王彥杰　畢少杰　洪秀杰　朱本源

摘要：研究不同濃度沼液浸種對谷子種子萌發(fā)過程中谷子的發(fā)芽各指標(biāo)、谷子種子細(xì)胞膜透性及噴施不同濃度沼液對谷子生長性狀的影響。結(jié)果表明，濃度為3%的沼液處理可顯著提高谷子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、芽長、根長。與對照比較，浸種處理48 h后，濃度小于10%的處理，相對電導(dǎo)率無顯著差異，當(dāng)濃度大于20%處理，相對電導(dǎo)率均顯著高于對照。噴施濃度50%以上沼液均可顯著增加谷子的株高、穗粒質(zhì)量；濃度為50%、75%的沼液可顯著增加谷子穗長、產(chǎn)量；100%的沼液噴施會造成谷子頂端葉片壞死。

關(guān)鍵詞：沼液；浸種；噴施；谷子；種子萌發(fā)；產(chǎn)量

中圖分類號： S515.04 文獻標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）10-0119-03

隨著人們生活水平的提高和飲食結(jié)構(gòu)的改變，雜糧作物的種植得到了越來越多的重視。谷子作為小雜糧作物之首，種植面積有逐漸回升的趨勢。種植方式力求按綠色、有機食品的要求進行[1]，這就對谷子種植過程中施肥的種類與化肥的施用量有了更高的要求。沼氣工程的快速發(fā)展使得每年沼液排放量快速上升，每年沼液的排放量已達到1.3 億t[2]。有機物料厭氧發(fā)酵后，物料所含的碳素被轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳，而其中的磷和氮素等會更多地被保留下來[3-4]，直接排放會造成二次污染的問題。目前，沼液的處理成為制約沼氣工程良性發(fā)展的重要因素之一。沼液通過溝灌、直接表面施用等，會因氨氣的揮發(fā)造成氮素的損失，從而降低利用率[5]。采用滴灌及深施的方式可以提高沼液的利用率，但會因為沼液所含顆粒物而阻塞噴頭，對施用設(shè)備的要求較高。以沼液作為浸種液和葉面肥料來施用，相對于漫灌處理方式，可以提高沼液的利用效率。沼液浸種與噴施處理在水稻、玉米、蔬菜等作物上應(yīng)用研究報道較多，眾多研究表明，沼液浸種可以提高作物種子發(fā)芽活力，葉面噴施能提高作物抗病性和產(chǎn)量[6]。然而沼液浸種和噴施對谷子生長的影響還缺乏研究。因此，本試驗利用沼液對谷子進行浸種和葉面噴施，研究沼液浸種對谷子種子萌發(fā)、噴施對谷子產(chǎn)量的影響，為綠色有機谷子的種植提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試谷子品種為金谷1號，早熟品種，抗病、抗旱、抗倒伏。適宜黑龍江省第一、第二積溫帶和第三積溫帶上限地區(qū)種植。沼液為餐廚垃圾與牛糞混合發(fā)酵剩余物充分沉降后的上清液，經(jīng)雙層紗布過濾后備用。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 沼液浸種對谷子發(fā)芽的影響 將適量的籽粒飽滿的谷子種子用0.1%的氯化汞溶液表面消毒處理5 min，再用無菌水清洗多次，置于盛有無菌水的燒杯中，25 ℃下浸泡2 h后用于沼液浸種處理。

用蒸餾水和沼液原液分別配制濃度為0（CK）、1%、3%、5%、10%、20%、30%、50%、100%的沼液作為試驗浸種液。將不同濃度的沼液加入到滅菌的鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，加入浸種液至濾紙吸濕充分。然后將無菌水浸泡過的谷子種子100粒擺入培養(yǎng)皿的充分吸濕后的濾紙上，每個處理重復(fù)3次。將培養(yǎng)皿置于25 ℃無光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，及時補充蒸發(fā)的水分，保持處理期濃度一致。分別測定發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、根長、芽長。

1.2.2 沼液浸種對谷子種子細(xì)胞膜透性的影響 選取無損傷、籽粒飽滿的谷子種子1.000 0 g，置于試管中，然后用蒸餾水清洗2次，再用去離子水清洗3次，每管加入不同濃度的沼液（0、1%、3%、5%、10%、20%、30%、50%、100%）10 mL。將試管放于30 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中，分別在6、12、24、48 h后用DDSJ-308A電導(dǎo)率儀測定其電導(dǎo)率。在最后1次電導(dǎo)率測定完后煮沸10 min，冷卻至室溫后測定其電導(dǎo)率，即絕對電導(dǎo)率。每個處理3次重復(fù)。細(xì)胞膜的透性以相對電導(dǎo)率表示。通過浸出液電導(dǎo)率與絕對電導(dǎo)率計算相對電導(dǎo)率[7]：

相對電導(dǎo)率=浸出液電導(dǎo)率/絕對電導(dǎo)率×100%。

1.2.3 噴施沼液對成熟期谷子生長性狀的影響 試驗在黑龍江省肇東市尚家鎮(zhèn)農(nóng)戶家的耕地進行，前茬為玉米，地勢平坦，肥力均勻，施摻混肥375 kg/hm2做底肥。土壤性質(zhì)為有機質(zhì)27.1 g/kg、全氮0.48 g/kg、速效磷32.6 mg/kg、速效鉀193.2 mg/kg。利用不同濃度的沼液在谷子生長的拔節(jié)期、抽穗期進行葉面噴施。用水將沼液分別配制成濃度為100%、75%、50%、25%后進行噴施處理，以清水噴施為對照，3次重復(fù)。隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積19.5 m2（行長5 m、行距65 cm，6行區(qū)），小區(qū)邊2壟為保護行。在成熟期每小區(qū)隨機取20 株用于測定株高、莖粗、穗長、穗粒質(zhì)量，全區(qū)測產(chǎn)后測定千粒質(zhì)量。

1.3 測定方法

參照文獻[8]的方法測定谷子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)。以培養(yǎng)4 d的谷子發(fā)芽率計算發(fā)芽勢，以培養(yǎng)7 d的發(fā)芽數(shù)計算發(fā)芽率；通過測定培養(yǎng)第1天至第7天的發(fā)芽數(shù)來計算發(fā)芽指數(shù)。發(fā)芽率=發(fā)芽數(shù)/種子數(shù)×100%；發(fā)芽指數(shù)=∑（Gt/Dt）（其中Gt為第t天的發(fā)芽數(shù)，Dt是發(fā)芽的日數(shù)）。谷子莖粗的測定參照文獻[9]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，方差分析采用Duncans法；運用Origin 8.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 沼液浸種對谷子發(fā)芽指標(biāo)的影響

沼液浸種對谷子種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、芽長、根長的影響見表1。種子發(fā)芽率是衡量種子活力的重要指標(biāo)。從表1可以看出，與對照比較，濃度為20%以上的沼液可顯著抑制谷子的發(fā)芽率，1%、3%、5%、10%沼液的浸種處理對谷子的發(fā)芽率無顯著影響。表明高濃度的沼液可抑制谷子的發(fā)芽。

1%、3%的沼液浸種可顯著提高谷子種子的發(fā)芽勢，5%、10%、20%、30%的沼液浸種處理對發(fā)芽勢無影響，而浸種濃度提高到50%、100%時顯著影響谷子種子的發(fā)芽勢。表明低濃度的沼液浸種可提高谷子種子的發(fā)芽勢，高濃度下種子的發(fā)芽勢明顯受到抑制。

種子發(fā)芽指數(shù)是反映種子萌發(fā)速率和活力狀況的重要指標(biāo)。谷子種子的發(fā)芽指數(shù)隨著沼液處理濃度的增加呈先升高后降低的趨勢，1%、3%、5%、10%的沼液浸種處理均可顯著提高發(fā)芽指數(shù)，而濃度高于30%以上的沼液浸種處理顯著降低了谷子的發(fā)芽指數(shù)。表明低濃度沼液可提高谷子的發(fā)芽指數(shù)，高濃度沼液降低了谷子的發(fā)芽指數(shù)。

谷子的芽長、根長均隨著浸種液濃度的提高而呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，且最大值均為3%、5%的處理。當(dāng)濃度提高到50%以上時顯著抑制了芽和根的生長，濃度30%以下的處理均可促進谷子芽和根的生長。

綜合考慮不同濃度沼液對谷子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、芽長、根長的影響，濃度為3%的處理可顯著促進谷子種子發(fā)芽綜合指標(biāo)提高。

2.2 沼液浸種對谷子種子細(xì)胞膜透性的影響

不同濃度沼液對谷子種子膜透性的影響見圖1。從圖1可以看出，不同濃度沼液處理后谷子種子的相對電導(dǎo)率呈先上升后下降的變化趨勢。在處理6 h時，谷子種子的相對電導(dǎo)率較低，由于初期種子吸水量較少，主要是最外層細(xì)胞進行了吸水，谷子種子只有較少的電解質(zhì)滲漏。當(dāng)處理24 h時，谷子種子的相對電導(dǎo)率達到最大值，此時已吸足了發(fā)芽所需的水分，但還沒有完全修復(fù)因種子干燥而造成的膜破壞，造成電解質(zhì)的滲漏量較大。隨著膜結(jié)構(gòu)的逐漸修復(fù)，細(xì)胞中的電解質(zhì)滲漏量減少，相對電導(dǎo)率也呈現(xiàn)下降的趨勢。低于濃度10%的處理，處理48 h時，不同處理間與對照相對電導(dǎo)率差異不顯著。而高濃度沼液的處理相對電導(dǎo)率下降的程度較??；高于濃度20%的處理，處理48 h時，相對電導(dǎo)率均顯著高于對照。表明高濃度的沼液抑制谷子種子發(fā)芽過程中細(xì)胞膜的修復(fù)，抑制強度隨著處理濃度的增大而增強。

2.3 噴施沼液對成熟期谷子生長性狀的影響

噴施不同濃度沼液對谷子產(chǎn)量性狀的影響見表2。結(jié)果表明，與對照相比，噴施濃度50%以上的沼液均可顯著增加株高；不同濃度沼液對谷子的莖粗、千粒質(zhì)量沒有影響；濃度為50%、75%的沼液可顯著增加穗長；高于濃度50%的處理穗粒質(zhì)量增加顯著；100%的沼液噴施后在谷子頂端葉片出現(xiàn)壞死的斑點，可能是由于沼液濃度過大造成。不同濃度沼液處理谷子產(chǎn)量均顯著高于對照，50%、75%處理對產(chǎn)量提高明顯，但2個處理間差異不顯著。

3 討論與結(jié)論

沼液浸種作為種子處理技術(shù)具有簡便、安全的良好效果。沼液中所含的多種微量元素均為作物種子發(fā)育所需，種子浸泡處理后可以吸收這些營養(yǎng)元素，從而激活種子內(nèi)部的酶，胚細(xì)胞受刺激而分裂，細(xì)胞生長加快，進而達到促進種子萌發(fā)的作用。本試驗結(jié)果表明，低濃度的沼液浸種可以顯著提高谷子種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，促進胚芽和胚根的生長，但對種子的發(fā)芽率沒有影響。高濃度沼液浸種會抑制發(fā)芽，降低發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)，抑制胚芽和胚根生長。浸種沼液的濃度過高，會對種子造成毒害作用，從而影響種子發(fā)芽率。綜合考慮不同濃度沼液對發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、芽長、根長的影響，沼液浸種3%濃度處理可顯著促進谷子種子發(fā)芽綜合指標(biāo)提高。

種子的原生質(zhì)膜和液泡膜均是選擇性通透膜，但其完整性會因為失水干燥受到破壞，此時的種子浸入水中后，質(zhì)膜和液泡膜由于受到破壞而起不到屏障作用[10]。這種由于干燥而造成膜的不完整性可以在種子吸水萌發(fā)過程中得到修復(fù)。沼液是含有多種營養(yǎng)成分的厭氧發(fā)酵剩余物，在高濃度的條件下進行浸種種子萌發(fā)受到抑制，可能是由于高濃度的沼液阻礙了膜的修復(fù)，從而抑制了谷子種子的萌發(fā)。本研究中電導(dǎo)率的變化說明不同濃度沼液對谷子種子萌發(fā)過程中膜的修復(fù)有顯著影響。

沼液中幾乎含有作物所需要的全部礦質(zhì)元素[11-12]。有研究表明，噴施沼液可以提高小麥葉綠素的含量[13]，提高油桃二氧化碳的利用能力和利用率[14]。本研究表明，沼液噴施能提高谷子的株高、穗長、穗粒質(zhì)量，對莖粗和千粒質(zhì)量無影響，供試噴施濃度的沼液均能提高谷子的產(chǎn)量，而以50%、75%的增產(chǎn)明顯。100%沼液噴施與低濃度處理相比增產(chǎn)效果不顯著，可能是由于高濃度的處理影響了葉片的光合特性。本研究結(jié)論與田成津的研究結(jié)果[15]一致。

本研究結(jié)論：（1）不同濃度沼液浸種對谷子種子萌發(fā)有顯著影響，其中3%的沼液浸種可提高谷子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、芽長和根長，有利于種子萌發(fā)。（2）噴施不同濃度沼液可以影響谷子產(chǎn)量，其中噴施濃度為50%、75%的沼液可以促進谷子生長和提高谷子產(chǎn)量。（3）利用沼液浸種、葉面噴施沼液可提高谷子生長和產(chǎn)量，增加種植綠色有機谷子的經(jīng)濟效益，有較大推廣應(yīng)用價值。

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