海藻提取物作为拌种增效剂对小麦种子生长发育的影响

张 靖, 张超一, 宋海妹

(青岛海大生物集团股份有限公司 山东青岛 266000)

近年来根据气候变化进行的统计表明,小麦播种后如果遭遇低温,会出现发芽迟、出苗慢、幼苗参差不齐且长势弱的现象,还会影响小麦后期的分蘖、孕穗,致使成穗数不足,最终影响产量[1-3]。 为了促进种子萌发和幼苗生长、防病防虫,农业生产上进行种子处理已是比较普遍的现象[4]。 海藻中含有大量的陆生生物缺乏的生物活性物质和微量元素[5],其中海藻多糖是一种广泛存在于海藻中的天然多糖聚合物。 有研究报道,海藻酸钠寡糖浸种可以促进小麦种子萌发及幼苗生长[6]。 青岛海大生物集团股份有限公司(以下简称海大生物公司)基于绿藻浒苔和褐藻海带为原料,开发了一款新型的天然双藻源海藻提取物,产品自身富含海藻多糖、海藻酸、有机质、生长素、细胞分裂素、甜菜碱等生物活性物质。 为考察新型海藻提取物不同用量浸种及与拌种剂复配拌种对小麦种子发芽及幼苗生长的影响,开展了试验研究,以期明确新型海藻提取物在种子处理中的应用方向,为农业生产服务。

1 材料和方法

1.1 试验时间和地点

试验于2022 年10 月在海大生物公司生态实验室进行。

1.2 供试材料

拌种剂:海藻提取物(海藻多糖SEA-D30/Seawinner818),w(海藻多糖)≥18%,w(海藻酸)≥30%,海大生物公司自主研发;某拌种剂,质量分数9%的苯醚·咯·噻虫嗪悬浮种衣剂。

供试小麦:品种为菲达H6756。

供试设备:TU-1810 型紫外-可见分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司。

1.3 试验方法

首先进行海藻提取物浸种纸床发芽试验,目的是探明海藻提取物拌种的适宜浓度范围。 设置6 个不同海藻提取物用量的浸种处理,海藻提取物添加量分别为小麦种子质量的0、0.007%、0.025%、0.05%、0.1%、0.2%,每个处理重复3 次。 用适量的清水将海藻提取物溶解,然后将相应质量的小麦种子置于海藻提取物溶液中浸泡16 h。 选取大小一致的浸泡后的小麦种子置于已铺滤纸并加5 mL 自来水的培养皿中进行发芽试验,每个纸床上放30 粒小麦种子,每个处理重复3 次。 室温培养,每天视滤纸的干湿度适量补充水分。 以芽长超过种子长度的一半为发芽标准[7],定期观察小麦种子的发芽情况。

通过海藻提取物浸种纸床发芽试验,确定0.025%的海藻提取物添加量为最佳拌种量,以该添加量为基础设计3 个梯度与拌种剂进行复配,然后拌种进行纸床发芽试验,验证其与拌种剂复配后拌种对小麦种子萌发及幼苗生长的影响。 试验设计4 个处理(见表1),每个处理重复3 次。

表1 试验处理

1.4 测定项目及方法

(1)在培养第3 天、第4 天分别观测种子发芽情况,发芽率按式(1)计算:

式中:Gv——发芽率,%;

n——发芽种子数;

N——种子总数。

(2)在小麦苗三叶一心期,每个苗床取25 株麦苗测定株高、根长、地上部鲜质量、地下部鲜质量;将鲜样放入烘箱80 ℃杀青,烘至恒质量测定地上部干质量、地下部干质量;小麦幼苗根系活力采用TTC 法检测;采集小麦苗干样测定可溶性糖和可溶性蛋白含量,可溶性糖含量采用硫酸-蒽酮分光光度法测定,可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法测定。

1.5 数据统计与分析

数据采用软件Excel 2010 及SPSS 23 进行统计处理,采用LSD 法进行差异性检验。

2 结果与讨论

2.1 不同海藻提取物用量对小麦种子发芽率的影响

不同海藻提取物用量培养3 ～4 d 的小麦种子发芽率见表2。

表2 不同海藻提取物用量培养3～4 d 的小麦种子发芽率

从表2 可以看出,海藻提取物的用量对小麦种子的萌发有影响,当添加量高于某一数值时,促进种子发芽的效果会降低;海藻提取物用量为0.025%时,小麦种子的发芽率达到最高;在第4 天时,海藻提取物用量为0.025%的小麦种子发芽率与其他用量的差异达到显著水平,且较清水对照提高了44.3%。 试验结果表明在促进小麦种子萌发的时候,海藻提取物用量为0.025%较适合,一定程度上为提高小麦出苗整齐度奠定了基础。 因此,选用0.025%作为海藻提取物与拌种剂复配的用量基础,设计复配拌种试验。

2.2 海藻提取物复配拌种剂对小麦种子发芽率的影响

在上述试验的基础上,将海藻提取物与拌种剂复配验证其对种子萌发的效果,以评判其作为拌种增效剂的可行性,不同处理培养3 ～4 d 的小麦种子发芽率见表3。

表3 不同处理培养3～4 d 的小麦种子发芽率

从表3 可以看出:拌种剂中复配一定量的海藻提取物可以促进小麦种子的萌发;T1 处理促进小麦种子萌发的效果最显著,第3 天、第4 天小麦种子发芽率较CK 处理的提高了8.6%、8.4%。试验结果表明,拌种剂复配适量的海藻提取物可以促进种子萌发,避免因拌种剂处理不当导致小麦种子发芽率受影响。

2.3 海藻提取物复配拌种剂对小麦幼苗农艺性状的影响

小麦幼苗根系的伸长有利于其对养分和水分的吸收、传导,鲜质量和干质量反映了小麦幼苗的物质积累量。 不同处理的小麦幼苗农艺性状见表4。

表4 不同处理的小麦幼苗农艺性状

从表4 可以看出:拌种剂中复配一定量的海藻提取物可以促进小麦幼苗的生长;T1 处理的小麦幼苗的株高、根长、地上部鲜质量、地下部鲜质量、地上部干质量、地下部干质量等比CK 处理的分别提高了12.0%、 30.5%、 33.4%、 97.8%、48.1%、19.2%。 因此,常规拌种剂复配适量的海藻提取物,可显著提高小麦幼苗的根长、株高、鲜质量、干质量等指标,具有壮苗的作用。

2.4 海藻提取物复配拌种剂对小麦根系活力的影响

植物根系是活跃的吸收器官和合成器官,根的生长情况和活力水平对肥料利用率的提高及产量的形成有非常重要的影响[8]。 不同处理的小麦幼苗根系活力见图1,图中不同小写字母表示处理间差异显著(P＜0.05),下同。

图1 不同处理的小麦幼苗根系活力

从图1 可以看出,T1、T2、T3 处理的小麦幼苗根系活力较CK 处理的分别提高了17.1%、45.7%、29.7%。 因此,加入海藻提取物可不同程度提高小麦幼苗根系活力,有利于增强幼苗根系的适应性。

2.5 海藻提取物复配拌种剂对小麦幼苗叶片中可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响

在外界环境胁迫下,可溶性糖、可溶性蛋白的增加可以增强植物的适应能力,使幼苗维持正常代谢[9]。 不同处理的小麦幼苗叶片中可溶性糖和可溶性蛋白含量见图2 和图3。

图2 不同处理的小麦幼苗叶片中可溶性糖含量

图3 不同处理的小麦幼苗叶片中可溶性蛋白含量

从图2 可以看出,T1、T2 处理的小麦幼苗叶片中可溶性糖含量显著高于CK 处理的,提高幅度分别为35.1%、28.2%。 因此,添加适量的海藻提取物可以显著促进小麦叶片中可溶性糖的积累。 可溶性糖含量的增加可以为蛋白质、氨基酸、脂肪的合成和积累提供碳架,且可通过氧化磷酸化作用为它们的合成和积累提供必需的氧化还原动力[6,10]。

从图3 可以看出,T1 处理的小麦幼苗叶片中可溶性蛋白的含量显著高于CK 处理的,提高幅度为80.7%。 表明添加适量的海藻提取物可以在一定程度上促进小麦种子中贮藏蛋白质向可溶性蛋白质转化,从而提高小麦幼苗的生长活力。

3 结语

(1)海藻提取物浸种小麦纸床发芽试验结果表明,海藻提取物作为小麦拌种剂,当其用量为拌种量的0.025%时,在提高小麦种子发芽率方面效果最佳。

(2)海藻提取物不同用量复配拌种剂小麦纸床发芽试验结果表明,海藻提取物以一定用量与拌种剂复配,可以提高小麦种子的发芽率;在小麦幼苗的长势方面,可以显著提高株高、根长、鲜质量等生长指标,有明显的生根壮苗效果;通过提高小麦根系活力来提高根系适应力,通过提高可溶性糖含量来提高小麦幼苗的生理活性,通过提高可溶性蛋白含量来增强小麦幼苗的适应能力,进而提高小麦幼苗的抗逆性。

本文对海藻提取物复配拌种剂对小麦幼苗生长的影响主要是通过水培试验进行验证,后期将继续深入开展海藻提取物复配拌种剂的盆栽及大田拌种试验,为海藻提取物作为拌种增效剂在实际生产中的应用提供参考。