不同浓度微量元素对青稞种子萌发特性的影响

王改花，张 毅，韩玉娥，冯 攀，王建林

青稞（Hordeum vulgare L.var.nudum Hook.f.）属禾本科大麦属大麦的变种，是我国青藏高原地区人们对裸大麦的特有称呼［1－3］。主要分布在西藏自治区、青海省的西部地区、四川省的甘孜阿坝、云南的迪庆、甘肃甘南藏族自治州等高原地区［2］。青稞是我国藏族饮食中最具代表性的饮食精华，其制成的糌粑深受藏族同胞的喜爱，青稞富含对人体有益的诸多微量元素，被人们视为谷物中的佳品［1－2］。随着现代农业生产水平的不断提高，氮、磷、钾等各种化学肥料的大量施用，作物产量不断提高，因此人们认识到大量元素对农业生产的重要性。相对于大量元素而言，微量元素锌、锰、铜等在生物体内含量极少，但却与生物体的生长和健康有着密不可分的关系。微量元素与蛋白质或其他物质与有机基团相结合，形成了生物大分子包括酶、维生素和激素等，生物大分子作用于机体［4－6］，因此微量元素具有极其重要的生理生化功能［7－11］。

截至目前，尚未见到有关锌、锰、铜等微量元素对青稞种子萌发特性影响方面的报道，因此本研究通过测定不同浓度的锌、锰、铜溶液对青稞种子开始萌发时间及开始发芽数、发芽率、发芽势和活力指数等的影响，研究锌、锰、铜溶液对青稞种子萌发的效应，为其在青稞种植上更科学合理的应用提供相关的理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试验喜马拉雅19号青稞种子于2016年4月由西藏农牧学院高原作物栽培种子储藏室提供，试验前挑选了籽粒饱满、大小一致、无病虫害的优良种子为试验材料，供试试剂为 ZnSO4、CuSO4、MnSO4、75%乙醇溶液，于2016年4月28～5月25日在西藏农牧学院高原作物栽培实验室进行，光照培养箱温度为20℃，光照级别为5级。

1.2 试验方法

试验共设 16 个处理，处理 1：0.2 g／L Zn2＋溶液，处理 2：0.4 g／L Zn2＋溶液，处理 3：0.6 g／L Zn2＋溶液，处理 4：0.8 g／L Zn2＋溶液，处理 5：1.0 g／L Zn2＋溶液，处理 6：0.2 g／L Mn2＋溶液，处理 7：0.4 g／L Mn2＋溶液，处理 8：0.6 g／L Mn2＋溶液，处理 9：0.8 g／L Mn2＋溶液，处理 10：1.0 g／L Mn2＋溶液，处理 11：0.2 g／L Cu2＋溶液，处理 12：0.4 g／L Cu2＋溶液，处理 13：0.6 g／L Cu2＋溶液，处理 14：0.8 g／L Cu2＋溶液，处理 15：1.0 g／L Cu2＋溶液，以蒸馏水浸种作对照（CK），每个处理均设3次重复。试验前将试验青稞种子用75%的酒精浸种15 min后，再用蒸馏水冲洗3次，吸干表面多余的水分备用。在直径为9 cm的培养皿底部铺两层滤纸（预先用相应浓度的试验药剂浸湿），然后在上面均匀放入供试验用种子，每个处理放入50粒种子，在每个培养皿中加入不同浓度的试剂，以蒸馏水作为对照，在20℃培养箱中培养。

从开始培养每天记录青稞种子的发芽数，直到种子不再萌发为止，计算青稞种子的发芽率、发芽势。第7天测定其幼苗的鲜重，测定鲜重后计算其活力指数（VI）。

1.3 指标测定

开始萌发时间和发芽数：以青稞种子芽长达到种子一半为萌发标准，记录刚开始发芽时间和发芽数。

发芽势（GE）／%＝（n／N）×100%

其中，n为种子发芽第7天的正常发芽种子数，N为供试种子总数。

发芽率（GR）／%＝G1／T×100

其中，G1表示最终正常发芽的总粒数，T表示供试种子总数。

活力指数（VI）＝ GI×S

其中GI为发芽指数，S为幼苗鲜重。

发芽指数（GI）＝ ∑Gt／Dt

其中，Dt为发芽日数，Gt为在t日内的发芽数。

1.4 数据处理

试验数据利用Excel 2003软件对数据进行统计分析并制图，采用SPSS 13.0软件进行方差分析，Duncan检验法进行多重比较及差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同浓度的锌、锰、铜溶液对青稞种子开始萌发时间及发芽数的影响

从图1可知，青稞种子开始萌发时间及发芽数对不同浓度微量元素的响应不同。随着Zn2＋溶液浓度的升高，青稞种子开始萌发天数表现为先缩短后延长的变化趋势，当处理浓度为0.2 g／L时，开始萌发的时间为2.67 d，比CK早萌发1 d，开始发芽数随着Zn2＋溶液浓度的升高呈现双峰曲线，在浓度为0.2 g／L时，开始发芽粒数最多为9粒，比CK多0.67粒，除0.6 g／L Zn2＋溶液浸种与CK差异不显著外，其余各处理之间差异达到显著水平（P＜0.05）。当Mn2＋浓度为0.4 g／L时，开始萌发时间为3.33 d，比CK提前0.34 d萌发，发芽种子数最多为9.33粒，比CK多萌发1粒，促进作用明显。随着Cu2＋溶液浓度的升高，青稞种子的发芽时间逐渐延迟，发芽数也逐渐减少。说明微量元素锌和锰对青稞种子的萌发起着一定的促进作用，而铜对青稞种子的萌发具有一定的抑制作用。

2.2 不同浓度的锌、锰、铜溶液对青稞种子发芽率的影响

由图2可知，青稞种子发芽率对不同浓度的微量元素锌、锰、铜的响应各有差异。具体表现为：不同浓度的Zn2＋溶液处理的种子随着溶液浓度的升高，其发芽率逐渐降低，整体呈现出低促高抑的现象，当浓度为0.2 g／L时，发芽率最高为86%，比CK高21.33个百分点，差异达到极显著水平（P＜0.01）。随着Mn2＋溶液浓度的升高，青稞种子的发芽率呈现出先升高后降低的趋势，当 Mn2＋浓度为0.4 g／L时，发芽率最高为75.33%，比CK高10.66个百分点，各处理之间差异显著（P＜0.05），且 Mn2＋浓度为 0.4 g／L 和 0.6 g／L时与CK之间达到差异极显著（P＜0.01）。不同浓度的Cu2＋溶液浸种的青稞种子发芽率呈现降低趋势，且浓度越低发芽率越低。这说明微量元素锌和锰对青稞种子的发芽起促进作用，锌元素呈现出低促高抑现象；锰元素在一定的浓度范围内呈现出促进作用，锰浓度超过适宜浓度时变为抑制作用，铜对青稞种子的发芽表现出抑制作用。

图1 不同浓度的锌、锰、铜溶液对青稞种子开始萌发时间及发芽数的影响

图2 不同浓度的锌、锰、铜溶液对青稞种子发芽率的影响

2.3 不同浓度的锌、锰、铜溶液对青稞种子发芽势的影响

由图3可知，青稞种子发芽势对不同浓度的锌、锰、铜离子溶液的响应各不相同。经Zn2＋溶液处理的青稞种子，除Zn2＋溶液浓度为1.0 g／L时的发芽势低于CK外，其他各处理与CK相比差异显著（P＜0.05），且当Zn2＋浓度为0.2 g／L时青稞种子的发芽势最高为78.67%，比 CK显著（P＜0.05）高21.34个百分点，Zn2＋浓度为0.4 g／L时青稞种子的发芽势最高为76.00%，与CK相比增加18.67个百分点。随着Mn2＋溶液浓度的升高，青稞种子的发芽势呈现出双峰趋势，第一个峰出现在Mn2＋浓度为0.4 g／L，青稞种子的发芽势为65.33%，与CK相比高8个百分点，第二个峰出现在Mn2＋浓度为0.8 g／L，青稞种子的发芽势为62%，各个处理与 CK差异显著（P＜0.05）。用Cu2＋溶液处理的青稞种子，发芽势随着Cu2＋溶液浓度的升高表现出明显的抑制作用，浓度越高抑制作用越强，当浓度为1.0 g／L时抑制作用最强。

图3 不同浓度的锌、锰、铜溶液对青稞种子发芽势的影响

2.4 不同浓度的锌、锰、铜溶液对青稞种子活力指数的影响

从图4可知，不同浓度梯度的微量元素对青稞种子活力指数的影响存在一定的差异。具体表现为：当Zn2＋溶液浓度为0.2 g／L时，青稞种子活力指数最高为16.37，明显比CK高5.65，除0.4 g／L浸种的青稞种子与CK相比差异不显著外，其他处理与CK之间均达到差异显著。用不同浓度的Mn2＋溶液处理的青稞种子活力指数均高于CK，且当浓度为0.2 g／L时，活力指数最高为14.54，比CK高3.82。经 Cu2＋溶液处理的青稞种子的活力指数均低于对照，且浓度越高，种子活力指数越低。这说明微量元素锌和锰对青稞种子的新陈代谢有着一定的促进作用，而铜则表现出抑制作用，且0.2 g／L Zn2＋溶液浸种的青稞种子新陈代谢最强，超过此浓度梯度处理的青稞种子的活力指数逐步降低，0.4 g／L Mn2＋溶液浸种的青稞种子新陈代谢次之。

图4 不同浓度的锌、锰、铜溶液对青稞种子活力指数的影响

3 小结与讨论

种子活力指数代表着该种子进行新陈代谢的强弱，活力指数越大说明种子进行新陈代谢的强度越大。种子萌发开始时间和种子萌芽率是衡量该种子播种的质量和种子发芽活性大小的重要指标。萌发开始时间早，种子活性和发芽率就越高。种子越有活力，就越有利于该作物萌发。

本试验结果表明，不同浓度的锌、锰、铜溶液对青稞种子的萌发具有一定的促进和抑制作用，用0.2 g／L Zn2＋溶液处理的青稞种子开始萌发时间缩短、发芽数增多，发芽率、发芽势和种子活力指数均明显高于CK，当超过此浓度时，其发芽率、发芽势和种子活力指数逐渐降低，当Zn2＋溶液浓度超过0.8 g／L时，青稞种子的发芽率、发芽势和种子活力指数均低于CK，说明较低浓度的Zn2＋溶液对青稞种子的萌发具有促进作用，而较高浓度的溶液对青稞种子的萌发具有抑制作用，这与李灵芝等［12］的研究结果基本一致。浓度为0.4 g／L的Mn2＋溶液对青稞种子的开始萌发时间、发芽率、发芽势和活力指数有明显的促进作用。而不同浓度的铜离子溶液对青稞种子的萌发具有一定的抑制作用。 因此，经 0.2 g／L Zn2＋溶液和 0.4 g／L Mn2＋溶液能缩短种子的开始萌发时间，提高其发芽率、发芽势和种子活力指数，这与庄志坤等［5］的研究结论一致。除此试验设计的因子外，锌、锰、铜溶液对青稞幼苗生长及生理特性的影响机制将是后期研究的重点。

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