葉綠素含量的影響

在光合作用過(guò)程中，葉綠素可以傳遞電子，是重要的參與者，對(duì)光合作用的正常進(jìn)行起著決定作用[6]。植物體可以合成葉綠素，所以葉綠素含量可以反映出植物生理活動(dòng)是否正常，在干旱等其他逆境下葉綠素會(huì)逐漸分解，因此植物葉片中葉綠素含量也是判斷植物抗旱能力的一項(xiàng)指標(biāo)。由表2可以看出，在越冬期、返青期和開(kāi)花期噴施粒寶寶、黃腐酸都提高了小麥葉片葉綠素含量，噴施粒寶寶的效果比黃腐酸好，特別是在小麥返青期使用顯著提高了葉片葉綠素含量，比對(duì)照增加了9.83%；在小麥的越冬期和開(kāi)花期，粒寶寶和黃腐酸處理與對(duì)照之間沒(méi)有達(dá)顯著差異水平?？梢?jiàn)，從處理時(shí)期來(lái)看，在小麥的返青期進(jìn)行調(diào)理劑處理提高小麥葉片中葉綠素含量?jī)?yōu)于小麥越冬期和開(kāi)花期；從調(diào)理劑處理效果來(lái)看，在返青期噴施粒寶寶和黃腐酸都可以增加小麥劍葉中葉綠素的含量，增強(qiáng)光合作用，延緩葉片衰老，但是相對(duì)而言，在小麥返青期噴施粒寶寶的效果好于黃腐酸。

表2 調(diào)理劑在不同時(shí)期處理對(duì)小麥劍葉葉綠素含量的影響

2.3 調(diào)理劑在不同時(shí)期處理對(duì)小麥劍葉脯氨酸含量的影響

脯氨酸是植物體內(nèi)最有效的一種親和性滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，具有很強(qiáng)的水溶性，它的增加有助于植物細(xì)胞和組織的持水和防止脫水[7]。由表3可知，隨著小麥生育的進(jìn)程，葉片內(nèi)脯氨酸含量逐漸增加，說(shuō)明隨著小麥生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程的推進(jìn)，小麥的保持水分的能力逐漸增強(qiáng)，抗旱能力也逐漸增強(qiáng)。在小麥上噴施粒寶寶和黃腐酸都能提高小麥葉片中的脯氨酸含量，提高小麥的抗寒能力，而噴施粒寶寶的小麥葉片中脯氨酸的含量明顯高于黃腐酸處理的小麥。經(jīng)方差分析，在小麥的返青期進(jìn)行粒寶寶處理的效果與對(duì)照相比達(dá)顯著差異水平；而在小麥的越冬期和開(kāi)花期，粒寶寶和黃腐酸處理的小麥葉片中的脯氨酸含量雖有增加，但沒(méi)有達(dá)顯著差異水平。從小麥生育期來(lái)看，在小麥返青期噴施粒寶寶顯著提高了脯氨酸含量，明顯高于越冬期和開(kāi)花期，比對(duì)照增加7.87%，增強(qiáng)了抗干旱能力。

表3 調(diào)理劑在不同時(shí)期處理對(duì)小麥劍葉脯氨酸含量的影響

2.4 調(diào)理劑在不同時(shí)期處理對(duì)小麥劍葉超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響

表4 調(diào)理劑在不同時(shí)期處理對(duì)小麥劍葉超氧化物歧化酶活性的影響

2.5 調(diào)理劑在不同時(shí)期處理對(duì)小麥劍葉丙二醛含量的影響

丙二醛是植物在逆境脅迫中產(chǎn)生的大量自由基所造成膜脂過(guò)氧化的最終產(chǎn)物，是對(duì)細(xì)胞有毒性的物質(zhì)，能夠引起細(xì)胞膜功能紊亂。丙二醛含量的變化反映著環(huán)境脅迫下細(xì)胞內(nèi)氧自由基積累導(dǎo)致的脂膜過(guò)氧化程度，而脂膜過(guò)氧化程度的改變可反映植物細(xì)胞受損傷的程度[9]。通常用它作為膜脂過(guò)氧化指標(biāo)，表示細(xì)胞膜脂過(guò)氧化程度和植物對(duì)干旱逆境條件反應(yīng)的程度[10]，即丙二醛含量可以反映出植物抗逆性。由表5可知，小麥隨著生育進(jìn)程受到的干旱影響越來(lái)越大，葉片中丙二醛的含量逐漸增加。而粒寶寶、黃腐酸處理都降低了葉片中丙二醛含量，特別是在返青期處理，小麥葉片中丙二醛含量比對(duì)照降低7.24%，與對(duì)照之間的差異達(dá)顯著水平。說(shuō)明在小麥的返青期噴施粒寶寶增強(qiáng)了小麥抗逆能力，維護(hù)了體內(nèi)細(xì)胞正常生理活力，延緩衰老。

表5 調(diào)理劑在不同時(shí)期處理對(duì)小麥劍葉中丙二醛含量的影響

3 結(jié)論與討論

小麥葉片相對(duì)含水量、葉綠素含量、游離脯氨酸含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性與小麥耐旱能力有一定的相關(guān)性，這些指標(biāo)高則表明小麥的抗旱能力就高。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在不同生育期噴施粒寶寶、黃腐酸的小麥葉片相對(duì)含水量、葉綠素含量、游離脯氨酸含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性都有所提高，氨基酸水溶肥料粒寶寶和黃腐酸對(duì)小麥具有明顯的抗干旱作用。其中，粒寶寶在不同時(shí)期處理的效果均明顯高于黃腐酸，說(shuō)明噴施粒寶寶對(duì)小麥抗旱能力的提高效果好于黃腐酸。

通過(guò)粒寶寶、黃腐酸在小麥生長(zhǎng)發(fā)育不同階段進(jìn)行處理對(duì)小麥葉片相對(duì)含水量、葉綠素含量、游離脯氨酸含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響比較發(fā)現(xiàn)，在小麥的返青期進(jìn)行處理好于越冬期和開(kāi)花期。可見(jiàn)，在小麥返青期進(jìn)行調(diào)理劑處理提高抗旱能力的效果最佳。

丙二醛(MDA)是植物膜脂過(guò)氧化最重要的產(chǎn)物之一，可通過(guò)測(cè)定丙二醛的含量了解膜脂過(guò)氧化的程度，以此說(shuō)明植物生物膜受傷害的程度以及植物抗旱性的能力[11]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，粒寶寶和黃腐酸在小麥不同生長(zhǎng)發(fā)育階段進(jìn)行處理都可以降低丙二醛的含量，說(shuō)明粒寶寶和黃腐酸都能提高小麥抗旱能力，相對(duì)而言，粒寶寶處理降低小麥葉片中丙二醛含量的效果好于黃腐酸。在小麥不同生長(zhǎng)發(fā)育階段進(jìn)行粒寶寶和黃腐酸處理均能降低丙二醛的含量，相對(duì)而言，在小麥返青期進(jìn)行粒寶寶和黃腐酸處理降低丙二醛含量的效果最好，說(shuō)明小麥返青期利用噴施粒寶寶進(jìn)行化控調(diào)理可以顯著預(yù)防干旱對(duì)小麥生產(chǎn)的危害。