灌浆期喷施外源锌对小麦生理特性及产量的影响

曹梦琳 赵智勇 毕红园 司冠

(山西农业大学棉花研究所，山西 运城 044000)

锌是人体及动植物生长中必不可少的微量元素[1]，早在1986年就有学者提出锌为真菌生长提供必要条件[2]，后来更多学者对这一观点加以证实，并证明锌在高等植物的生长方面也发挥必需作用[3]。适量锌施用可以促进作物生长，提高抗氧化酶活性，抑制有害物质生成，提升作物产量和品质[4]，但是缺锌或过度施用都会对作物产生负面影响[5]。张盼盼等[6]认为，喷施ZnSO4·7H2O溶液可以提高玉米抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)，降低有害物质MDA(丙二醛)含量。黄珊珊等[7]研究表明，谷子叶片叶绿素含量、净光合速率(Pn)以及产量在灌浆期喷施锌肥后提高。其他研究也表明，施用外源锌可以提高作物叶绿素含量以及产量，促进作物高产稳产。

小麦是我国主粮作物，全国粮食作物种植面积中有1/5以上是小麦[8]，对于其高产稳产研究是一个亘古不变的主题[9]。本文研究了不同浓度外源锌对小麦生理特性以及产量的影响，筛选出最适小麦生长的锌喷施浓度，为ZnSO4·7H2O溶液在小麦上的合理施用提供理论基础，为作物高产稳产提供有利支持。

1 材料和方法

1.1 试验地与材料

供试小麦品种为山西农业大学棉花研究所旱地小麦育种课题组所育品种“晋麦47”和后代材料“运旱2166”。供试锌肥为ZnSO4·7H2O。

1.2 试验设计

试验于2021年9月—2022年6月在山西农业大学棉花研究所所内试验基地进行。采用随机区组设计，在灌浆期对“晋麦47”及“运旱2166”喷施0g·L-1(CK)、0.2g·L-1(0.12Zn)、0.4g·L-1(0.4Zn)、0.6g·L-1(0.6Zn)、0.8g·L-1(0.8Zn)、1.0g·L-1(1.0Zn)锌溶液(以Zn计，喷施2次，每次喷施间隔3d)共12个处理，每个处理重复3次，小区面积为6m2(3m×2m)，在最后1次喷施锌溶液后7d进行各项指标测定。

1.3 试验方法

1.3.1 生理指标测定

SOD活性测定采用氮蓝四唑光化还原法[10]，POD活性测定采用愈创木酚氧化法[10]，CAT活性测定采用紫外分光光度法[10]，MDA含量测定采用硫代巴比妥酸分光光度法[10]。

1.3.2 叶绿素含量及净光合速率测定

叶绿素含量测定采用丙酮浸泡法[10]。净光合速率采用CI-340便携式光合仪测定。每个处理随机选取10株小麦，测定其倒二叶。

1.3.3 产量测定

小麦成熟期，每个小区单打单收，称重计算产量，并测定穗数，在每个小区随机选取小麦10穗，测定其千粒重，穗粒数。

1.4 统计分析

使用Microsoft Excel 2016整理数据和绘制图表，用SPSS 17.0进行显著性分析，Duncan新复极差法进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 喷施不同浓度外源锌对小麦抗氧化酶活性的影响

从图1可以看出，随着锌浓度的增加，2个品种抗氧化酶活性均呈先升后降的趋势。0.2Zn、0.4Zn、0.6Zn、0.8Zn处理后，“晋麦47”SOD活性较对照分别上升8.31%、18.26%、25.23%、15.08%，在0.6Zn处理时达到最大；“运旱2166”SOD活性较对照分别上升25.17%、40.21%、29.56%、18.64%，在0.4Zn处理达到最大。但1.0Zn处理后，“晋麦47”及“运旱2166”SOD活性降低，较对照分别降低7.69%、10.25%。

0.2Zn、0.4Zn、0.6Zn、0.8Zn处理后，“晋麦47”POD活性较对照分别上升6.10%、14.14%、11.92%、2.50%，在0.4Zn处理时达到最大；“运旱2166”POD活性较对照分别上升16.12%、27.52%、30.04%、14.14%，在0.6Zn处理达到最大。1.0Zn处理后，“晋麦47”及“运旱2166”POD活性降低，较对照分别降低5.64%、8.44%。

CAT活性均在0.4Zn处理达到最大，在此处理时，“晋麦47”和“运旱2166”分别提升14.96%、30.84%，1.0Zn处理后，“晋麦47”及“运旱2166”CAT活性降低，较对照分别降低3.32%、5.81%。

其中“晋麦47”变化程度较“运旱2166”小，且对SOD活性影响最大。

图1 锌对小麦叶片抗氧化酶活性的影响

2.2 喷施不同浓度外源锌对小麦丙二醛(MDA)含量的影响

由图2可知，随着锌喷施浓度的增加，MDA含量呈先降低后升高的趋势，均在0.4Zn处理时降低程度最大。“晋麦47”较对照分别降低5.16%、14.19%、9.03%、1.94%，“运旱2166”较对照分别降低11.48%、26.79%、14.83%、5.74%，1.0Zn处理后，“晋麦47”及“运旱2166”较对照分别上升4.52%、10.05%，“运旱2166”变化程度大于“晋麦47”。

2.3 喷施不同浓度外源锌对小麦叶绿素含量以及净光合速率的影响

从图3可以看出，随着锌浓度的增加，2个品种叶绿素及净光合速率均呈先升后降的趋势，均在0.4Zn处理时达到最大。

0.2Zn、0.4Zn、0.6Zn、0.8Zn处理后，“晋麦47”叶绿素含量较对照分别上升4.79%、7.37%、3.53%、0.38%，1.0Zn处理较对照降低3.55%；“运旱2166”叶绿素含量较对照分别上升8.36%、14.35%、7.27%、2.35%，1.0Zn处理较对照降低6.75%。

0.2Zn、0.4Zn、0.6Zn、0.8Zn处理后，“晋麦47”净光合速率较对照分别上升8.31%、18.26%、25.23%、15.08%，1.0Zn处理较对照降低7.69%；“运旱2166”净光合速率较对照分别上升25.17%、40.21%、29.56%、18.64%，1.0Zn处理较对照降低10.25%。

图2 锌对小麦叶片MDA含量的影响

图3 锌对小麦叶片叶绿素含量及净光合速率的影响

2.4 喷施不同浓度外源锌对小麦产量的影响

表1 锌对小麦产量及其构成要素的影响

由表1可知，随着新浓度增加，2个品种千粒重、穗粒重、穗数、产量均呈先升高后降低的趋势，在0.4Zn处理时达到最大。在此处理下，“晋麦47”千粒重、穗粒重、穗数、产量分别提升2.34%、1.80%、6.81%、9.63%，“运旱2166”千粒重、穗粒重、穗数、产量分别提升3.11%、3.03%、15.64%、16.18%，但1.0Zn处理时各指标均有不同程度的降低，“晋麦47”千粒重、穗粒重、穗数、产量分别降低0.28%、1.20%、2.93%、3.21%，“运旱2166”千粒重、穗粒重、穗数、产量分别降低1.04%、2.42%、5.67%、6.36%。

3 讨论

锌作为维持植物生命的必需微量元素，在小麦生长过程中起到举足轻重的作用[11]。抗氧化酶可以将小麦体内的有害物质(超氧阴离子、过氧化氢、丙二醛等)通过氧化还原作用，转变为水等对作物无害的物质[12]。锌会提升作物抗氧化酶活性以及降低有害物质含量，对作物生长起到有益作用[13]。张涵彤等[14]研究表明，低浓度锌会促进提升水稻幼苗SOD及POD活性，但高浓度锌则会抑制水稻生长，产生毒害作用。杜雪等[15]认为，锌对火炬树生长表现为低促高抑的现象，低浓度锌可以提升抗氧化酶活性，促进生长，但是高浓度则对火炬树的生长起到抑制作用。本研究结果表明，喷施适宜浓度锌溶液可以提升小麦叶片SOD、POD、CAT活性，并对有害物质MDA含量起到降低作用，但是高浓度锌溶液则对小麦起到有害作用。

光合作用对作物产量形成具有重要作用，锌会通过影响光合作用中部分酶合成等影响光合作用的进行，从而影响产量[16]。叶绿素是光合作用中的一个重要色素，净光合速率也对光合作用的高低具有指示作用[17]。司贤宗等[18]认为，施锌可以增加花生叶片的SOD活性，提高叶片净光合速率以及花生产量，增强花生的抗逆能力。李俊丽等[19]研究表明，氮锌配施可以促进水稻生长，提高水稻产量，其中对每公顷穗数的影响最为显著。叶面喷施锌肥还可以增加夏玉米的干物质积累量以及千粒重，对籽粒产量也有提升作用[20]。税杨等[21]对紫粒小麦及品质对锌肥的响应进行研究，结果表明，叶片喷施适量锌肥可以显著提升紫粒小麦产量、锌含量以及蛋白、蔗糖、湿面筋等营养品质含量。本研究结果表明，喷施锌肥可以提升小麦叶绿素含量以及净光合速率，并显著提升小麦产量，但高浓度锌肥施用则会造成负面影响，产生明显的减产作用。

4 结论

本研究结果表明，在灌浆期喷施锌肥可以提高抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)，降低丙二醛含量，提升小麦光合作用(叶绿素含量及净光合速率)，提高小麦产量，叶面喷施0.4g·L-1锌溶液对小麦生长效果最好。