干旱脅迫對青稞種子萌發(fā)及生理特性的影響

張艷香

烏蘭縣農(nóng)牧業(yè)綜合服務(wù)中心，青海 烏蘭 817100

0 引言

青稞是禾本科大麥屬一年生草本植物，三稈直立，高約100 cm，莖直徑為4～6 mm；葉鞘光滑，兩側(cè)具兩葉耳，葉舌長1～2 mm；葉片微粗糙，長9～20 cm、寬8～15 mm，成熟后呈黃褐色或紫褐色；穗狀花序，穗長4.0～8.0 cm、寬1.8～2.0 cm。青稞主要分布于我國西北、西南等地，具有較強的適應(yīng)性，耐寒、耐貧瘠，高產(chǎn)早熟，適宜在高原清涼氣候條件下生長［1-2］。

現(xiàn)階段，在全球氣候變化和水資源短缺的背景下，干旱問題愈加嚴(yán)重，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了嚴(yán)重影響。目前，學(xué)界對玉米、小麥、水稻等作物受干旱脅迫影響的研究較多，對青稞的研究較少。在高原地區(qū)種植青稞，受低溫、降水少等因素的影響，很容易引發(fā)干旱脅迫，嚴(yán)重影響青稞種植效益。為了提升青稞種植水平，筆者研究干旱脅迫對青稞種子萌發(fā)及生理特性的影響，以期為青稞的種植提供參考。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

參試青稞品種為北青3 號。青稞種子由自青海省農(nóng)林科學(xué)院提供，種皮顏色為姜黃色，粒徑1.4 mm，千粒質(zhì)量為3.01 g。

1.2 試驗設(shè)計

于2022 年4 月2 日在青海省海西蒙古族藏族自治州烏蘭縣的農(nóng)業(yè)種植基地開展試驗，選擇大小一致、成熟飽滿、無病蟲害的青稞種子，先用70%乙醇進行消毒，再用蒸餾水進行沖洗。在花盆中裝入2 kg營養(yǎng)土，每個花盆中放入50粒種子，播種后用蛭石進行覆蓋，然后放置于溫室中進行干旱脅迫處理。溫室白天溫度為23 ℃，夜晚溫度為12 ℃，平均相對濕度為37%，每天光照時間不少于5 h。設(shè)置4個處理，包括1個對照組和3個處理組：以正常澆水作對照（田間土壤含水量控制在70%～80%）；處理T1為輕度干旱脅迫，田間土壤含水量控制在50%～60%；處理T2為中度干旱脅迫，田間土壤含水量控制在30%～40%；處理T3為重度干旱脅迫，田間土壤含水量控制在10%～20%。每個處理設(shè)3 次重復(fù)，每隔24 h，稱取花盆質(zhì)量并補充盆栽水分。待幼苗長到6～8葉期，開始進行定苗，每盆留10株幼苗。

1.3 測定指標(biāo)和方法

1.3.1 種子萌發(fā)指標(biāo)

播種時掛牌，于2022 年4 月9 日開始每日觀察并記錄青稞種子萌發(fā)情況，連續(xù)統(tǒng)計7 d后，計算發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽指數(shù)，計算公式分別為

1.3.2 生長指標(biāo)

播種15 d后，每處理隨機選取10株青稞，連根取出植株，洗凈根部，將其分成地上和地下兩部分，并分別裝入塑料袋中；將其帶入室內(nèi)后，用天平稱其鮮質(zhì)量；用直尺測定青稞株高、根長、莖長；將稱過鮮質(zhì)量的植株放入105 ℃烘箱中進行殺青，15 min后將溫度調(diào)至70 ℃，烘干至質(zhì)量恒定為止；之后取出紙袋和植株放入干燥器中，冷卻至室溫，用天平稱取干質(zhì)量［3-4］。

1.3.3 生理指標(biāo)

播種30 d 后，各處理隨機選取10 株青稞，取青稞中間葉片（從上向下數(shù)第2 片新展開葉片），采用乙醇丙酮法對青稞葉片葉綠素a質(zhì)量分?jǐn)?shù)、葉綠素b質(zhì)量分?jǐn)?shù)進行測定；采用南京建成生物工程研究所有限公司生產(chǎn)的試劑盒，在酶標(biāo)儀上分別測定青稞葉片丙二醛物質(zhì)的量濃度、超氧化物歧化酶活性、過氧化氫酶活性、過氧化物酶活性［5_6］。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2016 和SPSS 22.0 軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與處理。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對青稞種子萌發(fā)的影響

由表1 可知，隨著干旱脅迫程度的加劇，青稞種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽指數(shù)均顯著降低。處理T1、T2、T3青稞種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均低于對照（CK）；在3個試驗組中，處理T1青稞種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)最高，與處理T2、T3存在顯著差異。處理T1、T2、T3青稞種子的相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽指數(shù)均低于對照（CK）；在3 個試驗組中，處理T1青稞種子的相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽指數(shù)最高，與處理T2、T3存在顯著差異。

表1 干旱脅迫對青稞種子萌發(fā)的影響

2.2 干旱脅迫對青稞幼苗生長的影響

由表2 可知，隨著干旱脅迫程度的加劇，青稞幼苗的株高、莖長、根長、地上部分鮮質(zhì)量、地下部分鮮質(zhì)量、地上部分干質(zhì)量、地下部分干質(zhì)量顯著降低。處理T1、T2、T3青稞幼苗的株高、莖長、根長、地上部分鮮質(zhì)量、地下部分鮮質(zhì)量、地上部分干質(zhì)量、地下部分干質(zhì)量均低于對照（CK）；3 個試驗組中，處理T1青稞幼苗的株高、莖長、根長最大，與處理T3存在顯著差異，與對照（CK）無顯著差異；3 個試驗組中，處理T1地上部分鮮質(zhì)量、地下部分鮮質(zhì)量、地上部分干質(zhì)量、地下部分干質(zhì)量最高，與處理T2、T3存在顯著差異，與對照（CK）無顯著差異。

表2 干旱脅迫對青稞幼苗生長的影響

2.3 干旱脅迫對青稞幼苗生理特性的影響

由表3 可知，隨著干旱脅迫程度的加劇，青稞幼苗葉片的葉綠素a 質(zhì)量分?jǐn)?shù)、葉綠素b 質(zhì)量分?jǐn)?shù)、丙二醛物質(zhì)的量濃度、超氧化物歧化酶活性、過氧化氫酶活性、過氧化物酶活性呈先增大后減小的趨勢。處理T1的葉綠素a 質(zhì)量分?jǐn)?shù)和葉綠素b 質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于其他處理，與對照（CK）、處理T2、處理T3存在顯著差異；處理T1的丙二醛物質(zhì)的量濃度、超氧化物歧化酶活性、過氧化氫酶活性、過氧化物酶活性均高于其他處理，與對照（CK）、處理T3存在顯著差異。

表3 干旱脅迫對青稞幼苗生理特性的影響

3 結(jié)論與討論

試驗結(jié)果表明，青稞種子萌發(fā)及生理特性受干旱脅迫影響較大。處理T1、T2、T3青稞種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽指數(shù)均低于對照。這說明干旱脅迫會抑制青稞種子萌發(fā)，且干旱脅迫程度越大，青稞種子萌發(fā)受到的抑制作用越大。處理T1、T2、T3青稞幼苗的株高、莖長、根長、地上部分鮮質(zhì)量、地下部分鮮質(zhì)量、地上部分干質(zhì)量、地下部分干質(zhì)量均低于對照。這說明干旱脅迫會抑制青稞幼苗生長，且干旱脅迫程度越大，對青稞幼苗生長的抑制作用越大［7］。

植物葉綠素主要包括葉綠素a和葉綠素b，葉綠素能夠反映植物生長環(huán)境是否適宜。葉綠素合成與水分密切相關(guān)，當(dāng)植物嚴(yán)重缺水時，會加速葉綠素的分解，抑制葉綠素的合成［8_9］。處理T1的葉綠素a質(zhì)量分?jǐn)?shù)、葉綠素b質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于其他處理，說明輕度干旱脅迫處理有利于青稞葉片葉綠素合成。有研究表明，干旱脅迫會破壞植物機體內(nèi)以超氧化物歧化酶為主的抗氧化系統(tǒng)，丙二醛物質(zhì)的量濃度會上升；針對此現(xiàn)象，植物體內(nèi)過氧化物酶活性也會隨之提升，以保護植物生物膜，同時植物體內(nèi)產(chǎn)生的過氧化氫酶會加速對過氧化氫的分解，避免對植物產(chǎn)生傷害［10_11］。處理T1的丙二醛物質(zhì)的量濃度、超氧化物歧化酶活性、過氧化氫酶活性、過氧化物酶活性均高于其他處理。這說明青稞種子抗旱性較好，在輕度干旱脅迫處理下其生理特性可以達(dá)到最佳。