吳紅艷　馮敏　王志學(xué)　于淼　郭玲玲

摘要：分析了秸稈還田后辣椒品種“北京紅”生長(zhǎng)過(guò)程中在不同取樣時(shí)間不同部位硅含量與其根系活力的關(guān)系，以期為進(jìn)一步研究秸稈還田對(duì)植株整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程的影響機(jī)制提供理論依據(jù)；測(cè)定秸稈還田后不同取樣時(shí)間的辣椒根系活力及不同部位硅含量，并將結(jié)果與無(wú)秸稈的空白對(duì)照區(qū)進(jìn)行比較、分析。結(jié)果表明，秸稈還田能明顯提高辣椒的根系活力，最高值達(dá)到30%，約為同期空白對(duì)照的2倍；秸稈還田增加了葉片和果實(shí)中的硅含量，其中9月11日葉片中硅含量是空白對(duì)照的2倍，說(shuō)明秸稈還田作用明顯；根、莖部硅含量無(wú)明顯變化，根系活力的提高促進(jìn)了植株對(duì)硅的吸收，而足量的硅可刺激根系，使其活力增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：秸稈還田；根系活力；硅含量；辣椒

中圖分類號(hào)： S641.304文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2015）02-0153-03

收稿日期：2014-10-30

基金項(xiàng)目：遼寧省自然科學(xué)基金（編號(hào)：20102115）。

作者簡(jiǎn)介：吳紅艷（1967—），女，遼寧朝陽(yáng)人，研究員，主要從事微生物、土壤肥料、生物技術(shù)方向的研究與應(yīng)用工作。E-mail：lnwuhy@163.com。 根系是作物吸收水分、養(yǎng)分及固定植株的器官，它不僅具有吸收功能，而且具有重要的合成和代謝功能。根系活力是指根系新陳代謝活動(dòng)的強(qiáng)弱，是反映根系吸收功能的一項(xiàng)綜合指標(biāo)[1]。根系作為植物重要的吸收器官和代謝器官，其生長(zhǎng)發(fā)育直接影響到地上部莖葉的生長(zhǎng)和作物產(chǎn)量的高低。越來(lái)越多的研究表明，根系對(duì)葉片衰老具有重要的調(diào)節(jié)作用，根系活力是根的吸收、合成與生長(zhǎng)等生理活動(dòng)的綜合表現(xiàn)，因此旺盛的根系活力對(duì)作物的生長(zhǎng)、產(chǎn)量形成以及肥料利用率的提高等具有重要意義[2-3]。隨著作物生產(chǎn)水平的不斷提高和栽培生理研究的不斷深入，作物根系的研究已經(jīng)成為作物栽培研究中的一個(gè)較活躍領(lǐng)域。

土壤營(yíng)養(yǎng)元素含量高低可以調(diào)控作物根系的生長(zhǎng)發(fā)育，并顯著影響根系活力[4]。地殼中硅的含量豐富，生長(zhǎng)在土壤中的植物體內(nèi)都含有不同量的硅元素；然而由于硅的廣泛存在且植物缺乏硅時(shí)沒(méi)有明顯的癥狀，長(zhǎng)期以來(lái)硅元素對(duì)植物生長(zhǎng)的影響并沒(méi)有引起人們的重視，與必需營(yíng)養(yǎng)元素相比，作為有益元素的硅元素，在過(guò)去研究得不多[5]。隨著全球氣候的變化、科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)硅元素的認(rèn)識(shí)發(fā)生了轉(zhuǎn)變，各國(guó)科學(xué)家對(duì)硅元素的研究產(chǎn)生了濃厚的興趣，對(duì)于硅的有益作用有了更多的認(rèn)識(shí)，例如硅對(duì)植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生影響，吸硅充足的植株較健壯，能夠增強(qiáng)植物對(duì)病原菌和害蟲(chóng)的抵抗能力，可以防止作物根系及輸導(dǎo)組織在逆境條件下遭擠壓，減輕由氮素過(guò)多引起的病蟲(chóng)害病癥，調(diào)節(jié)植物的光合作用和蒸騰作用，增強(qiáng)植物的抗倒性和抗旱性。此外有研究表明，高濃度的硅對(duì)真菌孢子的萌發(fā)和菌絲的生長(zhǎng)有抑制作用等等[6-7]。

目前對(duì)秸稈還田的研究大多局限于土壤理化性狀，生物學(xué)性質(zhì)及當(dāng)季、后茬作物產(chǎn)量、質(zhì)量方面，而從作物生理代謝角度探討秸稈還田對(duì)植株生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究報(bào)道較少。本研究闡述了秸稈還田后辣椒植株生長(zhǎng)過(guò)程中不同部位硅含量及根系活力的測(cè)定方法與結(jié)果，分析其對(duì)辣椒根系活力和硅含量的影響，以期為進(jìn)一步研究秸稈還田對(duì)辣椒植株整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程的影響機(jī)制提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)概況

試驗(yàn)于2013年5月28日至10月15日在遼寧省北票市馬友營(yíng)鄉(xiāng)進(jìn)行。

1.2材料與儀器

1.2.1試驗(yàn)樣品“北京紅”辣椒植株（在1個(gè)生長(zhǎng)季的時(shí)間內(nèi)定期取樣，即每20～30 d取樣1次），所取樣品為秸稈還田處理和無(wú)秸稈的空白對(duì)照處理。

1.2.2試驗(yàn)試劑甲烯藍(lán)、二氧化硅、鉬酸銨、硫酸鹽鐵銨、濃硫酸等。

1.2.3試驗(yàn)儀器T6新悅可見(jiàn)分光光度計(jì)、恒溫振蕩器等。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1不同取樣時(shí)間辣椒植株根系活力測(cè)定采用甲烯藍(lán)染色法測(cè)定辣椒植株的根系活力，用根系活躍吸收面積占根系總吸收面積的百分比表示。

1.3.1.1溶液配制0.2 mmol/L甲烯藍(lán)溶液：精確稱取748 mg甲烯藍(lán)（C16H18N3SCl·3H2O），加水溶解并定容至1 000 mL，此溶液含甲烯藍(lán)0.074 8 mg/mL。0.010 mg/mL甲烯藍(lán)溶液：吸取13.37 mL 0.2 mmol/L甲烯藍(lán)溶液并定容至100 mL，搖勻。

1.3.1.2甲烯藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作取7支試管，分別按順序加入0、1、2、4、6、8、10 mL 0.01 mg/mL甲烯藍(lán)溶液，再用蒸餾水補(bǔ)足至10 mL，用分光光度計(jì)于660 nm處測(cè)定吸光度D660 nm，以甲烯藍(lán)濃度為橫坐標(biāo)、吸光度D660 nm為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并得出回歸方程。

1.3.1.3樣品的測(cè)定操作與標(biāo)準(zhǔn)曲線制作采用的方法相同。

1.3.2不同取樣時(shí)間辣椒植株不同部位硅含量測(cè)定辣椒植株不同部位硅含量的測(cè)定采用硅鉬藍(lán)分光光度法。

1.3.2.1溶液的配制SiO2標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：外購(gòu)，溶液中SiO2含量為0.1 mg/mL；SiO2標(biāo)準(zhǔn)工作液：吸取25.0 mL SiO2 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于250 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度后搖勻，立即轉(zhuǎn)入聚乙烯瓶中密閉保存，此溶液含0.10 mg/mL SiO2。0.5 mol/L 鹽酸溶液、1.2 mol/L鹽酸溶液、5%鉬酸銨、硫-草混酸（硫酸 ∶草酸=1 ∶3，其中硫酸先用硫酸 ∶水=1 ∶3的比例稀釋）、6%硫酸亞鐵銨、5%草酸等的配制方法均按常規(guī)操作進(jìn)行。

1.3.2.2二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作在預(yù)先加入1.2 mol/L鹽酸溶液的容量瓶中分別按順序加入0.00、0.20、0.50、100、2.00、3.00、4.00、5.00 mL標(biāo)準(zhǔn)工作液，再分別加入鉬酸銨、硫-草混酸、硫酸亞鐵銨，充分反應(yīng)后，在分光光度計(jì)下于630 nm處測(cè)定吸光度D630 nm，以二氧化硅濃度為x軸、吸光度D630 nm為y軸繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并得出回歸方程。endprint

1.3.2.3樣品處理及供試液的制備與測(cè)定樣品的處理采用灰化法，溶液采用樣品灰化后酸溶解制備，測(cè)定方法參照標(biāo)準(zhǔn)曲線制作相關(guān)步驟。

2結(jié)果與分析

2.1甲烯藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)曲線

以甲烯藍(lán)濃度為橫坐標(biāo)x、吸光度D660 nm為縱坐標(biāo)y繪制的甲烯藍(lán)染色法標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖1。

2.2不同取樣時(shí)間辣椒根系活力的測(cè)定結(jié)果

由圖2可以看出，秸稈還田后植株的根系活力在測(cè)定過(guò)程中大都明顯高于空白對(duì)照；7月12日左右測(cè)定時(shí)根系活力相近，以后逐漸升高，秸稈還田處理的根系活力明顯高于空白對(duì)照，直到最高值達(dá)到約30%，是空白對(duì)照的2倍；隨后逐漸下降，但是活力仍然高于空白對(duì)照。

2.3二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)曲線

以二氧化硅濃度為x軸、吸光度值D630 nm為y軸繪制的二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖3。

2.4不同取樣時(shí)間辣椒植株不同部位硅含量的測(cè)定結(jié)果

2.4.1不同取樣時(shí)間辣椒植株根部硅含量的測(cè)定結(jié)果從圖4結(jié)果看，試驗(yàn)組硅含量比空白對(duì)照略有升高，在生長(zhǎng)中期還有持平，說(shuō)明秸稈還田后對(duì)于植株根部硅含量影響不明顯。

2.4.2不同取樣時(shí)間辣椒植株莖部硅含量的測(cè)定結(jié)果從圖5結(jié)果可以看出，在生長(zhǎng)中期處理組高于對(duì)照，而前期和后期低于對(duì)照組，說(shuō)明秸稈還田對(duì)于植株生長(zhǎng)過(guò)程中植株莖部硅含量影響不明顯。

2.4.3不同取樣時(shí)間辣椒植株葉片中硅含量的測(cè)定結(jié)果由圖6結(jié)果可以看出，在植株整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中，葉片中硅含量表現(xiàn)為處理組明顯高于對(duì)照組，最開(kāi)始與對(duì)照組持平，之后差異逐漸增大，說(shuō)明秸稈還田對(duì)于植株葉片中硅含量的增加作用明顯，與對(duì)照組相比差異明顯。

2.4.4不同取樣時(shí)間辣椒果實(shí)中硅含量的測(cè)定結(jié)果由圖7結(jié)果可以看出，處理組果實(shí)中硅含量從果實(shí)形成初期（7月30日）就明顯高于對(duì)照組，以后依然保持這個(gè)狀態(tài)。而果實(shí)中富含硅，可以刺激果實(shí)中維生素C的形成，從而改善果實(shí)的品質(zhì)。

3結(jié)論

秸稈還田能明顯提高辣椒植株的根系活力。農(nóng)作物秸稈含有豐富的氮、磷、鉀和微量元素，是一種重要的可再生資源，秸稈還田后增強(qiáng)了土壤的保溫和保墑能力，能顯著促進(jìn)土壤微生物活動(dòng)，提高土壤速效養(yǎng)分釋放量，改善土壤理化性狀，增加土壤對(duì)硝態(tài)氮的固持能力，后期能夠使土壤養(yǎng)分供給與植株吸收之間到達(dá)一種平衡狀態(tài)；同時(shí)能增加植株體內(nèi)氮、磷、鉀、鈣、鎂、鋅、錳等元素的累積[8]，明顯改善經(jīng)濟(jì)性狀，促進(jìn)增產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，從而優(yōu)化根系生長(zhǎng)的土壤環(huán)境，使植株根系活力提高。

秸稈還田能明顯提高辣椒植株葉片和果實(shí)的硅含量。秸稈還田后大大提高了植株根系活力，增強(qiáng)了植株吸收養(yǎng)分的能力，而且秸稈中含有一定量的硅，因而增加了土壤中有效硅的含量和植株對(duì)硅的吸收。

總之，秸稈還田后顯著提高辣椒的根系活力，促進(jìn)植株對(duì)養(yǎng)分的吸收，這樣就使作物富集較多的硅，而作為植物有益營(yíng)養(yǎng)元素的硅反過(guò)來(lái)刺激根系的生長(zhǎng)，激發(fā)根系活力；同時(shí)硅能提高作物的抗病蟲(chóng)害能力，增強(qiáng)植物抵抗水分和鹽分脅迫能力，增強(qiáng)作物抗倒伏能力以及減輕低價(jià)鐵、錳、鋁等過(guò)多而造成的毒害作用[9]；此外，硅含量的增加可以增加植株中的干物質(zhì)量，有利于果實(shí)中蛋白質(zhì)和淀粉等的形成，促使果實(shí)飽滿，提高作物產(chǎn)量。植物吸硅以后使葉細(xì)胞中的葉綠體增大、基粒增多，抑制基部葉片過(guò)氧化物酶（POD） 活性，減輕木質(zhì)化程度，有利于延緩基部葉片的早衰，增加對(duì)光的吸收。還有研究表明，硅有助于光從表皮到葉片光合葉肉細(xì)胞、莖稈皮層組織的傳遞，從而促進(jìn)植物光合作用，進(jìn)而促進(jìn)植物的生長(zhǎng)[10]。因此可以看出，秸稈還田增加了硅含量，可增加辣椒產(chǎn)量并同時(shí)提高果實(shí)品質(zhì)。

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