硫酸铜拌种对小麦幼苗生长发育的影响

胡兆平+马存金+任士伟

摘要：采用盆栽的方法，研究硫酸铜不同浓度拌种对小麦根系和地上部生长发育的影响。以鲁麦18为试验材料，设置硫酸铜不同浓度拌种，硫酸铜浓度分别为0、0.125、0.250、0.500、1.000、2.000、4.000 g/kg，整盆取样并进行不同指标测定。结果表明，在试验处理浓度范围内，硫酸铜拌种促进了小麦生长发育，随着硫酸铜拌种浓度升高，小麦生长指标出苗率、发芽指数、株高、各器官干物质积累量、根系形态指标、根系生理活性指标均呈先升高后下降的趋势，其中以0.500 g/kg浓度处理效果最好；当拌种浓度达到2.000 g/kg及以上时各指标均低于对照，表明高浓度硫酸铜拌种对小麦的生长发育产生抑制作用。综上所述，在0～1.000 g/kg浓度范围内，硫酸铜拌种促进了小麦的生长发育，其中以 0.500 g/kg 浓度处理效果最好，≥2.000 g/kg后对小麦的生长发育产生抑制作用。

关键词：小麦；硫酸铜；拌种；幼苗；根系；地上部

中图分类号： S512.106 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2017）01-0073-03

铜是植物生长所必需的微量营养元素，对植物生长有着重要的作用[1]，同时也是植物体内多种酶成分之一，对作物正常生理代谢有着重要的意义[2]。小麦属于对铜特别敏感的作物，一旦缺铜将会导致小麦新生叶失绿，叶尖发白卷曲，叶片上出现坏死斑点，进而枯萎死亡，繁殖器官发育受阻，严重影响产量[3]。同时，铜作为杀菌剂还可预防多种真菌和部分细菌引起的病害，促进作物健康出苗，并且对人畜比较安全，至今仍然在世界大部分地区大量使用[4]。铜肥主要作为播种前拌种或基肥施用，以促进小麦生育前期的生长和吸收[5]，研究表明，小麦经硫酸铜拌种后，种子发芽率[6]、根系生物量和根系长度明显提高[7]，抗寒性和抗病性增强，且小麦的产量、品质明显升高[8-9]。因此，正确施用铜肥能促进作物生长，提高作物产量，改善农产品品质和减轻作物病虫害[10]。

铜肥在提高作物产量和改进产品品质方面有显著效果[8-10]，并且具有使用方便、成本低和经济效益大的优点，但铜肥用量应十分谨慎，因为作物需要量少，而铜在土壤中不易淋溶，如使用不当，一旦施肥水平达到致毒水平，就容易使作物受害，给生产带来很大损失[11]。因此，切实掌握铜肥的性质及施用技术具有非常重要的意义。前人对硫酸铜的研究多集中在底施、喷施或作为杀菌剂的应用上[12-13]，而对于硫酸铜在小麦拌种上的应用与研究较少，因此，本研究通过设置硫酸铜不同浓度拌种，研究其对小麦根系及地上部生长发育的影响，以期为硫酸铜在小麦拌种上的应用提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2015年4月在金正大生态工程集团股份有限公司国家缓控释肥工程技术研发中心温室中进行。供试作物为鲁麦18种子；试验用铜元素为五水硫酸铜，铜含量256%，天津博迪化工股份有限公司；土壤为临沭县当地土壤，土壤有机质含量11.15 g/kg、全氮含量0.68 g/kg、碱解氮含量 55.25 mg/kg、速效磷含量25.32 mg/kg、速效钾含量 101.20 mg/kg，pH值6.35。

1.2 试验设计

试验以盆栽的方式进行，共设7个处理，即设置硫酸铜不同浓度拌种，硫酸铜浓度分别为0、0.125、0.250、0.500、1.000、2.000、4.000 g/kg，每处理重复4次。每盆体积为 43 dm3，装土5 kg，将拌种完的小麦种子阴干后分别播种于盆中，每盆播种30粒颗粒饱满种子，覆土0.5 kg（约2.0 cm），播种后浇足等量水，期间注意浇水与观察记录，整盆收获并进行不同指标测量。

取样时将地上部取下后进行根系取样，并将地上部与根系分开。根系取样采用整盆取样法，将土壤全部倒出后，装入40目网袋，低压水冲洗根系，剔除杂质，迅速吸干根系样品表面水分，测定不同土层根系氯化三苯基四氮唑（TTC）还原强度、吸收面积及活跃吸收面积，测定根系形态指标（根长、根表面积、根尖数、根系体积等），不同指标测定完成后置于 80 ℃ 烘箱中烘干并称质量。

1.3 测定项目与方法

发芽期间逐日记载发芽粒数，计算发芽率和发芽指数：发芽率=正常发芽种子数/供试种子总数×100%；发芽指数（GI）=∑（Gt/Dt），式中：Dt为发芽日数；Gt为与Dt相对应的每天发芽种子数。

根系鲜质量及干质量测定采用称量法；根系体积测定采用排水法；选取粗细混匀的根系，采用氯化三苯基四氮唑（TTC）还原法测定根系活力，根系TTC 还原总量（mg/h）=根系TTC还原强度[TTC μg/（g·h），鲜根]× 根系鲜质量（g）/1 000；采用亚甲基蓝吸附法测定根系总吸收面积及活跃吸收面积；把待測样品均匀平铺于储水玻璃槽中，使样品漂浮在水面上，用EPSON根系扫描仪扫描各处理根系图片并分析，测定根系长度（m）、根表面积（m2）、根系体积（cm3）、根尖数等指标，再计算出单位土体内的根长密度（m/dm3）、根表面积（m2/dm3）。

器官干物质测定：将地上部与根系分开，105 ℃杀青 30 min 后80 ℃烘干并称质量，计算地上部和根系干物质积累量。

1.4 数据分析

数据采用 SPSS 19.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理小麦出苗性状

从表1可以看出，随着硫酸铜拌种浓度升高，小麦出苗率、发芽指数、株高均呈现先增加后降低趋势，均于硫酸铜拌种量为0.500 g/kg处理达到最大值，且与其他处理（除 0.250 g/kg 处理出苗率）间差异显著。在0～1.000 g/kg拌种浓度范围内，硫酸铜拌种有利于小麦的出苗，但当拌种浓度达到2.000 g/kg及以上时各指标均低于对照，表明高浓度硫酸铜拌种对小麦出苗有抑制作用。

2.2 不同处理小麦干物质积累与分配

2.2.1 不同处理小麦干物质积累 从表2可以看出，在试验处理浓度范围内，小麦地上部、根系及总干质量均呈现先升高后降低的趋势，硫酸酮接种量0.500 g/kg处理达到最大。硫酸铜浓度在0～1.000 g/kg，拌种有利于小麦的干物质积累，当拌种浓度达到2.000 g/kg及以上时干物质积累均低于对照，表明高浓度硫酸铜拌种对小麦的干物质积累有抑制作用，不利于小麦的生长。

2.2.2 不同处理小麦干物质分配 从表3可以看出，不同处理小麦干物质分配，在试验处理浓度范围内，小麦根系占总干质量的比例呈现先升高后降低的趋势，硫酸铜拌种量 0.500 g/kg 处理根系干质量、根冠比达到最大。硫酸铜低浓度0～1.000 g/kg拌种情况下，有利于小麦根系的发育，当拌种浓度达到2.000 g/kg及以上时根系干质量所占比例及根冠比均低于对照，表明硫酸铜高浓度拌种对根系的作用大于地上部，对根系的抑制作用较强，不利于根系的生长发育。

2.3 不同处理小麦根系

2.3.1 不同处理小麦根系形态 从表4可以看出，随着硫酸铜拌种浓度升高，小麦根长密度、根表面积、根系体积、根尖数均呈现先升高后降低的趋势，硫酸铜拌种量0.500 g/kg处理达到最大。在0～1.000 g/kg浓度范围内，硫酸铜拌种有利于小麦根系的发育，表现为根长密度、根表面积、根系体积较大，根尖数增多；当拌种浓度达到2.000 g/kg及以上时根系各形态指标均低于对照，表明硫酸铜拌种浓度≥2.000 g/kg后对小麦根系产生抑制作用，不利于小麦根系的建成。

2.3.2 不同处理小麦根系生理活性 根系 TTC还原强度、TTC还原总量、吸收面积、活跃吸收面积都是反映根系吸收性能的重要指标，根系TTC还原总量是根系活性与根系数量相结合的指标，而根系吸收面积及活跃吸收面积表示根系把吸附在表面的物质转移到细胞内部的情况，可反映养分的吸收转运能力，这些指标可更好地反映整个根系的性能[14-15]。从表5可以看出，随着硫酸铜拌种浓度升高，小麦根系TTC还原强度、还原量、吸收面积、活跃吸收面积均呈现先升高后降低的趋势，硫酸酮拌种量0.500 g/kg处理达到最大，之后迅速下降。在0～1.000 g/kg拌种浓度范围内，硫酸铜拌种有利于小麦根系活力的提升，表现为根系TTC还原强度、还原量较高，吸收面积、活跃吸收面积较大；当拌种浓度达到 2.000 g/kg 及以上时根系各生理活性指标均低于对照，表明硫酸铜拌种浓度超过2.000 g/kg后对小麦根系活性产生抑制作用，根系活力下降，不利于小麦强大根系的建成。

3 结论与讨论

铜可以调控植物的生长发育[16]，王斌等发现，一定浓度的铜肥对作物的生理代谢有促进作用，高浓度铜会破坏植物代谢中重要的酶，使植物生长受阻[17]。有研究表明，硫酸铜拌种可明显提高小麦种子发芽率[6]，促进苗期生长，增加植株对铜的吸收，且能增加小麦植株叶绿素含量[18-19]，提高光合速率，增加产量[20-21]。本研究结果，硫酸铜拌种量在0～1.000 g/kg范围内促进了小麦的出苗和生长发育，与前人研究结果一致。在本试验处理浓度范围内，随着硫酸铜拌种浓度升高，小麦出苗率、发芽指数、株高、各器官干物质积累量、根冠比均呈先升高后降低的趋势，硫酸铜拌种量 0.500 g/kg 处理时各指标达到最高；当拌种浓度达到2000 g/kg及以上时各指标均低于对照。表明硫酸铜在低浓度下拌种有利于小麦出苗和生长发育，高浓度拌种对小麦的出苗、地上部、根系生长发育产生抑制作用，且对根系的抑制作用更大。

根系是吸收水分养分、合成生理活性物质、促进地上部良好生长的重要器官，根系发达及高活力持续期长是植株生长发育、作物光合产物合成与运转分配、养分吸收利用的重要保证[22-23]。根系作用大小取决于根系生物量、生理特性及其空间分布[14-15]。研究发现，低浓度铜可提高根系生物量、根长、根系活力[24]；高浓度铜处理小麦胚根、次生根条数减少，总根长度、胚芽长度缩短，根体积、根干质量也较对照减少，根系活性呈下降趋势[25]。同时有研究表明，铜拌种促进小麦根系发育，初生根与次生根条数明显增加，植株养分状况改善，产量得到提高[19]。本研究结果表明，硫酸酮拌种量在0～1.000 g/kg 浓度范围内，促进了小麦根系的发育，随着硫酸铜拌种浓度增加，小麦根系的形态指标和生理活性指标均呈先升高后降低的趋势，硫酸铜拌种量0.500 g/kg浓度处理时根系各指标达到最大值，表现为根长密度、根表面积、根系体积较大，根尖数增多，根系生理活性增强；当拌种浓度达到2000 g/kg及以上时根系各指标均低于对照，表明硫酸铜低浓度拌种促进小麦根系的发育，高浓度拌种对小麦根系的形态及生理活性产生抑制作用。

綜上所述，硫酸铜在低浓度范围内拌种促进了小麦的生长发育，硫酸铜拌种用量以0.500 g/kg效果最佳，≥2.000 g/kg 后对小麦的生长发育产生抑制作用，因此，在实际生产应用铜肥拌种应合理掌握用量。

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