β-环糊精缓控释肥对青稞种子萌发和幼苗生理指标的影响

廖文菊

(四川民族学院 环境与生命科学系， 四川 康定 626001)

β-环糊精缓控释肥对青稞种子萌发和幼苗生理指标的影响

廖文菊

(四川民族学院 环境与生命科学系， 四川 康定 626001)

为β-环糊精缓控释肥在青稞种植中的应用提供依据，以纯尿素和β-环糊精-尿素包合物缓控释肥作基肥进行青稞盆栽试验，对比分析不同肥料种类青稞种子萌发和幼苗生理指标变化。结果表明，施用浓度均为1.33 g/kg时，β-环糊精缓控释肥比纯尿素种子萌芽率提高21.6%，出苗率提高25.0%，幼苗高度提高8.20 cm，叶片电导率降低33.23%，叶绿素含量升高0.284 mg/g，可溶性蛋白含量升高6.94 mg/g。纯尿素对青稞种子萌发和幼苗的生长具有抑制作用，β-环糊精-尿素包合物可一定程度上屏蔽尿素对青稞种子萌发和幼苗生长的毒害。

β-环糊精； 尿素； 青稞； 种子萌发； 生理指标

青稞在我国的种植主要分布在西藏、青海和四川西北部等高海拔地区，这些地区由于土壤普遍发育缓慢且腐殖化程度低，农作物生长对肥料的依耐性较大。尿素是青稞种植中重要的肥料源，在青稞生长过程中施肥一般分基肥、苗肥和分蘖拔节肥，但作基肥时，常出现尿素中的缩二脲影响青稞种子萌发和幼苗生长的现象，严重影响尿素的有效利用。环糊精是一类重要的主体化合物[1-3]，在药物控制释放[4-6]、食品加工[7-8]和环境保护[9-10]等领域已有广泛应用，β-环糊精-尿素缓控释肥料是以β-环糊精作为主体分子，尿素作为客体分子制备而成的主客体缓控释肥料，其缓控释性能已得到证实[11]。相较于普通的缓控释肥而言，环糊精作为缓控释材料不会造成土壤的二次污染，且对土壤污染修复具有促进作用[12-13]。为寻求尿素中缩二脲对青稞种子萌发和幼苗生长影响的解决办法，笔者采用β-环糊精-尿素缓控释肥进行青稞基肥试验，对比分析相同基肥用量下，纯尿素与β-环糊精-尿素包合物缓控释肥对青稞萌发和幼苗生长的影响，旨在为β-环糊精缓控释肥在青稞种植中的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

青稞(HordeumvulgareL.var.nudumHook.f.)品种为康青9号，由甘孜州农科所提供。尿素和β-环糊精(β-CD)均购自成都科龙化工试剂厂。β-环糊精-尿素缓控释肥的制备采用固相包合法，将质量比为1∶1的β-环糊精和尿素混合均匀，在研钵中充分研磨2 h，获得试验用的β-环糊精-尿素缓控释肥。

1.2 试验设计

采用25 cm×20 cm的塑料花盆，每盆装风干土壤3.0 kg。以纯尿素、β-环糊精-尿素缓控释肥料(包合物)和β-环糊精作为肥料试验对象，分别向每盆中均匀施入0.0 g、2.0 g、4.0 g、6.0 g和8.0 g纯尿素、β-环糊精-尿素缓控释肥料和β-环糊精，即3种肥料在土壤中施用浓度折合为0.0 g/kg、0.67 g/kg、1.33 g/kg、2.0 g/kg和2.67 g/kg。精选颗粒饱满、大小一致的青稞种子，用10%的双氧水消毒10 min，蒸馏水反复冲洗，置于5℃蒸馏水浸泡24 h后播入花盆。每盆播种20粒，定期浇水，保持土壤湿润。播种后7 d观察种子萌芽率，15 d记录幼苗出苗率。每个处理3次重复。

1.3 幼苗生理指标测定

播种20 d时，测定青稞苗高，并取叶片进行生理指标测定。叶绿素含量测定采用混合液提取法[14]，可溶性蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝G250法，电导率测定采用电导率仪法[15]。

2 结果与分析

2.1 不同肥料种类青稞种子的萌发及幼苗生长

1) 萌芽率。由表1可知，纯尿素作基肥对青稞种子的萌芽率影响较大，随着尿素浓度增加，青稞种子萌芽率减小，当尿素浓度达2.67 g/kg时，种子萌芽率仅20.0%。而β-环糊精-尿素缓控释肥料(包合物)可降低尿素对种子萌发的影响，包合物中尿素质量为1.33 g/kg时，种子萌芽率达100%，比相同浓度的纯尿素高21.6%；包合物中尿素质量为2.67 g/kg时，种子萌芽率为65.0%，比相同浓度的纯尿素高45.0%。纯β-环糊精对种子萌发的影响不大，包合物对种子萌发的影响可能主要是由于β-环糊精包合作用屏蔽尿素对种子的毒害。

2) 出苗率。尿素浓度较高时，青稞种子的萌芽率远高于出苗率，即尿素浓度高时，即使种子萌发，幼苗也不一定能成活，主要是由于尿素浓度高导致烧苗，表明高浓度尿素不利于青稞幼苗生长。而包合物可在一定程度上提高青稞出苗率，当尿素浓度为1.33 g/kg时，包合作用使青稞出苗率比同浓度纯尿素提高25.0%，再次证实β-环糊精能有效屏蔽尿素对青稞幼苗的毒害作用。但由于环糊精的屏蔽作用有限，当尿素浓度较高，如达2.67 g/kg时，青稞出苗率仅为10.0%。

3) 青稞苗高。施用纯尿素对青稞苗高有较大影响，当尿素浓度为0.67 g/kg时，青稞苗比尿素浓度0.0 g/kg的处理高3.63 cm，表明一定浓度的尿素有利于幼苗生长；但当尿素浓度为2.67 g/kg时，平均苗高仅15.03 cm，远低于未施肥时的苗高(26.83 cm)，即高浓度尿素会抑制青稞生长。β-环糊精包合作用可有效抑制尿素对青稞苗生长的影响，当尿素浓度为1.33 g/kg时，以包合物形式施用，青稞苗高可达34.13 cm，比同浓度的纯尿素高8.20 cm。纯β-环糊精对苗高也有一定影响，随着β-环糊精浓度的升高，苗高降低，其主要原因是β-环糊精对土壤养分的吸附和包合作用[16]影响了青稞对土壤养分的吸收。

表1 不同肥料种类及浓度青稞的种子发芽率、出苗率及苗高

Table 1 Seed germination rate, emergence rate and seedling height of hulless barley applied with various types and concentrations of fertilizers

肥料浓度/(g/kg)Concentration尿素Ureaβ⁃环糊精β⁃Cyclodextrin包合物Complex萌芽率/%Germinationrate0．098．4±2．498．4±2．498．4±2．40．6790．0±4．190．0±4．195．0±4．11．3378．4±2．4100．0±0．0100．0±0．02．060．0±4．193．3±2．480．0±4．12．6720．0±4．173．3±2．465．0±0．0出苗率/%Emergencerate0．093．3±2．493．3±2．493．3±2．40．6781．7±6．288．3±2．490．0±4．11．3358．3±4．798．3±2．483．3±2．42．020．0±4．190．0±4．143．3±2．42．678．3±2．473．3±2．410．0±0．0苗高/cmSeedlingheight0．026．83±0．2626．83±0．2626．83±0．260．6730．46±0．2135．13±0．2130．27±0．211．3325．93±0．1734．03±0．2134．13±0．262．024．76±0．2129．43±0．2933．03±0．122．6715．03±0．2127．97±0．1227．03±0．21

2.2 不同肥料种类青稞幼苗的生理指标

1) 电导率。由表2看出，纯尿素的施用对青稞叶片电导率的影响较大，随着尿素浓度升高，叶片相对电导率也升高，而纯β-环糊精和包合物的施用对叶片相对电导率的影响较小。当包合物中尿素浓度为1.33 g/kg时，青稞叶片的相对电导率为30.61%，而同浓度纯尿素为63.84%。表明以包合物形式施用尿素，可有效降低尿素对青稞细胞膜的伤害，对保持叶片膜结构完整性具有积极作用。

2) 叶片叶绿素及可溶性蛋白含量。尿素对青稞叶片叶绿素含量和可溶性蛋白含量的影响较大，低浓度尿素有利于提高叶片叶绿素含量和可溶性蛋白含量，随着施用浓度增加，叶绿素含量和可溶性蛋白含量均降低。当纯尿素浓度达2.67 g/kg时，叶片叶绿素含量为0.346 mg/g，低于尿素浓度为0.0 g/kg的处理(0.358 mg/g)，这主要是由于高浓度尿素对青稞幼苗的毒害作用造成。纯β-环糊精对叶绿素含量的增加也具有促进作用，但随着β-环糊精浓度的增加，叶绿素含量有所降低，这主要是由于未包合尿素的β-环糊精空腔对土壤养分的包合作用，降低了土壤中植物可吸收养分含量，从而抑制叶绿素含量和可溶性蛋白含量的增加。包合作用不但可以一定程度上屏蔽尿素对幼苗的毒害作用，还可以促进叶绿素含量和可溶性蛋白含量的增加，当包合物中尿素浓度为1.33 g/kg时，青稞叶片叶绿素含量和可溶性蛋白含量分别为0.899 mg/g和41.62 mg/g，分别比同浓度的纯尿素处理增加0.284 mg/g和6.94 mg/g。

表2 不同肥料种类及浓度青稞幼苗的生理指标

3 结论与讨论

尿素对青稞种子萌发和幼苗生长具有一定的毒害作用，β-环糊精的包合作用可一定程度上屏蔽尿素对青稞种子萌发和幼苗生长的影响。相同尿素浓度下，施用β-环糊精缓控释肥可使青稞种子萌芽率、幼苗成活率、苗高、叶片电导率、叶绿素、可溶性蛋白含量得到改善。尿素浓度为1.33 g/kg的β-环糊精缓控释肥对青稞种子萌发和幼苗生长最有利，与同浓度的纯尿素相比，青稞种子萌芽率提高21.6%,出苗率提高25.0%，苗高增加8.20 cm，叶片电导率降低33.23%，叶绿素含量升高0.284 mg/g，可溶性蛋白含量升高6.94 mg/g。青稞种子萌芽率和出苗率的提升主要是由于在β-环糊精-尿素缓控释肥料中，主体β-环糊精分子具有空腔结构，可对缩二脲分子和尿素分子产生包合作用，一方面β-环糊精的包合作用可屏蔽缩二脲对种子萌发的毒害作用，保证种子的萌芽率；另一方面包合作用降低尿素的表观浓度，从而避免高浓度尿素对青稞幼苗产生烧苗等影响，保证幼苗的出苗率。同时，β-环糊精具有缓控释作用，包合物可根据植物生长对养分的需求，缓慢释放尿素分子，保证青稞生长对养分的需求。

β-环糊精缓控释肥的施用可提高青稞叶片叶绿素含量和可溶性蛋白含量，降低叶片电导率，表明其对青稞叶片光合作用和生长代谢具有促进作用，一定程度上提升青稞抗性。

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(责任编辑： 姜 萍)

Effects ofβ-Cyclodextrin Controlled Release Fertilizer on Seed Germination and Seedling Physiological Index of Hulless Barley

LIAO Wenju

(DepartmentofEnvironmentandLifeSciences,SichuanUniversityforNationalities,Kangding,Sichuan626001,China)

To provide references for applyingβ-cyclodextrin controlled release fertilizer in plantation of hulless barley, a pot experiment was conducted to explore the effects of urea andβ-cyclodextrin-urea controlled release fertilizer on seed germination and seedling physiological index of hulless barley. Comparing with common urea the germination rate, emergence rate increased by 21.6% and 25.0%, respectively, the seedling height increased by 8.20 cm, relative conductivity of leaves reduced by 33.23%, total chlorophyll content increased by 0.284 mg/g, soluble protein content increased by 6.94 mg/g. Urea inhibited seed germination and seedling growth, whileβ-cyclodextrin controlled release fertilizer could shielding the toxic effects of urea.

β-cyclodextrin; urea; hulless barley; seed germination; physiological index

2015-09-11； 2016-04-04修回

四川省教育厅项目“甘孜州特种粮食(青稞)产业化发展研究”(15ZB0328)

廖文菊(1984-)，女，讲师，从事主客体化学研究。E-mail：wenjuliao@126.com

1001-3601(2016)05-0195-0028-04

S512.3； Q945.34

A