外源硅对花生光合色素、光合能力及根系活力的影响

王宏青

（商丘市乡村产业发展中心，河南商丘 476000）

硅作为植物生长的有益元素，对植物生长发育起着重要作用，它能够促进植株生长健壮，调节植物光合能力和蒸腾特性，增强作物抗倒伏、抗干旱、抗病虫危害的能力[1]。土壤中含有丰富的硅素，但有效硅在土壤中的溶解度较低，这使得能够被植物吸收利用的硅素较少[2]，因此，增施外源硅有利于弥补植株对硅素吸收的不足，从而促进植株的生长发育。唐爱均等[3]研究得出，施用硅肥能够增加番茄产量，提高番茄植株对磷肥的利用率。饶立华等[4]研究得出，施用硅肥能够有效增加水稻叶片的光合能力、提高根系活力，促进碳水化合物的积累。对硅素在花生上的应用主要集中在硅肥施用浓度对花生生长的影响方面，而不同硅素浓度对花生生理特性的影响则比较少。为此，笔者借助盆栽的方式，研究不同浓度的硅素对花生光合色素、光合性能及根系活力的影响，以探讨花生生长过程中适宜的硅素浓度，为硅肥在花生生产栽培上的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试花生品种为“鲁花9 号”，该品种由山东省花生研究所选育。试验用硅肥为九水偏硅酸钠（Na2SiO3·9H2O）。

1.2 试验设计

试验于2022年5月8日至9月15日在商丘市睢阳区花生试验站进行。供试土壤为砂壤土，土壤养分含量如下：速效氮（N）47.13 mg/kg、速效磷（P2O5）35.27 mg/kg、速效钾（K2O）38.64 mg/kg、有机质11.82 mg/kg，pH 7.20。试验设置1个对照（CK），4个处理：S1、S2、S3、S4。其中，CK 为空白，硅肥浓度为0 mmol/L；S1为硅肥浓度为0.15 mmol/L；S2为硅肥浓度为0.95 mmol/L；S3为硅肥浓度为1.75 mmol/L；S4为硅肥浓度为2.55 mmol/L。试验借助盆栽方式进行，将大田土装入高25 cm、宽25 cm的花盆中，每盆播种4 穴，每穴播种2 粒药剂包衣花生种子，播种深度3.5～4.5 cm。每个处理均设置3 次重复，每5 盆记为1 次重复，共计播种60 盆，播种后管理同大田。播后40 d（花针期），按试验设计的浓度对各个处理浇灌硅肥水溶液，每盆1 L，对照浇灌1 L 清水，10～12 d后对花生植株生理指标进行测定。

1.3 测定项目及方法

于晴天上午9：00—10：00，每处理随机选取9 株，每株选3张新展开的功能叶片，用便携式光合仪CIRAS-1测定叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和胞间CO2浓度（Ci）。采取测定光合速率的方法对叶片进行叶绿素含量测定，测定时采用丙酮浸提法[5]。采用CCT法测定花生根系活力[6]。

1.4 数据分析

使用Microsoft Excel 2007 进行数据处理和作图，用SPSS 25.0 软件进行方差齐性检验，采用Duncan's法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 硅素对花生叶片叶绿素含量的影响

由表1 可知，不同浓度的硅肥对花生叶片叶绿素含量的影响存在差异。随着硅肥浓度的增加，花生叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b 和类胡萝卜素呈现先升高后下降的单峰变化规律，这说明硅素能够促进花生叶片光合色素含量的增加，但其对光合色素的促进作用存在一定的阈值，当硅浓度超出这一阈值时反而会对叶绿素含量的增加起抑制作用。在S3处理下，花生叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b 和类胡萝卜素含量最大，较CK 分别增加24.34%、21.82%、23.67%和6.32%，与对照差异显著（P＜0.05）。在S1处理下，花生叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b 和类胡萝卜素各指标虽略高于对照，但与对照差异均不显著，说明低浓度的硅肥对花生叶片叶绿素含量的促进作用不明显。

表1 硅素对花生叶片叶绿素含量的影响单位：（mg·g-1）

2.2 硅浓度对花生叶片光合能力的影响

由表2 可知，不同浓度的硅肥对花生叶片光合能力强弱的影响存在差异。在硅浓度0～1.75 mmol/L 范围内，花生叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率变化规律一致，均随硅肥浓度的增加而升高，且在1.75 mmol/L 时达到最大值，较对照分别增加15.67%、36.85%和16.20%，与对照差异显著（P＜0.05），说明硅肥能够促进花生光合能力的增强。当硅肥浓度达到2.55 mmol/L 时，花生叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率虽仍高于对照，但均低于S3，这表明高浓度的硅肥对花生叶片光合能力的提高有抑制作用。随着硅肥浓度的增加，胞间CO2浓度表现出先降低再升高的变化趋势，与净光合速率、气孔导度和蒸腾速率呈现负相关关系。在S3处理硅浓度1.75 mmol/L 时，花生叶片胞间CO2浓度值最低，较对照降低20.53%，与对照差异显著（P＜0.05）。

表2 硅对花生叶片光合能力的影响

2.3 硅素对花生根系活力的影响

从图1可以看出，在S1处理下，花生根系活力虽略微高于对照CK，但与对照差异不显著（P＞0.05），说明低浓度的硅肥对花生根系活力的影响不显著。S2、S3、S4处理下，花生根系活力均高于对照，与对照差异显著（P＜0.05），且在S3处理下根系活力相对较高，较对照提高12.65%，说明施用硅肥能够显著提高根系活力，促进根系对矿质养分的吸收。S3与S4处理下的根系活力差异不显著（P＞0.05），但S4低于S3，说明高浓度的硅肥不利于花生根系活力的提高。

图1 硅素对花生根系活力的影响

3 讨论与结论

叶绿素和类胡萝卜素是绿色高等植物进行光合作用的主要色素，其含量的变化对叶片的光合效率和叶绿体的发育有重要影响。张丽雅等[7]研究得出，硅肥能够提高勃氏甜龙竹叶片叶绿素含量，且以硅浓度1.0 mmol/L 时值最大。黄秋婵等[8]研究指出，当硅浓度低于130 mg/L 时，硅浓度的增加能够促进水稻叶片叶绿素含量的增加，而当硅浓度高于130 mg/L 时则对叶绿素含量的增加起抑制作用。本试验结果表明，外源硅能促进花生叶片光合色素含量的增加，试验结果与相关研究结论一致，但外源硅素浓度达到2.55 mmol/L时光合色素含量不升反降。其原因可能是硅素可以增加植株对N、Mg2+、P 等元素的吸收，这些元素是叶绿体合成的重要成分，适宜浓度的硅素促进了叶绿体的合成，从而增加光合色素含量，而当外源硅浓度过大时，则会产生较高的渗透胁迫，使细胞受到不同程度的损伤[9]，进而引起花生叶绿体的破坏。

光合作用是植物获取营养物质的基础，光合能力的强弱直接影响作物后期产量的高低。本试验结果表明，增施外源硅能够改善花生叶片光合性能，且在硅浓度1.75 mmol/L 时显著提高了花生叶片净光合速率，这表明硅能够显著改善花叶片光合性能，试验结果与李清芳和马成仓[10]在棉花幼苗上的研究结果一致，这可能是因为硅能够增加植物细胞壁厚度，延缓叶片早衰，同时增加最适叶面积，调整叶片夹角改善冠层结构，从而提高光合速率[11]。

根系是植物吸收矿质养分和水分的主要器官，而根系对矿质养分和水分的吸收能力却受到根系活力的制约，从而影响植株的生长发育进程，因此根系活力常被作为表征根系生命力强弱的重要指标[12]。杨占平等[13]研究认为，施用硅肥能够有效提高冬小麦根系活力。曹逼力等[14]研究得出，硅素的添加能够有效提高干旱胁迫环境下的番茄根系活力。前人研究结果表明，硅对植物根系活力的提高有一定的促进作用。本试验结果表明，适宜浓度的外源硅能够提高花生叶片根系活力，且在1.75 mmol/L 时对根系活力的促进作用显著。这一方面是因为硅能够提高根部的氧化能力，从而提高根系活力；另一方面是硅能够增加根系尖端细胞的黏性和弹性，刺激根系伸长，进一步提高了根系活力[15]。