微量元素锰对小麦生长发育的影响研究进展

2017-03-24张琨琨曹重阳孙帅贾文庆余功明

现代农业科技 2016年22期

张琨琨+曹重阳+孙帅+贾文庆++余功明

摘要综述了近年来有关微量元素锰对小麦生长发育影响的研究资料，包括锰对小麦光合作用、产量和品质、氮代谢、酶活性以及与其他元素交互作用的影响，以期为小麦锰元素研究提供基础资料。

关键词锰；小麦；影响；研究进展

中图分类号 S512.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）22-0011-02

Abstract Research data about the effects of trace elements manganese on growth and development of wheat in recent years were overviewed，including the effects of manganese on the photosynthesis，yield and quality，nitrogen metabolism，enzyme activity and interactionwith other elements，which could provide basic data for the manganese element research of wheat.

Key words manganese；wheat；effect；research progress

锰是小麦生长发育过程中较为敏感的营养元素之一。锰在小麦等许多农作物的碳氮代谢、光合作用、酶活化、氧化还原、蛋白质合成等方面具有极其重要的作用[1-3]。小麦对缺锰较为敏感，缺锰时小麦生长不良且产量下降。大田及盆栽试验证明了在缺锰土壤上施加锰肥对小麦具有显著的增产效果[4-5]。施用锰肥是解决小麦缺锰的有效途径。笔者就锰元素对小麦叶绿素和光合作用、产量和品质、氮代谢、与其他元素交互作用的研究现状及进展进行综述。

1 锰对小麦叶绿素和光合作用的影响

锰不仅与叶绿体的合成密切相关，并且对植物的光合作用起到催化作用。锰虽然不是叶绿体的组成成分，但它是维持叶绿体结构所必需的元素。缺锰时，叶绿体内的圆盘或类囊体不能形成片层，叶绿体结构受损，从而影响植物的光合作用。充足的锰营养有利于提高作物的光合作用，进而促进作物生长发育。侯典云等[6]通过水培试验研究不同浓度锰对小麦叶绿素含量的影响，结果表明，0.2 mg/L锰处理的叶绿素含量较对照增加了51.2%。孟宝国等[7]研究锰肥对小麦产量和经济性状的影响，结果表明，噴施多次锰肥能有效提高叶片叶绿素含量和延长叶片寿命。谢金连等[8]研究表明，施用锰尾矿可以促进小麦叶绿素积累。张会民[9]研究结果表明，增施锰肥，明显地提高了旱地冬小麦旗叶的叶绿素含量和光合速率。

2 锰对小麦产量和品质的影响

锰肥对小麦产量及品质影响的研究报道较多。乔靖[10]研究结果表明，当土壤有效锰含量为17.5 mg/kg时，施用硫酸锰22.5 mg/hm2，冬小麦可增产8.7%。方正等[11]在水旱轮作严重缺锰土壤上开展小麦试验，结果表明，缺锰迫使小麦减产30%以上。杨宗飞等[12]认为小麦施用锰肥处理比对照增产10.24%～17.34%，增产的原因是施锰提高小麦的穗粒数、结实率和千粒重。陈美亿[13]试验结果表明，锌、锰、铜及其配施能增加小麦株高和分蘖数，提前成熟，增加小麦干物质积累和促进向籽粒中分配。李旭辉等[14]探讨锰、锌肥对锰锌俱缺石灰性土壤上小麦的影响效应，研究结果表明，锰、锌肥均可显著提高小麦产量，锰肥对小麦的增产效果优于锌肥，其增产顺序为Mn、Zn>Mn>Zn>CK。杨平等[15]研究结果表明，锰肥能使小麦蛋白质含量增加11.5%。锰肥使小麦增产的原因可能是因为锰肥增加小麦植株体内锰含量，生育后期锰元素向穗部转移，从而提高产量，改善品质。

3 锰肥对小麦氮代谢、氧化还原、酶活性的影响

锰元素对小麦的氮素代谢有显著影响。锰作为羟胺还原酶的组成成分，参与硝酸还原过程，可以催化羟胺还原成氨，氨的进一步代谢，生成氨基酸、酰胺和蛋白质。缺锰时小麦可溶性碳水化合物的含量显著降低，并且不能合成氨基酸和蛋白质。台萃等[16]通过溶液培养法研究缺锰对不同基因型小麦生理效应的影响，研究结果表明，缺锰、低锰抑制了小麦品种京冬8号硝态氮的吸收，而对临远7069无显著影响；缺锰对2个品种的碳氮代谢影响各不相同，主要抑制临远7069糖合成氨基酸的过程，抑制京冬8号氨基酸合成蛋白质的过程。石孝均等[17]研究锌、锰肥与含氯氮肥配施对冬小麦籽粒营养品质的影响，结果表明，施锰能提高小麦籽粒中必需氨基酸含量，对小麦籽粒品质有一定的改善作用。锰对小麦体内氧化还原过程起重要作用。锰在植物体内存在着二价和三价的不同化合形式，这种价数的变化能直接影响体内的氧化还原。锰可以作为一种氧化剂使植株体内的Fe2+氧化为Fe3+或抑制Fe3+还原为Fe2+，因而降低铁的生理活性。锰过多会导致作物出现缺铁，铁锰之间的浓度比十分重要。锰能活化作物体内许多酶系统，如异柠檬酸去氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶、苹果酸酶等，并催化维持体内氧化还原平衡不可缺少的半胱氨酸胱氨酸反应[18]。

4 锰与其他元素的交互作用

随着对作物营养元素研究的不断深入，考虑各种元素间的交互作用，合理配施，对提高作物肥料利用率，增加产量、改善品质具有显著的作用。张会民等[19]探讨钾锰肥配施对旱地冬小麦产量及品质的影响，结果表明，钾锰配施有极显著的增产效应，增产幅度为12.0%～25.5%，对小麦蛋白质含量及品质均有不同程度的提高。涂仕华等[20]探讨了在四川灰潮土及黄红紫泥土上，锰与钼、铜、硫、氯元素间的交互作用及其对小麦生长的影响，研究结果表明，施用锰肥有利于小麦籽粒充实，增产效果显著；施用钼、铜、硫加重小麦缺锰，表现出锰与钼、铜、硫之间的拮抗作用；而施氯则减轻缺锰，显著地促进锰的吸收，但过多的氯则不利于光合产物向籽粒中转移。陈铭等[21]通过冬小麦盆栽试验对北京地区的轻砂壤土施用N、P、K、Zn及Mn肥料，研究结果表明，用N、P、K作底肥和施用锌肥的基础上，施用不同数量的锰肥（13～104 mg/kg），不但可以显著影响冬小麦籽粒中P、K、Fe、Mn、Zn和Ca的浓度，而且均可以极显著地提高冬小麦的籽粒产量，增产幅度为19.4%～32.9%。

5 结语

锰元素对小麦生长发育及产量影响的研究已有较多报道，但锰元素的很多作用机理尚不清楚。如锰簇在光合放氧过程中的机理和作用还未完全认识；锰在各种酶中的专性功能尚不完全清楚；锰元素与其他元素交互作用的内部机理尚未完全清楚。了解锰元素的作用机理，可以更好地利用锰元素，以大大改善植物的生长发育，提高作物的产量与品质，在农业生产上具有十分深远的意义。

6 参考文献

[1] 陈颐.光照与硼对烟苗生长及生理生化特性的影响[D].长沙：湖南农业大学，2013.

[2] 祁倩倩.锰不同浓度及其施用方法对大豆氮代谢及产量和品质的影响[D].大庆：黑龙江农垦八一大学，2009.

[3] MCHARGUE J S.The role of manganese in plants[J].Journal of the American Chemical Society，2002（7）：1592-1598.

[4] 邹邦基，何雪晖.植物的营养[M].北京：中国农业出版社，1985：221-222.

[5] 褚天铎，刘新保，杨清.华北石灰性土壤发现小麦缺锰症[J].中国土壤与肥料，1984（4）：3.

[6] 侯典云，赵盼盼，马占强.锰处理对小麦种子萌发和幼苗生长的影响[J].河南农业科学，2011，40（7）：38-40.

[7] 孟宝国，周晓东，孙乔莲，等.锰对小麦产量和經济性状的影响初探[J].现代农业科技，2007（17）：139.

[8] 谢金连.锰尾矿中锰对作物营养效应的研究[D].重庆：重庆大学，2007.

[9] 张会民.钾锰配施对旱地冬小麦生长发育及产量品质的影响研究[D].杨凌：西北农林科技大学，2004.

[10] 乔靖.冬小麦锰肥单因子肥效试验研究[J].现代农业科技，2016（6）：22.

[11] 方正，吕世华，张福锁.小麦、油菜耐缺锰能力田间比较研究[J].河北农业大学学报，2000，23（3）：1-4.