胡兆平　马存金　任士伟　张营　陈剑秋　李新柱

摘要：采用盆栽方法研究了硫酸锌不同浓度拌种对小麦（Triticum aestivum L.）根系和地上部生长发育的影响。以鲁麦18为试验材料，设置硫酸锌不同拌种浓度，即每千克种子拌硫酸锌0、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 g，整盆取样并进行各指标测定。结果表明，在低浓度下，即每千克种子拌硫酸锌0～4.0 g时，硫酸锌拌种促进小麦的生长发育，随着硫酸锌拌种浓度的增加，小麦生长各指标（出苗率、发芽指数、株高）、各器官干物质积累量、根冠比、根系形态指标和根系生理活性指标均呈先升后降的趋势，其中以1.0 g/kg处理效果最好；当拌种浓度达到8.0 g/kg时各指标均低于对照，对小麦的生长发育产生抑制作用。说明在0～4.0 g/kg浓度范围内，硫酸锌拌种能促进小麦的生长发育，其中以1.0 g/kg浓度处理效果最好，8.0 g/kg时对小麦的生长发育产生抑制作用。

关键词：小麦（Triticum aestivum L.）；硫酸锌；拌种；幼苗；根系；地上部

中图分类号：S512.1；S143.7 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）04-06

锌是植物生长所必需的微量元素之一[1]，同时也是多种酶的组分，在植株光合作用、叶绿素合成、酶活性及氮固定与转化等方面都有重要的作用，具有促进蛋白质代谢和生殖器官发育以及提高抗逆性等生理功能[2，3]。若锌元素供应不足，会导致小麦（Triticum aestivum L.）叶片失绿，节间缩短，植株矮小，结实性差、生物产量和经济产量均显著下降，严重时甚至不能形成经济产量[4]，导致农作物的产量和品质急剧下降[5]。锌元素的丰缺直接关系到人类健康，如何提高谷类作物子粒中锌含量及其生物有效性，改善人体微量元素营养，已成为全世界植物营养学家、农学家及人类营养学家关注的焦点[6]。据报道，世界上将近一半种植谷类作物的土壤面积受到土壤锌缺乏的影响，尤其是在干旱和半干旱的石灰性土壤上，缺锌可导致小麦产量和子粒营养品质降低，因缺锌而导致小麦大幅度减产在一些国家己有报道，如印度、澳大利亚、土耳其等[7]。

研究表明，在缺锌条件下补施锌肥能促进小麦的生长发育，壮大根群，增强根系活力，有利于增强小麦吸收养分的能力[5]。而在不同施锌方式中，拌种对小麦产量和品质提高的效果最好，均优于土施和喷施[8]，小麦拌种可以促苗早發、壮苗、减少越冬基数、提高产量，在进行拌种时，不能一概而论、盲目随从，应根据需要科学拌种[9]。研究表明，锌元素合理浓度拌种能促进出苗、分蘖及根系发育[10]，并能提高幼苗叶片叶绿素，改善植株养分状况，提高单株生产力，增加成穗数及每穗粒数，最终提高产量[11]。

近年来，有关施用锌元素对农作物的增产作用已有较多的报道[12，13]，但在判定锌元素对小麦的增产作用多偏重于从子粒发育和最终产量方面进行分析[14]，在施肥方法上多采用基施、追施和浸种的方法[15]，而研究拌种对小麦地上部及根系生长发育具体过程影响的尚不多见。因此本研究通过设置硫酸锌不同拌种浓度，研究其对小麦根系及地上部生长发育的影响，以期为硫酸锌在小麦拌种上的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2015年4月在金正大生态工程集团股份有限公司/国家缓控释肥工程技术研发中心温室中进行。供试作物种子为鲁麦18；试验所用锌元素为ZnSO4·7H2O（锌含量22.6%，天津博迪化工股份有限公司）；土壤为临沭县当地土壤，土壤有机质含量11.05 g/kg、全氮0.66 g/kg、碱解氮50.20 mg/kg、速效磷24.30 mg/kg、速效钾100.25 mg/kg，pH 6.2。

1.2 试验设计

试验以盆栽的方式进行，共设7个处理，即种子分别拌硫酸锌0、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 g/kg，每个处理均设4次重复。每盆（体积为4.3 dm3）装土共5 kg，将拌种完的小麦种子阴干后分别播种于盆中，每盆播种30粒颗粒饱满种子，覆土0.5 kg（约2.0 cm），之后浇足等量水，期间注意浇水与观察记录，整盆收获并进行各指标测量。

于2015年4月25日（播种后20 d）进行取样，取样时先将地上部取下后再进行根系取样，并将地上部与根系分开。根系取样采用整盆取样法，将土壤全部倒出后，装入40目网袋，低压水冲洗根系，剔除杂质，迅速吸干根系样品表面水分，测定根系氯化三苯基四氮唑（TTC）还原强度、吸收面积及活跃吸收面积，测定根系形态指标（根长、根表面积、根尖数、根系体积等），各指标测定完成后置于80 ℃烘箱中烘干并称重。

1.3 测定项目与方法

发芽期间逐日记载发芽粒数，计算发芽率和发芽指数：发芽率=正常发芽种子数/供试种子总数×100%；发芽指数（GI）=∑（Gt/Dt），其中Dt为发芽日数，Gt为与Dt相对应的每天发芽种子数。

根系鲜重及干重采用称量法；根系体积采用排水法；选取粗细混匀的根系，采用氯化三苯基四氮唑（TTC）还原法[16]测定根系活力，根系TTC还原总量（mg/h）=根系TTC还原强度[TTC μg/（g·h）]×根系鲜重（g）/1 000；采用亚甲基蓝吸附法[17]测定根系总吸收面积及活跃吸收面积；把待测样品均匀平铺于储水玻璃槽中，使样品漂浮在水面上，用EPSON根系扫描仪扫描各处理根系图片并分析，测定根系长度（m）、根表面积（m2）、根系体积（cm3）和根尖数等指标，再计算出单位土体内的根长密度（m/dm3）与根表面积（m2/dm3）。

各器官干物质测定：将地上部与根系分开，105 ℃杀青30 min后80 ℃烘干并称重，计算地上部和根系干物质积累量。

1.4 数据分析

数据采用 SPSS19.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理小麦生长的变化

由表1可以看出，在试验处理浓度范围内，小麦出苗率、发芽指数、株高呈先增后降的趋势，于1.0 g/kg处理达到最大，之后迅速下降。在低浓度（0～4.0 g/kg）條件下，硫酸锌拌种有利于小麦的出苗，但当拌种浓度达到8.0 g/kg时各指标均低于对照，说明硫酸锌高浓度拌种对小麦存在抑制作用，不利于小麦的出苗。

2.2 不同处理小麦干物质积累与分配的变化

2.2.1 不同处理小麦干物质积累的变化 从表2可以看出，随着硫酸锌拌种浓度的增加，小麦地上部、根系及总干重均呈现先增加后降低的趋势，于1.0 g/kg处理达到最大。在0～4.0 g/kg浓度范围内，硫酸锌拌种有利于小麦干物质积累，当拌种浓度达到8.0 g/kg时各器官及总干物质积累量低于对照，说明硫酸锌高浓度拌种对小麦的生长有抑制作用，不利于小麦干物质积累。

2.2.2 不同处理小麦干物质分配的变化 由表3（不同处理小麦干物质分配比例）可以看出，在试验处理浓度范围内，小麦根系干重占总干重的比例呈现先升高后降低的趋势，于1.0 g/kg处理达到最大，之后迅速下降。硫酸锌在低浓度（0～4.0 g/kg）下拌种有利于促进小麦根系的发育，提高根系所占比例，当拌种浓度达到8.0 g/kg时根系干重所占比例及根冠比均低于对照，说明硫酸锌高浓度拌种对根系的抑制作用大于地上部，不利于根系的生长发育。

2.3 不同处理小麦根系的变化

2.3.1 小麦根系形态的变化 由表4可以看出，在试验处理浓度范围内，小麦根系各形态指标（根长密度、根表面积、根系体积、根尖数）均呈现先升后降的趋势，且均于1.0 g/kg处理达到峰值，之后迅速下降。在0～4.0 g/kg浓度范围内，硫酸锌拌种促进了小麦根系的发育，表现为根长密度、根表面积、根系体积较大，根尖数较多；当拌种浓度达到8.0 g/kg时根系各形态指标均低于对照，说明硫酸锌拌种浓度达到8 g/kg时对小麦根系产生明显的抑制作用，不利于小麦优良根系的建成。

2.3.2 小麦根系生理活性的变化 根系 TTC还原强度、TTC还原总量、根系吸收面积（总吸收面积与活跃吸收面积）都是反映根系吸收性能的重要指标，吸收面积和TTC还原量能反映根系吸收水分、养分能力的大小，而根系TTC还原强度、活跃吸收面积则能在一定程度上客观地反映根系活力状况[18]。由表5可以看出，随着硫酸锌拌种浓度增加，小麦根系TTC还原强度、还原量、吸收面积及活跃吸收面积均呈现先升后降的趋势，均于1.0 g/kg处理达到最大，之后迅速下降。在低浓度（0～4.0 g/kg）条件下，硫酸锌拌种有利于小麦根系活力的提升，表现为根系TTC还原强度、还原量较高，吸收面积及活跃吸收面积较大，生理活性高；在高浓度条件下（8.0 g/kg）根系各生理活性指标均低于对照，说明硫酸锌高浓度拌种对小麦根系活性产生抑制作用，根系活力下降，不利于小麦强大根系的建成。

3 小结与讨论

锌是小麦生长发育必需的微量元素之一，在冬小麦的生长发育中起着重要的生理作用，缺锌会影响植株生长发育[19，20]。适量的锌对小麦发芽、茎和叶的生长有一定的促进作用，但当供锌过量会对小麦的生长发育产生不利影响[21]。研究表明，锌离子在低浓度下促进小麦幼苗发芽和植株的生长，而在高浓度下会不断抑制小麦种子的发芽和幼苗地上部的生长[22]。同时研究表明，锌拌种可促进种子萌发，提高种子的发芽率和出苗率，增加基本苗数，并能提高株高，促进小麦前期的生长发育[23]。

研究结果显示：在低浓度（0～4.0 g/kg）范围内，硫酸锌拌种促进小麦的出苗和生长发育，与前人的研究结论基本一致。在0～4.0 g/kg处理浓度范围内，随着硫酸锌拌种浓度增加，小麦出苗率、发芽指数、株高、各器官干物质积累量和根冠比均呈先升后降的趋势，于1.0 g/kg浓度处理时各指标达到最大值；当拌种浓度达到8.0 g/kg时各指标均低于对照，说明此时对小麦已经产生抑制作用。由此可见，硫酸锌在低浓度下拌种有利于小麦的出苗和生长发育，高浓度拌种对小麦的出苗、地上部及根系的生长发育产生抑制作用，且对根系的抑制作用更大。

根系是作物的主要吸收器官，是影响作物生长发育与产量的重要因素[24]。根系的功能受根系形态与生理活性的共同影响[25]，根系发达及高活力持续期长是植株生长发育、养分吸收利用和产量形成的重要保证[26]。研究表明，施锌有利于初生根和次生根的发生，促进根系的良好发育[27]。低磷水平下，施锌肥能促进小麦根系生长，根系活力明显提高；高磷水平下，施适量锌肥后小麦次生根根长和根数目明显增加[28]。同时也有研究表明，小麦经锌元素拌种后其初生根和次生根的根量、根数目均明显增加[11]。

研究结果表明：在低浓度（0～4.0 g/kg）范围内，硫酸锌拌种促进了小麦根系的发育，随着硫酸锌拌种浓度的增加，小麦根系的形态指标和生理活性指标均呈先上升后下降的趋势，在1.0 g/kg浓度处理时根系各指标达到最大值，表现为根长密度、根表面积、根系体积较大，根尖数增多，根系生理活性明显增强；当拌种浓度达到8.0 g/kg时根系各指标均低于对照，对小麦的根系产生抑制作用。由此可见，硫酸锌低浓度拌种促进小麦强大根系的建成和发育，高浓度拌种对小麦根系的形态及生理活性产生抑制作用。

综上所述，每千克种子拌硫酸锌在0～4.0 g浓度范围内拌种促进小麦的生长发育，其中拌种用量以1.0 g/kg效果最佳，超过8.0 g/kg后对小麦的生长发育产生抑制作用，因此，在生产中应科学施用锌肥，合理把握锌肥用量。

参考文献：

[1] 陆景陵.植物营养学[M].第二版.北京：中国农业大学出版社，2003.77-79.

[2] CAKMAK I.Possible roles of zinc in protecting plant cells from damage by reactive oxygen species[J].New Phytologist，2000，146：185-205.

[3] ARRIVAULT S，SANGER T，KRAMER U.The Arabidopsis metal tolerance protein AtMTP3 maintains metal homeostasis by mediating Zn exclusion from the shoot under Fe deficiency and Zn oversupply[J]. The Plant Journal，2006，46：861-879.

[4] 李振華.小麦缺乏微量元素的症状及预防补救措施[J].现代农业科技，2009（7）：184-185.

[5] 李 强.锌对小麦生长发育及产量影响的研究[J].耕作与栽培，2003（3）：52-53.

[6] 张建军，樊廷录.小麦锌营养研究进展[J].作物杂志，2008（4）：19-23.

[7] AGBENIN J Q.Phosphate-induced zinc retention in a tropical semiarid soil[J].European Journal of Soil Science，1998，49（4）：693-700.

[8] DORAN I，AKINCI C，YILDIRIM M，et al. Effects of different zinc application method on agronomic traits of durum wheat in a semiarid Anatolian environment[J].Asian Journal of Chemistry，2009，21（5）：3772-3780.

[9] 王玉堂.小麦缺乏微量元素的症状及其补救措施[J].北京农业，2004（4）：34-35.

[10] 李光乐，马松树.小麦用硫酸锌拌种能增产[J].河南农林科技，1983（9）：20-22.

[11] 焉翠蔚，侯子艾.锌锰等微量元素拌种对冬小麦生长及产量的影响[J].莱阳农学院学报，1992，9（1）：49-53.

[12] 韩金玲，马春英，杨 晴，等.施锌对冬小麦品质性状的影响[J].麦类作物学报，2007，27（1）：112-115.

[13] CAKMAK I. Enrichment of cereal grains with zinc：Agronomic or genetic biofortification[J].Plant and Soil，2008，302：1-17.

[14] 董心久，周洪华，王金玲.离体培养下锌对春小麦子粒形成及干物质积累的影响[J].植物营养与肥料学报，2006，12（6）：822-825.

[15] HARSHAM S G，WILLIAMS R. Zinc nutrition affects alfalfa responses to water stress and excessive moisture[J].Journal of Plant Nutrition，2000，23（7）：949-962.

[16] 张志良.植物生理实验指导[M].北京：高等教育出版社，1992.88-93.

[17] 邹 琦.植物生理生化实验指导[M].北京：中国农业出版社，1995.30-31.

[18] 宋海星，李生秀.玉米生长空间对根系吸收特性的影响[J].中国农业科学，2003，36（8）：899-904.

[19] SEILSEPOUR M. Study of zinc effects on quantitative and qualitative traits of winter wheat in saline soil condition[J].BIABAN（Desert Journal），2006，11（2）：17-23.

[20] 党红凯，李瑞奇，孙亚辉，等.高产冬小麦对锌的吸收、积累与分配[J].中国农业科学，2010，43（9）：1791-1799.

[21] 韩金玲，李雁鸣，马春英，等.施锌对小麦开花后氮、磷、钾、锌积累和运转的影响[J].植物营养与肥料学报，2006，12（3）：313-320.

[22] 杨习文，田霄鸿，武绍飞，等.不同基因型冬小麦对氮肥与锌铁肥配施的反应[J].干旱地区农业研究，2003，25（3）：17-22.

[23] 王富芳，李 路，刘尚义，等.作物必需微量元素及其生理功能[J].作物杂志，1994（4）：34-36.

[24] 刘代平，宋海星，刘 强，等.油菜根系形态和生理特性与其氮效率的关系[J].土壤，2008，40（5）：765-769.

[25] 王飞飞，张善平，邵立杰，等.夏玉米不同土层根系对花后植株生长及产量形成的影响[J].中国农业科学，2013，46（19）：4007-4017.

[26] 王敬锋，刘 鹏，赵秉强，等.不同基因型玉米根系特性与氮素吸收利用的差异[J].中国农业科学，2011，44（4）：699-707.

[27] PATERSON E，SIM A，STANDING D，et al. Root exudation from Hordeum vulgare in response to localized nitrate supply[J].Journal of Experimental Botany，2006，57：2413-2420.

[28] 李 强.锌对小麦生长及产量的影响[J].土壤肥料，2004（1）：16-18.