磷酸二氫鉀對提高花生萌發期耐低溫脅迫能力的研究

(鐵嶺市農業科學院， 遼寧 鐵嶺 112616)

花生是遼寧省主要的油料作物和經濟作物，早播春花生經常遇到低溫危害，導致幼苗根系生長受阻，根系活力下降，對發芽勢、發芽率影響極顯著。生產中為了緩解低溫對早播春花生萌發及生長發育造成的危害，一般進行播前低溫和浸種預處理。經過溫水浸種處理過的花生種子對吸脹萌動初期低溫冷害有良好的防護效果[1-2]，聶呈榮等研究表明，不同濃度噴施寶溶液浸種明顯提高了花生種子發芽率，促進了胚根生長[3]，董登峰等研究表明，長效油菜素內酯TS 303和二氫苿莉酸丙酯(POJ)浸種能增強花生對低溫的忍耐能力[4]。本文對不同濃度的磷酸二氫鉀溶液浸種預處理對減輕低溫脅迫對花生萌發后幼苗生長的影響進行了研究。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試花生品種為農大3號，由沈陽農業大學選育。處理藥劑為磷酸二氫鉀(KH2PO4，分析純)。

1.2 方 法

磷酸二氫鉀溶液不同濃度處理見表1。將花生種子置于不同濃度的磷酸二氫鉀溶液中浸種8 h，對照處理為蒸餾水。浸種過的種子均勻播種于砂床上(35 cm×25 cm×10 cm)，每個砂床播種15粒， 3次重復。將砂床置于培養箱中，溫度設置為30 ℃，光照強度為4 500 lx，每天照光12 h。根據需要適時補水，使砂床相對含水量保持在65%～70%。第4天將光照培養箱溫度降低至5 ℃，低溫脅迫3 d后溫度恢復至30 ℃。

種子萌發后幼苗長至15 d，采用游標卡尺測量主莖高，使用掃描儀(EPSON Expression 11000 XL，日本精工愛普生株式會社)對花生幼苗葉片和根系進行掃描，采用闊葉圖像分析儀(Win FOLIA PRO 2014)分析統計葉面積與葉片數；使用根系分析系統(Win RHIZO PRO 2013)分析測定根長、根表面積、根體積和根尖數。 每處理測定5 株，3 次重復取平均值。

表1 磷酸二氫鉀處理濃度

處理編號溶液濃度/(mg·L-1)ck蒸餾水-T1KH2PO4500T2KH2PO41000T3KH2PO42000T4KH2PO43000

2 結果與分析

2.1 磷酸二氫鉀溶液浸種對花生幼苗生長的影響

由表2可以看出，隨著KH2PO4浸種濃度的增加，主莖高也相應增加，各處理間達到顯著水平。T 3、T 4處理的主莖高顯著高于ck，T 1、T 2處理的主莖高與ck間差異不明顯。以T 4處理的主莖高值最大，說明T 4處理的主莖生長受低溫脅迫的影響最小。葉片數各處理間差異不明顯，但均顯著高于ck處理。各處理間的葉面積差異顯著，以T 3處理的葉面積最大，T 4處理的葉面最小。T 1、T 2、T 3處理的葉面積顯著高于ck處理，T 4處理的葉面積與ck差異不明顯。隨著KH2PO4浸種濃度的增加，花生幼苗的根冠比逐漸增加，各處理間的差異顯著。T 1、T 2、T 4處理的根冠比與ck間有顯著差異，T 3處理的根冠比與ck間的差異沒有達到顯著水平。T 4處理的根冠比最大，說明根系生長受低溫脅迫的影響最小。

表2 磷酸二氫鉀溶液浸種對花生幼苗莖葉生長的影響

處理編號主莖高/cm每株葉片數葉面積/cm3根冠比ck6.13cd10.03b10.09d1.30bT15.82d11.75a11.41c0.83dT26.47c11.50a12.30b1.16cT37.16b11.43a14.86a1.32bT48.32a11.69a10.24d1.44a

注：表中不同小寫字母表示處理間在0.05水平上的差異顯著性，n=3。下同。

2.2 磷酸二氫鉀溶液浸種對花生幼苗根系生長的影響

根系的生長受低溫影響較大，生長發育的狀態反映了幼苗的抗寒能力。由表3可以看出，隨著KH2PO4浸種濃度的增加，根長也隨著增加，均顯著高于ck。且處理間的差異也達到顯著水平，T 4處理的根長最大。各處理間花生根表面積差異顯著，均顯著高于ck，T 3處理的根表面積最大。不同濃度浸種的花生根體積顯著高于ck，且不同處理間的差異達到顯著水平，T 4處理的根體積最大。KH2PO4溶液浸種也促進了花生幼苗根尖的生長，經過浸種處理的花生幼苗根尖數量顯著高于ck。不同處理間也有顯著差異，T 2、T 3處理的根尖數顯著高于T 1、T 4，T 2處理的根尖數值最高。

表3 磷酸二氫鉀溶液浸種對花生幼苗根系生長的影響

處理編號根長/cm根表面積/cm2根體積/cm3根尖數ck91.99e21.55e0.54e126.90eT1104.11d33.58c0.66d171.25cT2120.64c36.43b0.75c206.00aT3134.39b45.99a0.79b188.67bT4167.52a29.43d1.01a161.25d

2.3 綜合評價

僅根據單一性狀指標不能準確評價花生萌發期幼苗的抗寒能力大小，為便于直觀比較不同濃度KH2PO4浸種對花生幼苗生長發育的綜合影響，依據本項目研究對主莖高、葉片數、葉面積、根長、根表面積、根體積、根尖數和根冠比 8 個性狀指標的因子分析[5]，綜合考慮特征值和累積方差貢獻率，提取了 3 個主因子作為評價花生幼苗抗寒能力的指標。這3個主因子特征值>1，并且累計方差貢獻率達到83.82%，包含了絕大部分信息。F 1因子的方差貢獻率為54.77%，主要與根長、根表面積、根體積和根尖數有很強的相關性，反映了花生幼苗根部生長情況。 F 1的方差貢獻率為超過了50%，這也說明在低溫脅迫下，花生幼苗根系生長狀況可以作為評價外源物質提高花生種子萌發期耐寒性的最重要指標。F 2因子的方差貢獻率為 16.09%，與幼苗主莖高、葉片數和葉面積相關性較高，反映了花生幼苗地上部分生長情況， F 3因子的方差貢獻率為 12.96%，與花生幼苗根冠比有較強的相關性較高。綜合因子得分F=0.372 11 F 1+0.334 32 F 2+0.131 77 F 3。綜合因子得分越高，說明KH2PO4溶液浸種提高花生幼苗抗寒能力越強。

由表4可看出，T 3處理的F 1值最高，說明T 3處理促進花生幼苗根系的生長作用最明顯，T 4處理的F 2值最高，說明T 4處理促進花生幼苗地上部分生長的作用最明顯， ck處理的F 3值最高，說明低溫脅迫對莖葉生長的影響大于根系。

表4 因子值及排名

處理編號F1F2F3F值ck0.202/4-0.863/20.779/1-0.111/5T10.018/5-0.079/40.390/20.032/4T20.808/30.019/3-0.430/50.250/3T31.537/1-0.376/50.389/30.497/2T41.007/21.240/10.215/40.761/1

注：“/”后數字表示排名位次。

ck處理的綜合因子F為負值，說明低溫脅迫對花生萌發期幼苗的生長產生了較大影響，抑制了幼苗根系和莖葉的生長。而不同濃度的KH2PO4浸種處理，F值均為正值，說明KH2PO4浸種提高了花生幼苗耐低溫脅迫的能力，緩解了低溫脅迫對幼苗根系生長和莖葉生長造成的傷害。其中T 4處理的綜合因子分值最高，說明T 4處理提高花生幼苗抗寒能力最強。

3 結論與討論

化學調控可以提高作物的抗逆性已經在多種作物上得到證明與應用[6-10]。鉀素能夠增加低溫條件下花生幼苗的可溶性糖及脯氨酸含量，增強抗寒性，促進根系生長[11]，磷素可以通過增加細胞內的可溶性糖和磷脂含量來增加對溫度變化的適應能力[1,12]。周立等的研究表明，KH2PO4可以提高蔓花生植株保護酶系活性，降低RP，在一定程度上提高了蔓花生植株的抗寒能力[13]。

本試驗結果表明，不同濃度的KH2PO4浸種可以有效地減輕低溫脅迫對花生萌發和幼苗生長的影響，保障花生幼苗在低溫條件下各項生理活動正常進行，促進根系生長。通過綜合評價，T 4(3 000 mg·L-1KH2PO4)浸種處理的花生幼苗綜合因子分值最高，幼苗生長受低溫脅迫影響最小，有效地保護了幼苗根系和莖葉的正常生長發育，提高了花生幼苗的抗寒能力。KH2PO4含有作物生長必需的P、K元素，能夠促進作物的生長發育。在易受早春低溫冷害的花生早播區，采用KH2PO4浸種來提高花生幼苗生長階段的抗寒能力，操作簡單，成本低廉，無污染和農藥殘留，可作為一項簡單易行的田間技術手段。