绿豆专用型种衣剂包衣对绿豆形态指标与光合特性的影响

梁喜龙,李海龙,陈雨洁,鞠世杰,方淑梅

(黑龙江八一农垦大学,黑龙江 大庆 163319)

绿豆作为一种对土壤要求较低的作物，具有抗逆、耐瘠薄、生育期短、适应性强等优点，同时由于其自身具有固氮作用，在北方地区具有较大的栽培面积[1-5]。据统计，仅2017年，黑龙江省杂粮种植面积就为46.67万公顷，其中近一半为杂豆，今后随着种植产业结构的调整，绿豆的种植面积还会大幅度增加[6-7]。虽然绿豆具备诸多优点，但在北方地区大面积种植仍有许多障碍难以克服。首先，绿豆种植通常在第一年病害发生较轻，产量高、品质好，但随着绿豆种植年份的增加，病虫害不断加剧，主要包括根腐病、叶斑病和蚜虫等。已有研究表明，多年连作后病原菌累积是绿豆减产的一个重要原因。同时绿豆连作易导致土壤中单一营养元素的过度消耗。然而从植物营养学的角度分析，农作物在进行干物质积累的过程，需要从土壤中吸收多种营养元素，缺一不可。

种衣剂是将一种或多种活性成分(如杀虫剂、杀菌剂、微生物、营养元素、植物生长调节剂等)与粘合剂和着色剂结合并应用于种子表面的组合物[8]。其在种子消毒、缓释药肥、防治病虫鼠害、提高作物抗逆性和降低环境污染等方面均发挥着重要作用[9-11]。种衣剂研制之初主要是针对棉花种子，后经过不断发展，现已在水稻[12]、大豆[13]、小麦[14]、玉米[15]、花生[16]等其它农作物种子上广泛应用，并取得了颇为显著的经济、社会及生态效益。在北方的绿豆主产区，农民大多利用大豆种衣剂来替代绿豆种衣剂，但由于绿豆种子粒径与特性及生长发育的差异性，很难利用大豆种衣剂直接代替[17]；另外绿豆多用于保健及养生食品生产中，无毒无残留至关重要[18]。基于上述问题，全面开发具有调控生长、激发抗逆潜能、补充营养、防病防虫等作用的低毒型绿豆专用种衣剂就成为关注的重点。本研究将针对研制的绿豆专用型种衣剂，测定种子包衣处理后幼苗的形态指标与光合特性，以期为在绿豆栽培生产中应用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试绿豆品种为绿丰2号(由国家杂粮工程技术研究中心提供)；供试药剂为绿豆专用型种衣剂(主要含植物生长调节剂、中草药浸出液及营养元素等)，由黑龙江八一农垦大学化控研究室提供；大豆常规种衣剂为克·戊·三唑酮，由齐齐哈尔盛泽农药有限公司提供；微生物种衣剂为金巧伴(大豆伴种旺)，由哈尔滨沃必富生物科技有限公司生产；试验地点为黑龙江八一农垦大学农学院日光温室。

1.2 试验设计与指标测定

2018年9月，在前期试验的基础上，将所有筛选好的活性组分(烯效唑100 mg·L-1、生根剂50 mg·L-1)、营养元素(氮、磷、钾、硼、锌、镁、铜及钼等)组合17.85 g·L-1、中草药(百部及虎杖)浸出液100 mg·L-1、壳聚糖4 g·L-1混合制成种衣剂成品，此时的活性成分含量均计为100%，然后以各活性成分用量分别为50%(Z1)、75%(Z2)、100%(Z3)、125%(Z4)、150%(Z5)作为处理组，同时选取市场上销售的大豆常规种衣剂(CKl)和微生物种衣剂(CKW)对绿豆种子进行包衣处理作为阳性对照，另外以未进行种衣剂处理的种子作为空白对照(CK0)。试验以盆栽(盆21 cm×10 cm)方式进行。首先在每盆内加入五分之四体积的有机黑土，等量水浇透，然后在土表面均匀播种10粒(经过精选)，再等体积覆盖2cm厚的土层放置室内，其余管理同大田，试验设3次重复。

45 d后随机取样15株测定形态指标与光合指标。形态指标包括株高、茎粗、根长、侧根数及干物质量，其中干物质量为5株测量值。光合指标包括叶绿素a含量、叶绿素b含量、总叶绿素含量、净光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度。其中叶绿素含量的测定采用丙酮与乙醇(1∶1)浸提比色法，而其它光合指标的测定则采用便携式光合测定仪(Li-6400，USA)进行。

1.3 数据处理与统计分析

采用Microsoft Excel 2007软件对数据进行计算与处理，采用DPS v9.50软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 绿豆专用型种衣剂包衣处理对绿豆苗期形态建成的影响

从表1可以看出，各处理中CKW的株高为最高，且显著高于其它处理13.16%～31.16%。与CK0相比，不同浓度的绿豆专用种衣剂可以有效降低绿豆幼苗的株高，且随着浓度的增加株高降低，在Z5处理时株高达到最低，并极显著低于除Z4外的处理。常规种衣剂CKl在控制绿豆株高方面的效果虽不及Z4和Z5，但却低于CK0、CKW、Z1和Z2，并与CK0、CKW、Z1之间呈显著性差异。绿豆茎粗变化趋势与株高相反，随着绿豆专用种衣剂浓度增加，绿豆幼苗的茎粗增大，在Z5处理时达到最大，且显著高于CK0、CKW、CK1、Z1和Z2，但与Z3和Z4之间差异不显著。绿豆幼苗根长则随着专用型种衣剂包衣浓度升高呈先升后降趋势，Z3处理时绿豆幼苗根长达到峰值，且极显著高于CK0(40.62%)、CKW(37.74%)、CK1(16.87%)、Z1(27.57%)、Z2(10.29%)和Z5(23.99%)。而常规种衣剂处理在促进根长方面虽低于Z3和Z4，但高于CK0、CKW、Z1、Z2和Z5，并显著高于CK0、CKW和Z1。同样绿豆幼苗侧根数与根长的变化趋势基本一致。对于地上部干重，绿豆专用种衣剂的5个处理中，主要表现为随着种衣剂有效成分的增加，地上部干重下降，但Z1～Z4处理与CKl差异不显著，并且除Z1外均与CKW达到差异显著水平；而对于地下部干重最大的Z4处理显著高于处理Z1、Z2、Z5及各类型对照，并呈显著性差异水平，而与Z3之间差异不显著。综上所述，Z3与Z4处理具有降低株高，增加茎粗、根长和地下干物质积累的作用，其中部分指标优于各类型对照。

2.2 绿豆专用型种衣剂包衣处理对绿豆苗期叶绿素含量的影响

种衣剂包衣处理后苗期绿豆叶绿素a的含量随着绿豆专用型种衣剂浓度的增加而增大(表2)，Z5处理最高(1.15 mg·g-1)，其次为Z4处理(1.14 mg·g-1)，二者均显著高于CK0、CKW、CKl、Z1和Z2。CKW处理叶绿素a含量仅高于CK0，但未达到差异显著性水平。种衣剂包衣处理苗期绿豆叶绿素b含量与叶素绿a变化趋势基本相同。而对于总叶绿素含量，Z3(1.60 mg·g-1)、Z4(1.67 mg·g-1)和Z5(1.68 mg·g-1)处理间差异不显著，但显著高于其它各处理和对照。说明适宜浓度的绿豆专用型种衣剂包衣处理能显著提高绿豆幼苗的叶绿素含量。

2.3 绿豆专用型种衣剂包衣处理对绿豆苗期净光合速率的影响

由图1可知，Z5处理净光合速率最高，其高出CK0、CK1、CKW、Z1和Z2 41.75%、20.24%、35.80%、27.65%和11.45%，且与CK0、CKW、CK1及Z1达到差异极显著水平，但Z5与处理Z3和Z4差异均不显著。除CK1、CKW和Z1外其它剂量种衣剂处理的净光合速率均显著高于CK0，其中处理Z2、Z3、Z4和Z5与CK0呈极显著差异。

表1 绿豆专用型种衣剂包衣处理对绿豆苗期形态建成的影响

注：不同大小写字母分别表示处理间差异达P<0.01和P<0.05显著水平，下同。

Note: Different captial and lowercase letters indicateP<0.01 orP<0.05 significant difference among treatments respectively, the same below.

表2 绿豆专用型种衣剂包衣处理对绿豆苗期叶绿素含量的影响

图1 绿豆专用型种衣剂包衣处理对绿豆苗期净光合速率的影响Fig.1 Effect of mung bean-specific seed coating agent on net photosynthetic rate of mung bean seedling

2.4 绿豆专用型种衣剂包衣处理对绿豆苗期气孔导度的影响

从图2可以看出，专用型种衣剂的5个剂量处理中，气孔导度随着种衣剂有效成分的提高表现出先增后降趋势，并在Z3时达到最高。Z3与Z1及Z2之间存在显著性差异，而Z3与Z4及Z5之间则差异不显著。处理Z3、Z4和Z5与CK0及CKW呈显著或极显著差异，Z3与CKl相比高出46.97%，也达到显著水平。

2.5 绿豆专用型种衣剂包衣处理对绿豆苗期胞间CO2浓度的影响

试验结果如图3所示，在绿豆专用型种衣剂的5个剂量处理中，胞间CO2浓度的变化趋势表现为随着种衣剂活性成分浓度的增加，胞间CO2浓度先降低后升高，在Z1处理时胞间CO2浓度达到最高，Z3处理达到最低。同时从图3中可以看出，Z3处理胞间CO2浓度显著低于CK0、CK1、CKW、Z1、Z2和Z5，且与它们差异极显著，但与Z4差异不显著。

3 讨论与结论

新型绿豆专用种衣剂可以有效降低绿豆株高，增加茎粗、根长以及侧根数，调控绿豆苗期植株形态；同时能有效增加叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素含量，提高气孔导度和净光合速率，进而促进前期地下干物质的积累，并缓冲由株高降低引起的地上干物质积累降低量，这与该领域前人的研究结果基本一致[19-21]。

图3 绿豆专用型种衣剂包衣处理对绿豆苗期胞间CO2浓度的影响Fig.3 Effect of mung bean-specific seed coating agent on intercellular CO2 concentration of mung bean seedling

叶绿素含量在一定程度能上反映出绿色植物转换能量、固化物质的能力[22]。本研究表明，随着种衣剂浓度的增大，绿豆苗期叶绿素含量增大，但Z4与Z5之间相差较小，且未达到显著性水平，表明超过一定限度则绿豆幼苗的叶绿素含量增加幅度降低。

净光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度是衡量作物光合性能的几个重要指标[23]。本研究表明，随着绿豆专用型种衣剂浓度的增大，绿豆苗期叶片净光合速率和气孔导度显著上升，且二者呈正相关性。进一步分析发现其可能与专用型绿豆种衣剂活性成分中含有烯效唑与生根剂有关。杨文钰等[24]研究表明烯效唑干拌种可以有效提高小麦旗叶后期光合速率，同时各器官中14C同化物分配比例也获得了调整。张洪鹏等[22]研究表明，叶面喷施烯效唑可以有效缓解大豆因淹水所造成的不利影响，同时还可以提高大豆叶片的光合特性[22]。可见烯效唑对提高植物的光合作用具有重要意义。

种衣剂技术是实现栽培管理轻型化及农业生产节支增收的重要途径[25]。目前的种衣剂在病虫害防治方面主要以添加化学农药为主，而本研究中使用的绿豆专用种衣剂则以添加中草药浸出液为主，且通过本研究发现，其浸出液并未影响其它活性成分对绿豆生长与光合特性的调控作用，因此今后有必要在田间进一步开展绿豆专用种衣剂的防病防虫效果研究，这对当前适应农产品提倡“减肥减药”需求具有积极意义。