磷酸二氢钾对提高花生萌发期耐低温胁迫能力的研究

(铁岭市农业科学院， 辽宁 铁岭 112616)

花生是辽宁省主要的油料作物和经济作物，早播春花生经常遇到低温危害，导致幼苗根系生长受阻，根系活力下降，对发芽势、发芽率影响极显著。生产中为了缓解低温对早播春花生萌发及生长发育造成的危害，一般进行播前低温和浸种预处理。经过温水浸种处理过的花生种子对吸胀萌动初期低温冷害有良好的防护效果[1-2]，聂呈荣等研究表明，不同浓度喷施宝溶液浸种明显提高了花生种子发芽率，促进了胚根生长[3]，董登峰等研究表明，长效油菜素内酯TS 303和二氢苿莉酸丙酯(POJ)浸种能增强花生对低温的忍耐能力[4]。本文对不同浓度的磷酸二氢钾溶液浸种预处理对减轻低温胁迫对花生萌发后幼苗生长的影响进行了研究。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试花生品种为农大3号，由沈阳农业大学选育。处理药剂为磷酸二氢钾(KH2PO4，分析纯)。

1.2 方 法

磷酸二氢钾溶液不同浓度处理见表1。将花生种子置于不同浓度的磷酸二氢钾溶液中浸种8 h，对照处理为蒸馏水。浸种过的种子均匀播种于砂床上(35 cm×25 cm×10 cm)，每个砂床播种15粒， 3次重复。将砂床置于培养箱中，温度设置为30 ℃，光照强度为4 500 lx，每天照光12 h。根据需要适时补水，使砂床相对含水量保持在65%～70%。第4天将光照培养箱温度降低至5 ℃，低温胁迫3 d后温度恢复至30 ℃。

种子萌发后幼苗长至15 d，采用游标卡尺测量主茎高，使用扫描仪(EPSON Expression 11000 XL，日本精工爱普生株式会社)对花生幼苗叶片和根系进行扫描，采用阔叶图像分析仪(Win FOLIA PRO 2014)分析统计叶面积与叶片数；使用根系分析系统(Win RHIZO PRO 2013)分析测定根长、根表面积、根体积和根尖数。 每处理测定5 株，3 次重复取平均值。

表1 磷酸二氢钾处理浓度

处理编号溶液浓度/(mg·L-1)ck蒸馏水-T1KH2PO4500T2KH2PO41000T3KH2PO42000T4KH2PO43000

2 结果与分析

2.1 磷酸二氢钾溶液浸种对花生幼苗生长的影响

由表2可以看出，随着KH2PO4浸种浓度的增加，主茎高也相应增加，各处理间达到显著水平。T 3、T 4处理的主茎高显著高于ck，T 1、T 2处理的主茎高与ck间差异不明显。以T 4处理的主茎高值最大，说明T 4处理的主茎生长受低温胁迫的影响最小。叶片数各处理间差异不明显，但均显著高于ck处理。各处理间的叶面积差异显著，以T 3处理的叶面积最大，T 4处理的叶面最小。T 1、T 2、T 3处理的叶面积显著高于ck处理，T 4处理的叶面积与ck差异不明显。随着KH2PO4浸种浓度的增加，花生幼苗的根冠比逐渐增加，各处理间的差异显著。T 1、T 2、T 4处理的根冠比与ck间有显著差异，T 3处理的根冠比与ck间的差异没有达到显著水平。T 4处理的根冠比最大，说明根系生长受低温胁迫的影响最小。

表2 磷酸二氢钾溶液浸种对花生幼苗茎叶生长的影响

处理编号主茎高/cm每株叶片数叶面积/cm3根冠比ck6.13cd10.03b10.09d1.30bT15.82d11.75a11.41c0.83dT26.47c11.50a12.30b1.16cT37.16b11.43a14.86a1.32bT48.32a11.69a10.24d1.44a

注：表中不同小写字母表示处理间在0.05水平上的差异显著性，n=3。下同。

2.2 磷酸二氢钾溶液浸种对花生幼苗根系生长的影响

根系的生长受低温影响较大，生长发育的状态反映了幼苗的抗寒能力。由表3可以看出，随着KH2PO4浸种浓度的增加，根长也随着增加，均显著高于ck。且处理间的差异也达到显著水平，T 4处理的根长最大。各处理间花生根表面积差异显著，均显著高于ck，T 3处理的根表面积最大。不同浓度浸种的花生根体积显著高于ck，且不同处理间的差异达到显著水平，T 4处理的根体积最大。KH2PO4溶液浸种也促进了花生幼苗根尖的生长，经过浸种处理的花生幼苗根尖数量显著高于ck。不同处理间也有显著差异，T 2、T 3处理的根尖数显著高于T 1、T 4，T 2处理的根尖数值最高。

表3 磷酸二氢钾溶液浸种对花生幼苗根系生长的影响

处理编号根长/cm根表面积/cm2根体积/cm3根尖数ck91.99e21.55e0.54e126.90eT1104.11d33.58c0.66d171.25cT2120.64c36.43b0.75c206.00aT3134.39b45.99a0.79b188.67bT4167.52a29.43d1.01a161.25d

2.3 综合评价

仅根据单一性状指标不能准确评价花生萌发期幼苗的抗寒能力大小，为便于直观比较不同浓度KH2PO4浸种对花生幼苗生长发育的综合影响，依据本项目研究对主茎高、叶片数、叶面积、根长、根表面积、根体积、根尖数和根冠比 8 个性状指标的因子分析[5]，综合考虑特征值和累积方差贡献率，提取了 3 个主因子作为评价花生幼苗抗寒能力的指标。这3个主因子特征值>1，并且累计方差贡献率达到83.82%，包含了绝大部分信息。F 1因子的方差贡献率为54.77%，主要与根长、根表面积、根体积和根尖数有很强的相关性，反映了花生幼苗根部生长情况。 F 1的方差贡献率为超过了50%，这也说明在低温胁迫下，花生幼苗根系生长状况可以作为评价外源物质提高花生种子萌发期耐寒性的最重要指标。F 2因子的方差贡献率为 16.09%，与幼苗主茎高、叶片数和叶面积相关性较高，反映了花生幼苗地上部分生长情况， F 3因子的方差贡献率为 12.96%，与花生幼苗根冠比有较强的相关性较高。综合因子得分F=0.372 11 F 1+0.334 32 F 2+0.131 77 F 3。综合因子得分越高，说明KH2PO4溶液浸种提高花生幼苗抗寒能力越强。

由表4可看出，T 3处理的F 1值最高，说明T 3处理促进花生幼苗根系的生长作用最明显，T 4处理的F 2值最高，说明T 4处理促进花生幼苗地上部分生长的作用最明显， ck处理的F 3值最高，说明低温胁迫对茎叶生长的影响大于根系。

表4 因子值及排名

处理编号F1F2F3F值ck0.202/4-0.863/20.779/1-0.111/5T10.018/5-0.079/40.390/20.032/4T20.808/30.019/3-0.430/50.250/3T31.537/1-0.376/50.389/30.497/2T41.007/21.240/10.215/40.761/1

注：“/”后数字表示排名位次。

ck处理的综合因子F为负值，说明低温胁迫对花生萌发期幼苗的生长产生了较大影响，抑制了幼苗根系和茎叶的生长。而不同浓度的KH2PO4浸种处理，F值均为正值，说明KH2PO4浸种提高了花生幼苗耐低温胁迫的能力，缓解了低温胁迫对幼苗根系生长和茎叶生长造成的伤害。其中T 4处理的综合因子分值最高，说明T 4处理提高花生幼苗抗寒能力最强。

3 结论与讨论

化学调控可以提高作物的抗逆性已经在多种作物上得到证明与应用[6-10]。钾素能够增加低温条件下花生幼苗的可溶性糖及脯氨酸含量，增强抗寒性，促进根系生长[11]，磷素可以通过增加细胞内的可溶性糖和磷脂含量来增加对温度变化的适应能力[1,12]。周立等的研究表明，KH2PO4可以提高蔓花生植株保护酶系活性，降低RP，在一定程度上提高了蔓花生植株的抗寒能力[13]。

本试验结果表明，不同浓度的KH2PO4浸种可以有效地减轻低温胁迫对花生萌发和幼苗生长的影响，保障花生幼苗在低温条件下各项生理活动正常进行，促进根系生长。通过综合评价，T 4(3 000 mg·L-1KH2PO4)浸种处理的花生幼苗综合因子分值最高，幼苗生长受低温胁迫影响最小，有效地保护了幼苗根系和茎叶的正常生长发育，提高了花生幼苗的抗寒能力。KH2PO4含有作物生长必需的P、K元素，能够促进作物的生长发育。在易受早春低温冷害的花生早播区，采用KH2PO4浸种来提高花生幼苗生长阶段的抗寒能力，操作简单，成本低廉，无污染和农药残留，可作为一项简单易行的田间技术手段。