灌漿期噴施外源鋅對小麥生理特性及產量的影響

曹夢琳 趙智勇 畢紅園 司冠

(山西農業大學棉花研究所，山西 運城 044000)

鋅是人體及動植物生長中必不可少的微量元素[1]，早在1986年就有學者提出鋅為真菌生長提供必要條件[2]，后來更多學者對這一觀點加以證實，并證明鋅在高等植物的生長方面也發揮必需作用[3]。適量鋅施用可以促進作物生長，提高抗氧化酶活性，抑制有害物質生成，提升作物產量和品質[4]，但是缺鋅或過度施用都會對作物產生負面影響[5]。張盼盼等[6]認為，噴施ZnSO4·7H2O溶液可以提高玉米抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)，降低有害物質MDA(丙二醛)含量。黃珊珊等[7]研究表明，谷子葉片葉綠素含量、凈光合速率(Pn)以及產量在灌漿期噴施鋅肥后提高。其他研究也表明，施用外源鋅可以提高作物葉綠素含量以及產量，促進作物高產穩產。

小麥是我國主糧作物，全國糧食作物種植面積中有1/5以上是小麥[8]，對于其高產穩產研究是一個亙古不變的主題[9]。本文研究了不同濃度外源鋅對小麥生理特性以及產量的影響，篩選出最適小麥生長的鋅噴施濃度，為ZnSO4·7H2O溶液在小麥上的合理施用提供理論基礎，為作物高產穩產提供有利支持。

1 材料和方法

1.1 試驗地與材料

供試小麥品種為山西農業大學棉花研究所旱地小麥育種課題組所育品種“晉麥47”和后代材料“運旱2166”。供試鋅肥為ZnSO4·7H2O。

1.2 試驗設計

試驗于2021年9月—2022年6月在山西農業大學棉花研究所所內試驗基地進行。采用隨機區組設計，在灌漿期對“晉麥47”及“運旱2166”噴施0g·L-1(CK)、0.2g·L-1(0.12Zn)、0.4g·L-1(0.4Zn)、0.6g·L-1(0.6Zn)、0.8g·L-1(0.8Zn)、1.0g·L-1(1.0Zn)鋅溶液(以Zn計，噴施2次，每次噴施間隔3d)共12個處理，每個處理重復3次，小區面積為6m2(3m×2m)，在最后1次噴施鋅溶液后7d進行各項指標測定。

1.3 試驗方法

1.3.1 生理指標測定

SOD活性測定采用氮藍四唑光化還原法[10]，POD活性測定采用愈創木酚氧化法[10]，CAT活性測定采用紫外分光光度法[10]，MDA含量測定采用硫代巴比妥酸分光光度法[10]。

1.3.2 葉綠素含量及凈光合速率測定

葉綠素含量測定采用丙酮浸泡法[10]。凈光合速率采用CI-340便攜式光合儀測定。每個處理隨機選取10株小麥，測定其倒二葉。

1.3.3 產量測定

小麥成熟期，每個小區單打單收，稱重計算產量，并測定穗數，在每個小區隨機選取小麥10穗，測定其千粒重，穗粒數。

1.4 統計分析

使用Microsoft Excel 2016整理數據和繪制圖表，用SPSS 17.0進行顯著性分析，Duncan新復極差法進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 噴施不同濃度外源鋅對小麥抗氧化酶活性的影響

從圖1可以看出，隨著鋅濃度的增加，2個品種抗氧化酶活性均呈先升后降的趨勢。0.2Zn、0.4Zn、0.6Zn、0.8Zn處理后，“晉麥47”SOD活性較對照分別上升8.31%、18.26%、25.23%、15.08%，在0.6Zn處理時達到最大；“運旱2166”SOD活性較對照分別上升25.17%、40.21%、29.56%、18.64%，在0.4Zn處理達到最大。但1.0Zn處理后，“晉麥47”及“運旱2166”SOD活性降低，較對照分別降低7.69%、10.25%。

0.2Zn、0.4Zn、0.6Zn、0.8Zn處理后，“晉麥47”POD活性較對照分別上升6.10%、14.14%、11.92%、2.50%，在0.4Zn處理時達到最大；“運旱2166”POD活性較對照分別上升16.12%、27.52%、30.04%、14.14%，在0.6Zn處理達到最大。1.0Zn處理后，“晉麥47”及“運旱2166”POD活性降低，較對照分別降低5.64%、8.44%。

CAT活性均在0.4Zn處理達到最大，在此處理時，“晉麥47”和“運旱2166”分別提升14.96%、30.84%，1.0Zn處理后，“晉麥47”及“運旱2166”CAT活性降低，較對照分別降低3.32%、5.81%。

其中“晉麥47”變化程度較“運旱2166”小，且對SOD活性影響最大。

圖1 鋅對小麥葉片抗氧化酶活性的影響

2.2 噴施不同濃度外源鋅對小麥丙二醛(MDA)含量的影響

由圖2可知，隨著鋅噴施濃度的增加，MDA含量呈先降低后升高的趨勢，均在0.4Zn處理時降低程度最大。“晉麥47”較對照分別降低5.16%、14.19%、9.03%、1.94%，“運旱2166”較對照分別降低11.48%、26.79%、14.83%、5.74%，1.0Zn處理后，“晉麥47”及“運旱2166”較對照分別上升4.52%、10.05%，“運旱2166”變化程度大于“晉麥47”。

2.3 噴施不同濃度外源鋅對小麥葉綠素含量以及凈光合速率的影響

從圖3可以看出，隨著鋅濃度的增加，2個品種葉綠素及凈光合速率均呈先升后降的趨勢，均在0.4Zn處理時達到最大。

0.2Zn、0.4Zn、0.6Zn、0.8Zn處理后，“晉麥47”葉綠素含量較對照分別上升4.79%、7.37%、3.53%、0.38%，1.0Zn處理較對照降低3.55%；“運旱2166”葉綠素含量較對照分別上升8.36%、14.35%、7.27%、2.35%，1.0Zn處理較對照降低6.75%。

0.2Zn、0.4Zn、0.6Zn、0.8Zn處理后，“晉麥47”凈光合速率較對照分別上升8.31%、18.26%、25.23%、15.08%，1.0Zn處理較對照降低7.69%；“運旱2166”凈光合速率較對照分別上升25.17%、40.21%、29.56%、18.64%，1.0Zn處理較對照降低10.25%。

圖2 鋅對小麥葉片MDA含量的影響

圖3 鋅對小麥葉片葉綠素含量及凈光合速率的影響

2.4 噴施不同濃度外源鋅對小麥產量的影響

表1 鋅對小麥產量及其構成要素的影響

由表1可知，隨著新濃度增加，2個品種千粒重、穗粒重、穗數、產量均呈先升高后降低的趨勢，在0.4Zn處理時達到最大。在此處理下，“晉麥47”千粒重、穗粒重、穗數、產量分別提升2.34%、1.80%、6.81%、9.63%，“運旱2166”千粒重、穗粒重、穗數、產量分別提升3.11%、3.03%、15.64%、16.18%，但1.0Zn處理時各指標均有不同程度的降低，“晉麥47”千粒重、穗粒重、穗數、產量分別降低0.28%、1.20%、2.93%、3.21%，“運旱2166”千粒重、穗粒重、穗數、產量分別降低1.04%、2.42%、5.67%、6.36%。

3 討論

鋅作為維持植物生命的必需微量元素，在小麥生長過程中起到舉足輕重的作用[11]。抗氧化酶可以將小麥體內的有害物質(超氧陰離子、過氧化氫、丙二醛等)通過氧化還原作用，轉變為水等對作物無害的物質[12]。鋅會提升作物抗氧化酶活性以及降低有害物質含量，對作物生長起到有益作用[13]。張涵彤等[14]研究表明，低濃度鋅會促進提升水稻幼苗SOD及POD活性，但高濃度鋅則會抑制水稻生長，產生毒害作用。杜雪等[15]認為，鋅對火炬樹生長表現為低促高抑的現象，低濃度鋅可以提升抗氧化酶活性，促進生長，但是高濃度則對火炬樹的生長起到抑制作用。本研究結果表明，噴施適宜濃度鋅溶液可以提升小麥葉片SOD、POD、CAT活性，并對有害物質MDA含量起到降低作用，但是高濃度鋅溶液則對小麥起到有害作用。

光合作用對作物產量形成具有重要作用，鋅會通過影響光合作用中部分酶合成等影響光合作用的進行，從而影響產量[16]。葉綠素是光合作用中的一個重要色素，凈光合速率也對光合作用的高低具有指示作用[17]。司賢宗等[18]認為，施鋅可以增加花生葉片的SOD活性，提高葉片凈光合速率以及花生產量，增強花生的抗逆能力。李俊麗等[19]研究表明，氮鋅配施可以促進水稻生長，提高水稻產量，其中對每公頃穗數的影響最為顯著。葉面噴施鋅肥還可以增加夏玉米的干物質積累量以及千粒重，對籽粒產量也有提升作用[20]。稅楊等[21]對紫粒小麥及品質對鋅肥的響應進行研究，結果表明，葉片噴施適量鋅肥可以顯著提升紫粒小麥產量、鋅含量以及蛋白、蔗糖、濕面筋等營養品質含量。本研究結果表明，噴施鋅肥可以提升小麥葉綠素含量以及凈光合速率，并顯著提升小麥產量，但高濃度鋅肥施用則會造成負面影響，產生明顯的減產作用。

4 結論

本研究結果表明，在灌漿期噴施鋅肥可以提高抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)，降低丙二醛含量，提升小麥光合作用(葉綠素含量及凈光合速率)，提高小麥產量，葉面噴施0.4g·L-1鋅溶液對小麥生長效果最好。