噴施KH2PO4 提高倒春寒脅迫小麥功能葉片和根系的生理活性

摘要： 【目的】倒春寒是影響黃淮麥區小麥產量形成的主要災害，噴施磷酸二氫鉀（KH2PO4） 被廣泛應用于減輕倒春寒對小麥的傷害。研究噴施磷酸二氫鉀對低溫脅迫下小麥花后功能葉與根系生理活性的調控效應，為小麥生產中的防災減災提供理論支撐。【方法】盆栽試驗在田間條件下進行，選用抗倒春寒性強的小麥品種煙農19（YN） 和抗倒春寒性弱的小麥品種新麥26 （XM） 為試驗材料，設置常溫對照+噴施清水（CK）、倒春寒處理+噴施清水（T1）、倒春寒處理+噴施KH2PO4 （T2） 3 個處理。在小麥幼穗分化到四分體期，將T1 和T2 處理的盆栽移入人工氣候室內（?4℃） 處理4 h，然后移出，24 h 后進行噴施處理。于小麥花后7、14、21、28 天測定旗葉SPAD 值、根系活力、旗葉與根系的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT） 活性和丙二醛（MDA） 含量。通過主成分分析（PCA），綜合評價倒春寒對小麥花后28 天地上部與地下部生理活性指標的影響。【結果】與CK 處理相比，兩小麥品種T1 處理的旗葉SPAD 值和抗氧化酶活性分別顯著降低了13.94%～35.03%、16.09%～32.84% （SOD）、18.16%～50.10% （POD） 和19.21%～75.40% （CAT），MDA 含量顯著增加了29.55%～124.56%；T1 處理的根系活力顯著降低了44.00%～75.63%，SOD 和POD 活性分別顯著降低了42.42%～86.11% 和31.00%～66.67%，MDA 含量增加了61.54%～330.11%。與T1 相比，兩品種T2 處理的旗葉SPAD 值顯著增加了7.90%～23.38%，SOD、POD 和CAT 活性分別顯著增加了10.63%～32.28%、14.20%～57.20% 和10.75%～115.56%，MDA 含量顯著降低了6.66%～36.08%；根系活力上升了44.71%～139.75%，根系SOD、POD 活性分別顯著增加了12.13%～102.01% 和21.05%～146.61%，根系MDA 含量顯著降低了12.01%～51.23%。選定的花后28 天地上部與地下部9 個生理活性指標之間關系密切，一個主成分其可解釋9 個變量82.82% 的變化，其綜合生理活性指數的排序為：YNCKgt;XMCKgt;YNT2gt;XMT2gt;YNT1gt;XMT1。【結論】受倒春寒影響后，施用KH2PO4 可提高小麥花后旗葉SPAD 值、根系活力和抗氧化酶活性，降低旗葉和根系的MDA 含量，從而延緩旗葉和根系的衰老，減輕倒春寒對小麥花后旗葉和根系生理活性的不利影響。

關鍵詞： 磷酸二氫鉀； 小麥； 倒春寒； 根系活力； 抗氧化酶活性

作為全球35%～40% 人口的主要口糧，小麥（Triticum aestivum L.） 的種植面積超過2.2×108 hm2，約占全球谷物種植面積的30.7%[1?2]。據預測，到2050年全球糧食總產量需增加35％～56％才能滿足未來人口對口糧的需求[3]。聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC） 第六次報告指出，全球地表平均氣溫到21 世紀中葉預計將升高1.5℃[4]。氣候變暖導致極端低溫氣候災害事件的發生頻率、強度和持續時間不斷增加[5?8]。1959—2017 年間，美國[5]、歐洲[6]、澳大利亞[7]、中國[8]等世界小麥主產國均多次遭遇了極端低溫災害的侵襲。黃淮麥區是中國小麥主產區，倒春寒是該地區主要農業氣象災害。小麥倒春寒主要指拔節—孕穗期間遭遇突然降溫天氣，造成幼穗受傷或死亡，部分小穗不結實甚至全穗不結實，從而導致小麥減產的一種農業氣象災害[9]。據統計，2009、2013、2015、2018 和2020 年黃淮麥區均發生了倒春寒災害，倒春寒已成為該地區小麥生產可持續高質量發展的重要限制因素[9]。

磷酸二氫鉀（KH2PO4） 是一種成本低廉且綠色友好的高效磷鉀肥。已有大量研究報道KH2PO4 能提高小麥對溫度逆境的抵抗能力[10?12]。Li 等[10]研究發現，KH2PO4 提高灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD） 和過氧化氫酶（CAT） 活性，顯著降低丙二醛（MDA） 含量，同時提高葉綠素相對含量（SPAD 值），使旗葉保持較高的光合性能，從而減少小麥產量損失。唐秀巧等[11]研究發現，0.3% 的KH2PO4 能使灌漿期高溫脅迫下小麥根系維持較高的SOD、POD 和CAT 活性以及根系活力，從而延緩根系衰老，提高成熟期植株干物質的積累。蘇慧等[ 1 2 ]研究表明倒春寒發生前葉面施用KH2PO4 能增加小麥幼穗蔗糖和可溶性糖的含量來調節細胞液濃度，從而維持幼穗細胞結構的相對完整性，有效減輕了幼穗的受害程度。代雯慈等[13]研究發現KH2PO4 可提高小麥下部小穗位和各小穗位的弱勢粒位結實粒數和粒重來緩解倒春寒導致的產量損失。開花期至成熟期是小麥籽粒產量形成的關鍵階段[14]。小麥功能葉在生育后期冠層的構成中占據主導地位，其中旗葉的光合作用對籽粒產量的貢獻可達41%～43%[15?16]。根系是小麥吸收水分和礦質營養的主要器官，其生理狀況直接影響小麥植株抗逆能力[17]。研究表明小麥籽粒灌漿階段根系活力與產量的相關系數可達0.6 以上[18]。因此，花后小麥功能葉與根系的生理活性是影響小麥產量形成的重要因素，但目前關于KH2PO4 對倒春寒影響下小麥花后旗葉與根系生理活性影響的研究卻鮮有報道。鑒于此，本研究以抗倒春寒性強的小麥品種煙農19 和抗倒春寒性弱的小麥品種新麥2 6 為試驗材料，比較分析KH2PO4 對倒春寒下小麥花后旗葉與根系生理特性的影響，以期為小麥生產中的防災減災提供理論支撐。