调理剂对小麦抗旱性的生理效应

顾大路， 钱新民， 吴雪芬， 孙爱侠， 杜小凤， 杨文飞， 吴传万， 施洪泉， 王伟中

(江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所，江苏淮安 223001)

随着温室效应不断增加，全球气候变暖，干旱、高温等农业气象灾害频发，特别在冬季、春季易发生旱情，造成小麦生长发育与生理活动异常，严重影响小麦正常生长发育，导致产量大幅下降，品质降低，影响小麦种植效益。广大农业科技工作者通过肥水管理等栽培措施来提高小麦抗旱性，减轻旱情对小麦生产的影响，取得了一定进展，但是在小麦生产上应用还具有一定局限性，如冬春季的沟渠中没有水，浇灌有一定难度。抽取地下水进行浇灌又会增加小麦生产成本和降低地下水位。通过合理的调理剂提高小麦抗旱性，预防或减轻旱情对小麦的危害具有一定现实意义。通过在小麦越冬期、返青期和开花期喷施粒宝宝(新型氨基酸水溶肥料)和黄腐酸，研究不同调理剂对小麦形态特征和生理特性的影响，以便为小麦抗干旱逆境栽培调控提供产品支持、理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试小麦品种为淮麦33(江苏天丰种业生产)。

供试药剂为粒宝宝(淮安飞龙农业科技发展公司生产并提供，主要成分为氨基酸和脱落酸)、黄腐酸(国药集团化学试剂有限公司)。

1.2 试验设计

田间试验设置粒宝宝、黄腐酸及对照3个处理：处理1，粒宝宝叶面喷施浓度为200倍液；处理2，黄腐酸100 mg/L；处理3(对照)，喷等量清水。分3个时期进行处理：越冬期(2016年12月15日)、返青期(2017年3月2日)、开花期(2017年5月2日)喷施1次。每个处理重复3次，试验采用随机区组设计进行排列，每个小区面积为12 m2(3 m×4 m)。

1.3 试验田情况

试验于2016—2017年在江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所现代农业高新科技园区内进行，前茬大豆，土壤为壤土，肥力中等。2016年10月24日播种小麦，行距20 cm，播深 4～5 cm，3叶期定苗250株/m2，施纯氮180 kg/hm2、P2O5165 kg/hm2、K2O 105 kg/hm2，氮肥、磷肥、钾肥分别为尿素、过磷酸钙和氯化钾，均底施，在小麦播种后出苗前浇1次透水，保证出苗齐全。在小麦整个生育期内，小区用铁支架四周固定，上面可覆盖塑料薄膜并在小区四周挖50 cm深沟，降雨时覆膜防止雨水影响，雨后揭去薄膜。只在小麦破口期(2017年4月24日)各处理小区用水管浇透水1次，保证小麦后期正常生长，小麦其他栽培管理措施同大田生产。

1.4 测定项目及方法

按照处理要求在各个生育期进行药剂处理后，分别在返青期、拔节期和灌浆期各处理随机取样50株小麦剑叶测定各项指标，最后对所有数据进行处理并利用Excel软件对相关指标进行统计分析。(1)叶绿素含量的测定：用80%丙酮提取，在UV-21型分光光度计上进行测定[1]。(2)叶片相对含水量的测定[2]：剪取小麦剑叶称鲜质量(初始鲜质量)后迅速将剪口处插入蒸馏水中浸泡2 h后取出，擦掉叶片表面多余水分并称取饱和鲜质量。经105 ℃ 30 min 杀青后，75 ℃下烘干至恒质量，称质量(干质量)并计算叶片相对含水量：叶片相对含水量=(初始鲜质量-干质量)/(饱和鲜质量-干质量)×100%。(3)脯氨酸含量的测定：采用磺基水杨酸提取比色法测定[3]。(4)超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定：采用氮蓝四唑(NBT)法测定[4]。(5)丙二醛(MDA)含量的测定：采用硫代巴比妥酸法测定[5]。

2 结果与分析

2.1 调理剂不同时期处理对小麦剑叶相对含水量的影响

植物叶片含水量及水分组成之间的变化是反映植物抗旱能力的重要指标，植物叶片含水量越高，表明它的抗旱能力越强。由表1可知，随着小麦生育时期的推进，小麦叶片相对含水量呈现“低—高—低”的变化趋势，说明在小麦返青拔节期对水分的需求十分明显，此时若遇到干旱会严重影响小麦的生长发育，尤其是影响小麦穗分化进程和小花数。经过粒宝宝、黄腐酸处理的小麦相对含水量在各生育期都较对照组均有明显提高，说明在小麦上喷施粒宝宝和黄腐酸，可以提高小麦的水分吸收和减少损失的能力，更重要的是使小麦具有很强的忍耐脱水的能力。经方差分析，在返青期粒宝宝处理与对照相比达显著水平，其他时期处理与对照未达显著水平；而黄腐酸虽也可以调高小麦叶片中的含水量，但与对照之间的差异没有达显著差异水平。其中粒宝宝在返青期、拔节期和灌浆期小麦叶片相对含水量较对照分别提高1.94%、6.96%和 4.02%，而返青期喷施效果显著，并明显好于黄腐酸。由此可见，喷施粒宝宝对小麦叶片保水能力、抗旱能力的效果比黄腐酸处理明显。

表1 不同调理剂在不同时期处理对小麦剑叶相对含水量的影响 %

注：同列数据后标有不同小写、大写字母表示差异显著(P<0.05)、极显著(P<0.01)。下同。

2.2 调理剂在不同时期处理对小麦剑叶叶绿素含量的影响

在光合作用过程中，叶绿素可以传递电子，是重要的参与者，对光合作用的正常进行起着决定作用[6]。植物体可以合成叶绿素，所以叶绿素含量可以反映出植物生理活动是否正常，在干旱等其他逆境下叶绿素会逐渐分解，因此植物叶片中叶绿素含量也是判断植物抗旱能力的一项指标。由表2可以看出，在越冬期、返青期和开花期喷施粒宝宝、黄腐酸都提高了小麦叶片叶绿素含量，喷施粒宝宝的效果比黄腐酸好，特别是在小麦返青期使用显著提高了叶片叶绿素含量，比对照增加了9.83%；在小麦的越冬期和开花期，粒宝宝和黄腐酸处理与对照之间没有达显著差异水平。可见，从处理时期来看，在小麦的返青期进行调理剂处理提高小麦叶片中叶绿素含量优于小麦越冬期和开花期；从调理剂处理效果来看，在返青期喷施粒宝宝和黄腐酸都可以增加小麦剑叶中叶绿素的含量，增强光合作用，延缓叶片衰老，但是相对而言，在小麦返青期喷施粒宝宝的效果好于黄腐酸。

表2 调理剂在不同时期处理对小麦剑叶叶绿素含量的影响

2.3 调理剂在不同时期处理对小麦剑叶脯氨酸含量的影响

脯氨酸是植物体内最有效的一种亲和性渗透调节物质，具有很强的水溶性，它的增加有助于植物细胞和组织的持水和防止脱水[7]。由表3可知，随着小麦生育的进程，叶片内脯氨酸含量逐渐增加，说明随着小麦生长发育进程的推进，小麦的保持水分的能力逐渐增强，抗旱能力也逐渐增强。在小麦上喷施粒宝宝和黄腐酸都能提高小麦叶片中的脯氨酸含量，提高小麦的抗寒能力，而喷施粒宝宝的小麦叶片中脯氨酸的含量明显高于黄腐酸处理的小麦。经方差分析，在小麦的返青期进行粒宝宝处理的效果与对照相比达显著差异水平；而在小麦的越冬期和开花期，粒宝宝和黄腐酸处理的小麦叶片中的脯氨酸含量虽有增加，但没有达显著差异水平。从小麦生育期来看，在小麦返青期喷施粒宝宝显著提高了脯氨酸含量，明显高于越冬期和开花期，比对照增加7.87%，增强了抗干旱能力。

表3 调理剂在不同时期处理对小麦剑叶脯氨酸含量的影响

2.4 调理剂在不同时期处理对小麦剑叶超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响

表4 调理剂在不同时期处理对小麦剑叶超氧化物歧化酶活性的影响

2.5 调理剂在不同时期处理对小麦剑叶丙二醛含量的影响

丙二醛是植物在逆境胁迫中产生的大量自由基所造成膜脂过氧化的最终产物，是对细胞有毒性的物质，能够引起细胞膜功能紊乱。丙二醛含量的变化反映着环境胁迫下细胞内氧自由基积累导致的脂膜过氧化程度，而脂膜过氧化程度的改变可反映植物细胞受损伤的程度[9]。通常用它作为膜脂过氧化指标，表示细胞膜脂过氧化程度和植物对干旱逆境条件反应的程度[10]，即丙二醛含量可以反映出植物抗逆性。由表5可知，小麦随着生育进程受到的干旱影响越来越大，叶片中丙二醛的含量逐渐增加。而粒宝宝、黄腐酸处理都降低了叶片中丙二醛含量，特别是在返青期处理，小麦叶片中丙二醛含量比对照降低7.24%，与对照之间的差异达显著水平。说明在小麦的返青期喷施粒宝宝增强了小麦抗逆能力，维护了体内细胞正常生理活力，延缓衰老。

表5 调理剂在不同时期处理对小麦剑叶中丙二醛含量的影响

3 结论与讨论

小麦叶片相对含水量、叶绿素含量、游离脯氨酸含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性与小麦耐旱能力有一定的相关性，这些指标高则表明小麦的抗旱能力就高。试验发现，在不同生育期喷施粒宝宝、黄腐酸的小麦叶片相对含水量、叶绿素含量、游离脯氨酸含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性都有所提高，氨基酸水溶肥料粒宝宝和黄腐酸对小麦具有明显的抗干旱作用。其中，粒宝宝在不同时期处理的效果均明显高于黄腐酸，说明喷施粒宝宝对小麦抗旱能力的提高效果好于黄腐酸。

通过粒宝宝、黄腐酸在小麦生长发育不同阶段进行处理对小麦叶片相对含水量、叶绿素含量、游离脯氨酸含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响比较发现，在小麦的返青期进行处理好于越冬期和开花期。可见，在小麦返青期进行调理剂处理提高抗旱能力的效果最佳。

丙二醛(MDA)是植物膜脂过氧化最重要的产物之一，可通过测定丙二醛的含量了解膜脂过氧化的程度，以此说明植物生物膜受伤害的程度以及植物抗旱性的能力[11]。本试验结果表明，粒宝宝和黄腐酸在小麦不同生长发育阶段进行处理都可以降低丙二醛的含量，说明粒宝宝和黄腐酸都能提高小麦抗旱能力，相对而言，粒宝宝处理降低小麦叶片中丙二醛含量的效果好于黄腐酸。在小麦不同生长发育阶段进行粒宝宝和黄腐酸处理均能降低丙二醛的含量，相对而言，在小麦返青期进行粒宝宝和黄腐酸处理降低丙二醛含量的效果最好，说明小麦返青期利用喷施粒宝宝进行化控调理可以显著预防干旱对小麦生产的危害。