纳米硅对中华结缕草种子萌发和幼苗期生长的影响

刘建华+钱瑭璜+彭昭良+雷江丽+宋凤鸣+裴福云

摘 要：为解决中华结缕草种子发芽率低、幼苗长势慢等问题，采用纳米硅进行改良。研究共设置了4个纳米硅浓度梯度（10，20，40，80 mg ·L-1），对种子和幼苗进行处理。结果发现：浓度为20 mg ·L-1时能显著提高发芽势和发芽率；浓度为40 mg ·L-1时，能显著提高幼苗株高、根长、地上/地下鲜质量等，且显著提高绿色指数并提升景观效果；另外，也可在中度干旱胁迫下，保持较高绿叶率并减轻胁迫带来的伤害度。因此，施用适量的纳米硅对中华结缕草种子萌发能力、苗期的生长量和抗性能力具有显著提升的作用。

关键词：硅肥；纳米材料；中华结缕草；叶面喷施

中图分类号：S688.4 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.04.002

Effects of Nano-silicon on the Germination and Seedling Growth of Zoysiasinica

LIU Jianhua1， QIAN Tanghuang1， PENG Zhaoliang1， LEI Jiangli2， SONG Fengming1， PEI Fuyun1

（1.Shenzhen Tech and Ecology & Environment Company Limited in Guangdong Province， Shenzhen，Guangdong 518000， China； 2. Fairy Lake Botanical Garden， Shenzhen& Chinese Academy of Sciences， Shenzhen Key Laboratory of Southern Subtropical Plant Diversity， Shenzhen， Guangdong 518004， China）

Abstract： In order to solve the problem of low seed germination rate and slow seedling growth of Zoysiasinica Hanc， nano-silicon was used to improve it. Four nano-silicon concentration gradients （10， 20， 40 and 80 mg · L-1） were set up to treat seed and seedling. The results showed that the concentration of 20 mg · L-1 could significantly increase the germination rate and germination rate. When the concentration was 40 mg · L-1， the plant height， root length， fresh weight of aboveground and underground significantly increased， the landscape index also increased， and the landscape effect enhanced. Under moderate drought stress， it can maintain a higher green leaf rate and reduce the degree of injury caused by the stress. Therefore， the application of appropriate amount of nano-silicon on the Zoysiasinica Hance has significantly role on improving the seeds germination ability， seedling growth and resistance capacity.

Key words： silicon fertilizer； nanomaterial； Zoysiasinica； foliar spray

中华结缕草（Zoysiasinica Hance）作为我国的乡土品种，也是现存的国家第一批重点保护野生植物之一，在枝条密度、抗寒性、耐热性、抗旱性、叶子质地等方面均位于同类暖季型草种的前列[1-3]。它分布区域广泛，可作为足球场、高尔夫球场等运动场草坪建植及家庭绿化和水土保持的理想草种，且管理成本低，其需水量更是只有草地早熟禾（Poapratensis）的50%左右，因而无论是在北方还是南方均有大面积种植[1，4]。但该种子颖壳具有较厚的蜡质，这使其自然发芽率低，工厂化解除休眠的措施也不尽人意。发芽率参差不齐，给中华结缕草草坪建植质量和效率带来一定的困难，影响其在园林工程中的推广应用[5]。

硅被国际土壤界列为继氮、磷、钾之后的第四大元素肥料，能够促进作物的生长、生物学产量，改善作物品质，增强作物的抗逆性[6-7]。硅与作物的抗盐性、抗旱性、抗冷性及抗病性等逆境胁迫均密切相关[8-12]，而且纳米级的硅材料同时具有一系列特殊的物理和化学性质，包括小尺寸效应、表面界面效应等，在吸收、催化、磁效应等方面表现出特殊的性质[13]。虽然已有研究将纳米硅应用到水稻[14-16]、莧菜[7]等作物上，但对中华结缕草的应用还没有见到相关报道。故本研究采用纳米硅为研究材料，以期结合它的特性来提高中华结缕草的萌发能力，并探究其对苗期生长和抗逆性的影响。

1 材料和方法

1.1 试验材料

纳米硅：由深圳市铁汉生态环境股份有限公司提供，由硅藻土制备而成，SiO2含量为90.51%。

中华结缕草草籽：自采，产地山东潍坊市，为保存半年左右的种子。

仪器：NDVI草坪色彩测量仪，型号：TCM500。

1.2 试验方法

1.2.1 萌发诱导试验 挑选饱满且大小均匀一致的中华结缕草种子，每100粒为1份，每个处理重复3份，各处理详见表1。由于其颖壳具有蜡质，所以根据预试验结论，如果种子不进行NaOH溶液的预处理，纳米硅对种子不具有促萌的效果。故每份种子均需要进行预处理，步骤如下：先使用75%的酒精处理1 min并用无菌水清洗2次，后加入0.1%升汞处理6 min并用无菌水清洗4次，最后用10%NaOH溶液浸泡处理10 min并用无菌水清洗8次，处理完毕后放入塑料培养瓶中。塑料瓶的规格为直径9 cm，高8 cm，体积430 mL，瓶盖带透气孔。每瓶放入50 mL左右的灭菌河沙， 然后加入相应浓度的纳米硅溶液，约20 mL，此时沙子刚好湿润，无明显积水。配置纳米硅的溶液为灭菌的蒸馏水，对照组CK为灭菌蒸馏水；每处理2周加施1次硅肥溶液并用吸管清理掉多余的积水。每周统计发芽数，连续测量3周，以第2周的发芽率作为发芽势，试验结束后测定根长和株高并计算发芽率。

1.2.2 幼苗期生长试验 种子进行预处理后，均匀播种在种植盆中，种植盆的规格为长宽高分别为45，30，20 cm，基质为营养土∶园土=1∶1。待苗龄为30 d时，进行间苗，使各个盆的幼苗密度一致，按表1设定的处理，每2周进行叶面喷施处理液，每个处理6盆，每次喷壶喷施时以叶片刚刚滴水为止，其它农艺操作按常规进行一致养护，共计处理60 d。处理完毕后进行绿色指数、草坪高度、地上鲜质量、地下鲜质量的测量。

1.2.3 幼苗期自然抗旱试验 幼苗生长试验结束后，各个处理提前一天进行浇水处理，使其土壤充分吸水，然后停止浇水，进行自然抗旱并注意遮雨。待土壤相对含水量降到50%～60%（干旱中度胁迫）再持续干旱3 d后，每个处理随机选10株幼苗叶片衰老情况统计，重复3次并计算绿叶率、伤害度。

绿叶率=绿叶数/（绿叶数+萎蔫叶数） ×100%

伤害度= （对照绿叶率-处理绿叶率）/对照绿叶率×100%

1.2.4 培养条件 萌发试验培养环境为人工气候箱，光照3 000 lx，温度（26±2） ℃，光照16 h·d-1，幼苗生长和抗旱试验在深圳市仙湖植物园温室大棚进行。

1.3 指标测定

发芽率：以根长超过种子的正常幼苗[17]为标准，统计发芽数并计算发芽率，发芽率=发芽数/种子总数×100%。

绿色指数：幼苗处理60 d后，用草坪色彩测定仪对各个处理进行测量，每个处理测5个数据。

1.4 数据处理

本文数据均采用Excel录入并进行绘图，用Word进行表格制作。采用SPSS 20.0数据分析软件对发芽率、株高、根长等进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 萌发阶段指标

2.1.1 发芽率 发芽率是客观反应种子活力的指标。由图1可以看出，在第一周时A3、A4略微低于CK，但各处理均不存在显著差异。第二周时，各处理均显著升高，其中A2发芽率最高，达到66%，与A3、A4均显著高于对照，而A1处理与对照无显著差异。到第三周时，各处理均小幅度上升，对照组最终的发芽率显著小于A2、A3、A4。综合3周的发芽情况可以得出A2～A4发芽势较好，能达到60%以上，可以满足正常的建植需求，最终的发芽率也显著高于对照，说明一定浓度范围内，纳米硅对种子的发芽具有促进作用。

2.1.2 形态指标 株高和根长是评价植物生长情况的重要指标。如表2所示，经过不同浓度的纳米硅处理后，随着浓度的提高株高和根长均逐渐升高，且在A3处理时，达到最高且与对照组存在显著差异。当浓度到提高到A4处理时，株高和根长均小于A3处理，说明过量的纳米硅并不会持续提高株高和根的生长。

2.2 幼苗期形态指标

传统的草坪颜色判断是依靠人眼进行的，难以制定标准。TCM 500草坪色彩测量仪的使用提供了客观、精确的草坪色彩判断的标准，还可间接反映草中叶绿素的含量。草坪色彩测定仪中Grass Index 采取9 分制，用于表示草坪的色泽。根据前人的研究，从深圳市实际情况将Grass Index 的6 分定为合格线，7分定为良好线[17]。从表3中可以看出，A3和A4处理达到良好线且A3显著优于CK、A1、A2，说明浓度在40～80 mg ·L-1时，纳米硅对草坪色泽具有很好的提升作用，可以作为提升草坪质量的一个有效措施。

2.3 幼苗期抗旱指标

干旱胁迫下，中华结缕草叶片呈现不同程度的萎蔫卷曲，其通过绿叶率的高低可以间接反映出不同处理下对胁迫的耐受程度。如表4所示，CK组绿叶率最低，显著低于其它处理，随着纳米硅浓度的逐渐提高，绿叶率逐渐升高，伤害度逐渐降低，当浓度到达40 mg ·L-1处理时，达到最高且显著高于对照和其它处理，当浓度升高到80 mg ·L-1时，绿叶率开始降低，伤害度也高于A3处理。这说明过量的纳米硅浓度，反而影响植株抗旱性。综上，浓度在A3处理时效果最佳。

3 结论与讨论

通过在中华结缕草种子萌发阶段和幼苗阶段进行施纳米硅处理，可以发现，在種子萌发阶段，浓度在20 mg·L-1时，可有效提高种子的发芽率和发芽势，余群[12]在草地早熟禾上施1.5 mmol·L-1也得到类似结论。在幼苗阶段时，当浓度在40 mg·L-1时，可以显著提高幼苗株高、根长、分蘖数、绿色指标等形态指标，且显著提高幼苗抗旱性，说明纳米硅对中华结缕草具有促进生长和提高抗性的显著作用，前人在草地早熟禾[12]、水稻[18]、玉米[11]、雷竹[10]等均有类似证明。故纳米硅对中华结缕草在现实中具有重要意义，可以提高其幼苗存活率、生长速度并提升景观效果，且成本逐年降低。但纳米硅与植物联系的具体机理还需继续深入研究。

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