生物炭浸提液对老化水稻种子生理特性的影响

梁潇 袁珺 纪金翔 杨东霞

摘    要：为探求生物炭浸提液对水稻种子活力的影响作用，以沈农9816、北粳二号、辽粳九号3种人工老化水稻种子为试验材料，分别配制生物炭浸提液浓度3 g/L、6 g/L、9 g/L，处理培养后测定不同品种水稻种子发芽情况、丙二醛（MDA）、过氧化物酶（POD）和相对电导率的影响。结果表明，3个品种水稻经过不同浓度生物炭浸提液培养后发芽率均有提高，沈农9816在浓度为6 g/L的生物炭浸提液作用下，3 d后发芽率提高了13%;北粳二号在浓度为3 g/L的生物炭浸提液作用下，9 d后发芽率提高了6%;辽粳九号在浓度为6 g/L的生物炭浸提液作用下，3 d后发芽率提高了17%。适量浓度的生物炭浸提液可以提高老化后水稻种子沈农9816、北粳2号、辽粳9号膜浸出液的电导率、过氧化物酶（POD）的活性，降低水稻种子萌发时丙二醛（MDA）浓度，从而促进种子活力的增强。

关键词：生物炭浸提液;水稻种子;发芽率;生理特性

文章编号：1005-2690（2021）18-0015-03       中国图书分类号：S511       文献标志码：B

生物炭是生物质在缺氧或限氧条件下经过高温裂解形成的稳定、富碳、固体产物，具备孔隙结构丰富、吸附能力强等特性[1]。不仅可以改善土壤物理性质，增加土壤养分含量，还可以增强土壤保水保肥能力，降低土壤污染物质活性[2]，进而促进植物生长[3]。生物炭内含有丰富的N、P、K等营养元素以及Ca、Mg、Fe等矿质元素[4]，对水稻幼苗生长促进作用显著，将生物炭施入土壤后在一定条件下开始释放，从而可以为水稻基质补充一定外源养分。生物炭浸提液应用到小白菜幼苗、大蒜、杜鹃和水稻发芽率等方面已有初步研究[5-7]，但在老化水稻种子方面未见报道。

种子老化是种子活力在生理成熟期达到最高后开始出现不可逆的自然衰退。种子老化可引起种子体内贮藏物质下降、有毒物质积累、细胞结构破坏、生理代谢紊乱[8]，从而严重影响种子的耐贮性和种子活力。Graber等研究发现，生物炭浸提液包括多种可溶性盐、小分子有机酸、类腐殖酸的大分子有机化合物等[9-10]。利用浸提的方法提取生物炭有机水溶物质进行盆栽试验，通过研究不同浓度生物炭浸提液对经过人工老化的沈农9816、北粳2号、辽粳9号种子发芽率、丙二醛（MDA）、种子膜浸出液电导率、过氧化物酶活性（POD）的影响，探究生物炭浸提液对3种水稻种子生理特性的影响。生物炭的原材料来源广泛，具有可再生力，基础结构与功能特性良好，以期为农业生产提供新途径、新思路。

1   材料与方法

1.1   试验材料

供试水稻品种：沈农9816、北粳2号、辽粳9号，由沈阳农业大学水稻研究所提供;生物炭采用玉米秸秆炭，由辽宁省金和福科技有限公司提供。人工加速老化方法对供试材料进行处理：100%RH，43 ℃，老化3 d。老化的水稻种子经过挑选后消毒，再使用蒸馏水把其清洗干净，放入种子发芽盒内。分别以浓度为0 g/L、3 g/L、6 g/L、9 g/L的生物炭浸提液进行培养，每3 d更换一次处理液，并统计一次，记录种子萌发情况，设3次重复。

1.2   试验方法

去离子水按质量比分别配制3 g/L、6 g/L 、9 g/L 3种浓度生物炭浸提液，置于锥形瓶内，在 180 r/min、25 ℃条件下恒温振荡 2 h，抽滤制成生物炭浸提液。

1.3   测定方法

采用种子标准的发芽试验方法（GB/T  3543.4—1995）进行水稻发芽试验，测定种子发芽率[11-12]。其具体步骤如下。

步骤一：随机挑选3种品种的老化水稻种子各100粒，去除杂质、稻壳、稻秆、泥沙，经利用去离子水洗净，再用3%过氧化氢消毒30 min留以备用。

步骤二：准备多个标准发芽盒，利用高温、酒精擦拭的方法对发芽盒进行消毒，在发芽盒内铺一层滤纸，均匀放置100粒经过老化的种子。

步骤三：在发芽盒内分别加入蒸馏水和3种不同浓度的生物炭浸提液，其中蒸馏水的发芽盒作为对照试验，所有处理均设3个重复。恒温光照培养箱内恒温25 ℃培养9 d，培养期间每3 d换水并且补充生物炭浸提液，每隔3 d测量种子发芽情况（第3天、第6天、第9天）。

水稻种子膜浸出液电导率采用电导仪;种子过氧化物酶测定采购于万泽生物公司POD试剂盒。丙二醛的含量使用硫代巴比妥酸显色法测定。

1.4   数据处理

使用SPSS16.0来进行重要的数据分析，显著性检验是使用Student.Newman-Keuls提供的q检验进行分析（大写英文字母表示1%的显著水平）。

2   生物炭提取液对老化种子的影响

2.1   发芽率

由表1可以看出，生物炭浸提液处理可以提高不同水稻种子发芽率。3种水稻种子的发芽率皆有促进作用，第9天6 g/L浓度生物炭浸提液对沈农9816的发芽率促进作用最显著，老化后种子仍能达到90%，而随着生物炭浸提液浓度增加发芽率反而下降;3 g/L濃度生物炭浸提液对北粳2号的发芽率促进作用最显著，达到88%;不同浓度生物炭处理对辽粳9号老化后的促发芽作用不显著。

2.2   电导率

由表2可以看出，生物炭浸提液对老化后沈农9816、北粳2号、辽粳9号的电导率都有不同程度的促进作用。高浓度生物炭浸提液9 g/L对老化后沈农9816相对电导率影响较大，其他浓度影响作用不明显;北粳2号相对电导率随着生物炭浸提液浓度的升高逐渐增大，9 g/L时达到了最大值，与对照相比差异显著;辽粳9号对低浓度生物炭浸提液不敏感，高浓度生物炭浸提液9 g/L时相对电导率达到最大值。说明浓度过高的生物炭浸提液对于种子膜渗透性有所影响。

2.3   丙二醛（MDA）

由表3可知，3种不同品种的老化水稻种子（沈农9816、北粳2号、辽粳9号）经过3种浓度不同生物炭浸提液的处理，丙二醛含量变化情况如下：沈农9816在0～6 g/L时含量降低，6～9 g/L时含量增加;北粳2号 在0～3 g/L时含量降低，3～9 g/L时含量增加;辽粳9号在0～6 g/L时含量降低，6～9 g/L时含量增加。丙二醛是膜质过氧化的产物，是膜质过氧化程度的直接表现，丙二醛的含量低，膜受损程度越小，说明适量浓度的生物炭浸提液对于水稻种子内丙二醛含量有抑制作用。

2.4   过氧化物酶（POD）活性

3种不同水稻种子经过不同浓度生物炭浸提液处理其过氧化物酶活性含量的值见表4。随着生物炭浸提液浓度的升高，不同老化品种水稻种子过氧化物酶含量分别表现先增高后降低的趋势，沈农9816水稻种子 过氧化物酶含量在生物炭浓度6 g/L时达到最大值，且与对照比较差异显著;辽粳9号水稻种子 过氧化物酶含量在生物炭浓度6 g/L时达到最大值，但与对照比差异不显著;北粳2号过氧化物酶含量在生物炭浓度3 g/L时达到最大值，随着生物炭浓度的增加呈逐渐下降趋势，与对照比差异显著，用9 g/L浸提液处理后仍然比对照组过氧化物酶浓度高，说明没达到生物炭浸提液对辽粳9号影响的临界点。因此不同生物炭浸提液对老化后不同水稻种子过氧化物酶活性均有促进作用。

3   讨论与结论

水稻种子发芽势、生理特性可以表示出水稻种子的活力。从试验数据可以看出，利用生物炭浸提液处理的人工老化水稻种子发芽率、酶活性均有所提高，浓度过高反之降低。其中，沈农9816水稻、辽粳9号种子发芽率、 过氧化物酶含量在生物炭浓度6 g/L时达到最大值，老化后种子发芽率仍能达到90%，丙二醛含量达到最低值，说明生物炭浸提液浓度6 g/L时，对老化后沈农9816、辽粳9号水稻种子促进作用最显著。北粳2号种子发芽率、 过氧化物酶含量在生物炭浓度3 g/L时达到最大值，丙二醛含量达到最低值，说明生物炭浸提液浓度3 g/L时，对老化后北粳2号水稻种子促进作用最显著。丙二醛通常作为脂质过氧化指标，其含量在一定程度上可以反映膜脂质过氧化水平。

不同浓度生物炭浸提液对老化处理水稻种子显著增加了种子体内抗氧化系统的活性，减弱了膜脂过氧化程度，减少了种子的劣变。随着生物炭浸提液浓度的提高，不同品种老化水稻种子的膜浸出液电导率都有先降低后升高的趋势，但由于试验浓度梯度有限，9 g/L时未达到影响老化种子电导率上升的临界点，关于生物炭浸提液浓度需细化研究。

综上所述，适量浓度的生物炭浸提液对沈农9816、北粳2号、辽粳9号老化后的种子发芽率、发芽势、生理特性均起促进作用。

参考文献：

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