• ISSN 1008-505X
  • CN 11-3996/S

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

小分子有机酸钾对水稻种子萌发和幼苗生长的影响

刘燕 姚媛媛 杨越超 程冬冬 李珊 王晓琪 孙磊

引用本文:
Citation:

小分子有机酸钾对水稻种子萌发和幼苗生长的影响

    作者简介: 刘燕E-mail:liuyan_9612@163.com;
    通讯作者: 杨越超, E-mail:yangyuechao2010@163.com
  • 基金项目: 泰山产业领军人才计划(LJNY201609);十三五科技部重点研发计划(2017YFD0200702);山东省重点研发计划(2017CXGC0306)。

Effects of small molecule organic sylvites on seed germination and seedling growth of rice (Oryza sativa L.)

    Corresponding author: YANG Yue-chao, E-mail:yangyuechao2010@163.com ;
  • 摘要: 【目的】施用小分子有机酸钾是促进水稻生长和提高水稻产量的重要措施之一。本试验研究了3种小分子有机酸钾在不同浓度下对水稻种子萌发和幼苗生长的影响,为促进水稻增产及研发新型肥料增效剂提供理论依据。【方法】以水稻种子‘临稻21’为试验材料进行了种子萌发试验和水培试验。以不含钾盐处理为空白对照 (CK),供试钾盐包括硫酸钾 (IOS)、甲酸钾 (OSA)、乙酸钾 (OSB) 和丙酸钾 (OSC),设两个K+浓度分别为0.25和0.50 mmol/L。将种子置于25℃培养箱中,培养至两叶一心时,转入含有不同浓度钾盐的营养液中进行12 h光照/12 h黑暗、25℃恒温处理,至水稻幼苗长到四叶一心时,测定幼苗生长、根系形态和光合特性。【结果】1) 小分子有机酸钾促进了水稻种子提早萌发,培养48 h后,当K+浓度为0.25 mmol/L时,OSA-1和OSB-1较IOS-1水稻发芽率显著提高35.6%和37.8%;当K+浓度为0.50 mmol/L时,OSA-2和OSB-2较IOS-2水稻发芽率显著提高34.0%和27.7%;2) 与IOS相比,OSA-1、OSA-2和OSB-1显著促进了水稻幼苗叶片的宽度和鲜重的提高,并使水稻幼苗根重、总根长、根表面积和根体积显著提升;3) 与IOS处理相比,OSC处理提高了水稻幼苗叶片叶绿素含量,OSA和OSB处理显著提高了水稻幼苗叶片净光合效率、气孔导度和蒸腾速率;4) 施用小分子有机酸钾能够提高水稻幼苗根系活力,进而促进了水稻幼苗对钾素的吸收,OSA-2和OSB-2处理幼苗全钾含量较IOS-2显著提高19.6%和28.3%。【结论】与硫酸钾相比,甲酸钾、乙酸钾和丙酸钾3种小分子有机酸钾处理可促进水稻种子提前萌发,促进水稻幼苗的生长、光合效率的提高以及对钾素的吸收,以0.25 mmol/L甲酸钾 (OSA) 的促生效果最好。
  • 图 1  不同小分子有机酸钾处理水稻种子萌发率

    Figure 1.  Germination rate of rice seed treated with different small molecule organic sylvites

    图 2  不同小分子有机酸钾处理的水稻幼苗和根系

    Figure 2.  Seedlings and roots of rice treated with different small molecule organic sylvites

    图 3  不同小分子有机酸钾处理的水稻幼苗根系扫描图

    Figure 3.  Scanning images of rice seedling roots treated with different small molecule organic sylvites

    图 4  不同小分子有机酸钾处理的水稻幼苗根系活力

    Figure 4.  Root activity of rice seedling treated with different small molecule organic sylvites

    图 5  不同小分子有机酸钾处理水稻幼苗叶片光合参数

    Figure 5.  Photosynthetic parameters of rice seedling leaves under different small molecule organic sylvite treatments

    图 6  不同小分子有机酸钾处理水稻幼苗植株全钾含量

    Figure 6.  Total potassium content in rice seedling plants treated with small molecule organic sylvites

    表 1  不同小分子有机酸钾处理的水稻幼苗生长指标

    Table 1.  Growth indexes of rice seedling treated with different small molecule organic sylvites

    处理Treatment株高
    Shoot height
    (cm)
    叶长
    Leaf length
    (cm)
    叶宽
    Leaf width
    (cm)
    地上部生物量
    Shoot biomass
    根长
    Root length
    (cm)
    地下部生物量
    Root biomass
    根冠比
    Root/shoot ratio
    鲜重FW
    (g/plant)
    干重DW
    (mg/plant)
    鲜重FW
    (g/plant)
    干重DW
    (mg/plant)
    CK 27.05 b15.75 b0.37 e0.22 e35.50 c13.38 d0.06 d6.02 c0.16 b
    IOS-128.58 ab16.95 a0.38 e0.26 e39.90 bc14.58 cd0.06 d6.35 c0.18 ab
    IOS-230.20 a16.68 a0.41 de0.31 de43.53 bc13.95 d0.07 cd7.62 c0.18 ab
    OSA-131.90 a17.83 a0.51 a0.50 a74.85 a18.73 b0.12 ab12.52 b0.16 b
    OSA-231.40 a16.98 a0.53 a0.46 abc70.65 a16.40 c0.10 bc12.05 b0.17 b
    OSB-130.98 a16.33 a0.50 ab0.48 ab71.42 a20.88 a0.15 a15.02 a0.21 a
    OSB-229.65 ab16.78 a0.46 bc0.39 bcd54.80 b14.70 cd0.09 bcd9.35 bc0.17 ab
    OSC-129.01 ab17.40a0.44 cd0.30 de48.35 bc16.23 c0.10 bc9.42 bc0.19 ab
    OSC-230.73 a18.00 a0.48 abc0.37 cd53.72 b14.40 cd0.10 bc9.64 bc0.20 ab
    注(Note):CK—不含钾盐对照 No potassium control;IOS—硫酸钾 Potassium sulphate;OSA—甲酸钾 Potassium formate;OSB—乙酸钾 Potassium acetate;OSC—丙酸钾 Potassium propionate. 钾盐后的数字 1 和 2 分别代表处理钾离子浓度 0.25和 0.50 mmol/L;同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 (P < 0.05)。The numbers 1 and 2 after sylvites represent 0.25 mmol/L and 0.50 mmol/L of potassium ion concentration respectively. Values followed by different letters in a column indicate significant difference among treatments (P < 0.05).
    下载: 导出CSV

    表 2  不同小分子有机酸钾处理的水稻幼苗根系形态

    Table 2.  Root morphology of rice seedling treated with different small molecule organic sylvites

    处理
    Treatment
    总根长 (cm)
    Total length
    总表面积 (cm2)
    Total surface area
    平均直径 (mm)
    Average diameter
    总体积 (cm3)
    Total volume
    CK103.98 bc8.38 e0.26 bc0.05 d
    IOS-1101.40 c8.54 e0.27 abc0.06 d
    IOS-2125.00 bc10.31 de0.26 bc0.07 d
    OSA-1198.76 a16.74 b0.27 abc0.11 b
    OSA-2239.43 a17.05 b0.25 c0.11 b
    OSB-1234.97 a20.83 a0.28 abc0.15 a
    OSB-2145.71 b13.20 c0.29 ab0.10 bc
    OSC-1141.17 bc12.44 cd0.28 abc0.09 c
    OSC-2146.77 b13.54 c0.29 a0.10 bc
    注(Note):CK—不含钾盐对照 No potassium control;IOS—硫酸钾 Potassium sulphate;OSA—甲酸钾 Potassium formate;OSB—乙酸钾 Potassium acetate;OSC—丙酸钾 Potassium propionate. 钾盐后的数字 1 和 2 分别代表处理钾离子浓度 0.25和 0.50 mmol/L;同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著 (P < 0.05)。The numbers 1 and 2 after sylvites represent 0.25 mmol/L and 0.50 mmol/L of potassium ion concentration respectively. Values followed by different letters in a column indicate significant difference among treatments (P < 0.05).
    下载: 导出CSV

    表 3  不同小分子有机酸钾处理的水稻幼苗叶片色素含量 (mg/g)

    Table 3.  Pigment content in rice seedling leaves treated with different small molecule organic sylvites

    处理
    Treatment
    叶绿素 a
    Chl. a
    叶绿素 b
    Chl. b
    叶绿素 a + b
    Chl. a + b
    胡萝卜素
    Carotene
    CK 3.39 d1.08 bcde4.47 e0.66 ab
    IOS-13.55 cd1.01 de4.56 de0.69 ab
    IOS-23.62 cd1.17 abc4.78 cde0.70 ab
    OSA-13.75 bc1.13 abcd4.88 bcd0.68 ab
    OSA-23.69 bc0.97 e4.65 de0.59 c
    OSB-13.82 abc1.17 abc4.99 bc0.70 ab
    OSB-23.55 cd1.07 cde4.62 de0.63 bc
    OSC-14.07 a1.27 a5.34 a0.74 a
    OSC-23.97 ab1.22 ab5.19 ab0.72 a
    注(Note):CK—不含钾盐对照No potassium control;IOS—硫酸钾 Potassium sulphate;OSA—甲酸钾 Potassium formate;OSB—乙酸钾 Potassium acetate;OSC—丙酸钾 Potassium propionate. 钾盐后的数字 1 和 2 分别代表处理钾离子浓度 0.25和 0.50 mmol/L;同列数据后不同字母表示处理间差异显著 (P < 0.05)。 The numbers 1 and 2 after sylvites represent 0.25 mmol/L and 0.50 mmol/L of potassium ion concentration respectively. Values followed by different letters in a column indicate significant difference among treatments (P < 0.05).
    下载: 导出CSV
  • [1] Gontia-Mishra I, Sapre S, Tiwari S. Zinc solubilizing bacteria from the rhizosphere of rice as prospective modulator of zinc biofortification in rice[J]. Rhizosphere, 2017, 3: 185–190. doi:  10.1016/j.rhisph.2017.04.013
    [2] FAO. FAOSTAT[BD/OL]. 2014. http://faostat.fao.org
    [3] Xu X, He P, Yang F, et al. Methodology of fertilizer recommendation based on yield response and agronomic efficiency for rice in China[J]. Field Crops Research, 2017, 206: 33–42. doi:  10.1016/j.fcr.2017.02.011
    [4] Long S, Marshall-Colon A, Zhu X G. Meeting the global food demand of the future by engineering crop photosynthesis and yield potential[J]. Cell, 2015, 161(1): 56–66. doi:  10.1016/j.cell.2015.03.019
    [5] Long H. Land consolidation: an indispensable way of spatial restructuring in rural China[J]. Journal of Geographical Sciences, 2014, 24(2): 211–225. doi:  10.1007/s11442-014-1083-5
    [6] 安宁, 范明生, 张福锁. 水稻最佳作物管理技术的增产增效作用[J]. 植物营养与肥料学报, 2015, 21(4): 846–852. An N, Fan M S, Zhang F S. Increasing yield and efficiency of optimal rice crop management techniques[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2015, 21(4): 846–852. doi:  10.11674/zwyf.2015.0403
    [7] 麻坤, 刁钢. 化肥对中国粮食产量变化贡献率的研究[J]. 植物营养与肥料学报, 2018, 24(4): 1113–1120. Ma K, Diao G. Research on the contribution rate of fertilizer to grain yield change in China[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2018, 24(4): 1113–1120. doi:  10.11674/zwyf.17375
    [8] Chen P, Nie T, Chen S, et al. Recovery efficiency and loss of 15N-labelled urea in a rice-soil system under water saving irrigation in the Songnen Plain of Northeast China[J]. Agricultural Water Management, 2019, 222: 139–153. doi:  10.1016/j.agwat.2019.04.026
    [9] 汪良驹, 姜卫兵, 黄保健. 5-氨基乙酰丙酸对弱光下甜瓜幼苗光合作用和抗冷性的促进效应[J]. 园艺学报, 2004, (3): 321–326. Wang L J, Jiang W B, Huang B J. Effects of 5-aminolevulinic acid on photosynthesis and cold resistance of muskmelon seedlings under low light[J]. Acta Horticiturae Sinica, 2004, (3): 321–326. doi:  10.3321/j.issn:0513-353X.2004.03.007
    [10] 刘小琥, 彭新湘, 陈德万. 烟草植株各部位的草酸含量变化(简报)[J]. 植物生理学通讯, 2001, 37(2): 126–127. Liu X H, Peng X X, Chen D W. Changes of oxalic acid content in different parts of tobacco plant (bulletin)[J]. Journal of Plant Physiology, 2001, 37(2): 126–127.
    [11] 徐慧敏, 徐福利, 李宏智, 徐渭玲. 低分子有机酸对辣椒生长发育及叶片活性氧代谢的影响[J]. 西北农业学报, 2009, 18(3): 213–217. Xu H M, Xu F L, Li H Z, Xu W L. Effects of low molecular organic acids on growth and development of pepper and active oxygen metabolism in leaves[J]. Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica, 2009, 18(3): 213–217. doi:  10.3969/j.issn.1004-1389.2009.03.048
    [12] 徐慧敏. 低分子有机物质对辣椒生长发育过程的效应研究[D]. 杨凌: 西北农林科技大学硕士学位论文, 2009.

    Xu H M. Study on the effects of low molecular organic substances on the growth and development process of pepper[D]. Yangling: MS Thesis of Northwest Agriculture and Forestry University, 2009.
    [13] 韦峥宇, 沈方科, 尹永强, 等. 有机酸–钾、有机酸–钾镁对烤烟烟叶钾含量及产质量的影响[J]. 广东农业科学, 2011, 38(5): 78–80. Wei Z Y, Shen F K, Yin Y Q, et al. Effects of organic acid-potassium and organic acid-potassium magnesium on potassium content and yield quality of flue-cured tobacco leaves[J]. Guangdong Agricultural Sciences, 2011, 38(5): 78–80. doi:  10.3969/j.issn.1004-874X.2011.05.027
    [14] 韩锦峰, 杨素勤, 王永华, 等. 不同相伴阴离子钾肥对烤烟光合特性、钾含量及化学成分的影响[J]. 中国烟草学报, 2002, 8(3): 22–25. Han J F, Yang S Q, Wang Y H, et al. Effects of different concomitant anion potassium fertilizer on photosynthetic characteristics, potassium content and chemical composition of flue-cured tobacco[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2002, 8(3): 22–25. doi:  10.3321/j.issn:1004-5708.2002.03.004
    [15] 许萍, 宁敏, 杨承华. 添加有机酸钾对卷烟焦油量等的影响[J]. 合肥工业大学学报(自然科学版), 1999, 22(3): 88–93. Xu P, Ning M, Yang C H. The effect of adding potassium organic acid on the coke yield of cigarette[J]. Journal of Hefei University of Technology (Natural Science Edition), 1999, 22(3): 88–93.
    [16] Yao Y, Wang C, Wang X, et al. Activation of fulvic acid-like in paper mill effluents using H2O2/TiO2 catalytic oxidation: characterization and salt stress bioassays[J]. Journal of Hazardous Materials, 2019, 378: 1–8. doi:  10.1016/j.jhazmat.2019.05.095
    [17] 郝再彬, 苍晶, 徐仲, 等. 植物生理实验[M]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2004.

    Hao Z B, Cang J, Xu Z, et al. Plant physiological experiment[M]. Harbin: Harbin Institute of Technology Press, 2004.
    [18] 鲍士旦. 土壤农化分析(第3版)[M]. 北京: 中国农业出版社, 2000.

    Bao S D. Soil and agrochemical analysis (3rd edition)[M]. Beijing: China Agricultural Press, 2000.
    [19] 于会丽, 林治安, 李燕婷, 等. 喷施小分子有机物对小油菜生长发育和养分吸收的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(6): 1560–1568. Yu H L, Lin Z A, Li Y T, et al. Effects of spraying small molecular organics on growth, development and nutrient absorption of rapeseed[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2014, 20(6): 1560–1568.
    [20] 张金汕, 贾永红, 孙鹏, 等. 施钾和叶面喷施赤霉素对春小麦种子萌发的影响[J]. 新疆农业科学, 2018, 55(8): 1384–1391. Zhang J S, Jia Y H, Sun P, et al. Effects of potassium and gibberellin on seed germination of spring wheat[J]. Xinjiang Agricultural Sciences, 2018, 55(8): 1384–1391.
    [21] 梁德印, 徐美德. 钾在植物生理中的作用[J]. 农业科技通讯, 1986, (9): 31. Liang D Y, Xu M D. The role of potassium in plant physiology[J]. Bulletin of Agricultural Science and Technology, 1986, (9): 31.
    [22] 王晓光, 曹敏建, 王伟, 等. 钾对大豆根系形态与生理特性的影响[J]. 大豆科学, 2005, 24(2): 126–129. Wang X G, Cao M J, Wang W, et al. Effects of potassium concentration in the soil on the morphological and physiological characteristics of soybean root[J]. Soybean Science, 2005, 24(2): 126–129. doi:  10.3969/j.issn.1000-9841.2005.02.009
    [23] 郭泽, 李子绅, 代晓燕, 王英锋. 低钾胁迫下外源生长素对烟草根系生长及钾吸收的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(7): 1173–1184. Guo Z, Li Z S, Dai X Y, Wang Y F. Effects of auxin on tobacco root growth and potassium uptake under low potassium stress[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2019, 25(7): 1173–1184. doi:  10.11674/zwyf.18321
    [24] South P F, Cavanagh A P, Liu H W, Ort D R. Synthetic glycolate metabolism pathways stimulate crop growth and productivity in the field[J]. Science, 2019, 363(6422): 1–9. doi:  10.1126/science.aat9077
    [25] Raines C A. Increasing photosynthetic carbon assimilation in C3 plants to improve crop yield: current and future strategies[J]. Plant Physiology, 2011, 155: 36–42. doi:  10.1104/pp.110.168559
    [26] 柳沈辉, 伍俊为, 黄裕钧, 等. 有机碳对嘉宝果地上部生长和叶绿素含量的影响[J]. 亚热带农业研究, 2018, 14(3): 177–180. Liu S H, Wu J W, Huang Y J, et al. Effects of organic carbon on growth and chlorophyll content in the aboveground of garbo fruit[J]. Subtropical Agriculture Research, 2018, 14(3): 177–180.
    [27] Ambavaram M M R, Basu S, Krishnan A, et al. Coordinated regulation of photosynthesis in rice increases yield and tolerance to environmental stress[J]. Nature Communications, 2014, 5: 5302. doi:  10.1038/ncomms6302
  • [1] 柴如山安之冬马超王擎运章力干郜红建 . 我国主要粮食作物秸秆钾养分资源量及还田替代钾肥潜力. 植物营养与肥料学报, 2020, 26(2): 201-211. doi: 10.11674/zwyf.19151
    [2] 闫国超樊小平谭礼尹昌梁永超 . 盐胁迫下添加外源硅可有效提高水稻抗氧化酶活性与钠钾平衡相关基因的表达. 植物营养与肥料学报, 2020, 26(10): 1-9. doi: 10.11674/zwyf.20154
    [3] 许猛袁亮李伟李燕婷赵秉强 . 脱盐味精尾液对Na2CO3胁迫下小白菜种子萌发和幼苗生长的影响. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(6): 1022-1031. doi: 10.11674/zwyf.18281
    [4] 许猛袁亮李伟李燕婷李娟赵秉强 . 复合氨基酸肥料增效剂对NaCl胁迫下小白菜种子萌发和苗期生长的影响. 植物营养与肥料学报, 2018, 24(4): 992-1000. doi: 10.11674/zwyf.17440
    [5] 薛欣欣鲁剑巍李小坤任涛丛日环明日 . 不同施氮量下缺钾对水稻叶片营养及生理性状的影响. 植物营养与肥料学报, 2016, 22(6): 1494-1502. doi: 10.11674/zwyf.15496
    [6] 薛欣欣李岚涛鲁剑巍李小坤任涛丛日环周鹂 . 利用功能叶片钾含量作为水稻钾营养诊断指标的可行性研究. 植物营养与肥料学报, 2015, 21(2): 492-499. doi: 10.11674/zwyf.2015.0225
    [7] 杜加银茹美倪吾钟* . 减氮控磷稳钾施肥对水稻产量及养分积累的影响. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(3): 523-533. doi: 10.11674/zwyf.2013.0301
    [8] 张秀玮董元杰邱现奎王全辉王艳华胡国庆 . 外源NO对不同作物种子萌发、幼苗生长及抗氧化酶活性的影响. 植物营养与肥料学报, 2012, 18(2): 397-404. doi: 10.11674/zwyf.2012.11233
    [9] 孙园园孙永健吴合洲马均* . 水分胁迫对水稻幼苗氮素同化酶及光合特性的影响. 植物营养与肥料学报, 2009, 15(5): 1016-1022. doi: 10.11674/zwyf.2009.0505
    [10] 马红亮朱建国谢祖彬刘钢曾青 . 开放式空气CO2浓度升高对水稻/小麦轮作土壤速效钾的影响 . 植物营养与肥料学报, 2009, 15(3): 607-612.
    [11] 吴照辉贺立源严昶左雪冬 . 低磷胁迫对水稻地上部氮、钾吸收和积累的影响. 植物营养与肥料学报, 2009, 15(2): 311-316. doi: 10.11674/zwyf.2009.0210
    [12] 库文珍彭克勤张雪芹童建华周浩萧浪涛 . 低钾胁迫对水稻苗期矿质营养吸收和植物激素含量的影响 . 植物营养与肥料学报, 2009, 15(1): 69-75. doi: 10.11674/zwyf.2009.0110
    [13] 保琼莉田霄鸿杨习文李生秀 . 不同供Zn量对三种小麦基因型幼苗生长和养分吸收的影响. 植物营养与肥料学报, 2007, 13(5): 816-823. doi: 10.11674/zwyf.2007.0509
    [14] 郭亚利李明海吴洪田袁玲黄建国 . 烤烟根系分泌物对烤烟幼苗生长和养分吸收的影响. 植物营养与肥料学报, 2007, 13(3): 458-463. doi: 10.11674/zwyf.2007.0317
    [15] 孙骏威翁晓燕李峤邵建林 . 缺钾对水稻不同品种光合和能量耗散的影响. 植物营养与肥料学报, 2007, 13(4): 577-584. doi: 10.11674/zwyf.2007.0407
    [16] 贾莉君范晓荣尹晓明沈其荣 . pH值对水稻幼苗吸收NO3--的影响. 植物营养与肥料学报, 2006, 12(5): 649-655. doi: 10.11674/zwyf.2006.0508
    [17] 季天委方萍邢永忠贾小明 . 水稻幼苗根际联合固氮能力的QTL定位. 植物营养与肥料学报, 2005, 11(3): 394-398. doi: 10.11674/zwyf.2005.0319
    [18] 张杰梁永超娄运生华海霞 . 镉胁迫对两个水稻品种幼苗光合参数、可溶性糖和植株生长的影响. 植物营养与肥料学报, 2005, 11(6): 774-780. doi: 10.11674/zwyf.2005.0611
    [19] 刘国栋刘更另 . 籼稻不同基因型对钾、钠的反应. 植物营养与肥料学报, 1998, 4(4): 360-365. doi: 10.11674/zwyf.1998.0406
    [20] 吴平倪俊健罗安程金戈陶勤南 . 应用分子标记研究水稻耐低钾胁迫数量性状位点. 植物营养与肥料学报, 1997, 3(3): 209-217. doi: 10.11674/zwyf.1997.0303
  • 加载中
图(6)表(3)
计量
  • 文章访问数:  680
  • HTML全文浏览量:  562
  • PDF下载量:  92
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-08-15
  • 网络出版日期:  2019-12-17
  • 刊出日期:  2019-12-01

小分子有机酸钾对水稻种子萌发和幼苗生长的影响

    作者简介:刘燕E-mail:liuyan_9612@163.com
    通讯作者: 杨越超, yangyuechao2010@163.com
  • 1. 土肥资源高效利用国家工程实验室/山东农业大学资源与环境学院,山东泰安 271018
  • 2. 山东宝源生物科技股份有限公司,山东烟台 264008
  • 基金项目: 泰山产业领军人才计划(LJNY201609);十三五科技部重点研发计划(2017YFD0200702);山东省重点研发计划(2017CXGC0306)。
  • 摘要: 【目的】施用小分子有机酸钾是促进水稻生长和提高水稻产量的重要措施之一。本试验研究了3种小分子有机酸钾在不同浓度下对水稻种子萌发和幼苗生长的影响,为促进水稻增产及研发新型肥料增效剂提供理论依据。【方法】以水稻种子‘临稻21’为试验材料进行了种子萌发试验和水培试验。以不含钾盐处理为空白对照 (CK),供试钾盐包括硫酸钾 (IOS)、甲酸钾 (OSA)、乙酸钾 (OSB) 和丙酸钾 (OSC),设两个K+浓度分别为0.25和0.50 mmol/L。将种子置于25℃培养箱中,培养至两叶一心时,转入含有不同浓度钾盐的营养液中进行12 h光照/12 h黑暗、25℃恒温处理,至水稻幼苗长到四叶一心时,测定幼苗生长、根系形态和光合特性。【结果】1) 小分子有机酸钾促进了水稻种子提早萌发,培养48 h后,当K+浓度为0.25 mmol/L时,OSA-1和OSB-1较IOS-1水稻发芽率显著提高35.6%和37.8%;当K+浓度为0.50 mmol/L时,OSA-2和OSB-2较IOS-2水稻发芽率显著提高34.0%和27.7%;2) 与IOS相比,OSA-1、OSA-2和OSB-1显著促进了水稻幼苗叶片的宽度和鲜重的提高,并使水稻幼苗根重、总根长、根表面积和根体积显著提升;3) 与IOS处理相比,OSC处理提高了水稻幼苗叶片叶绿素含量,OSA和OSB处理显著提高了水稻幼苗叶片净光合效率、气孔导度和蒸腾速率;4) 施用小分子有机酸钾能够提高水稻幼苗根系活力,进而促进了水稻幼苗对钾素的吸收,OSA-2和OSB-2处理幼苗全钾含量较IOS-2显著提高19.6%和28.3%。【结论】与硫酸钾相比,甲酸钾、乙酸钾和丙酸钾3种小分子有机酸钾处理可促进水稻种子提前萌发,促进水稻幼苗的生长、光合效率的提高以及对钾素的吸收,以0.25 mmol/L甲酸钾 (OSA) 的促生效果最好。

    English Abstract

    • 水稻 (Oryza sativa L.) 是世界主要粮食作物之一,养活了地球上将近50%的人口[1]。随着我国人口的不断增加,对稻米的需求也日益增加,而中国作为主要的水稻生产国[2-3],保障国家的粮食安全责任重大。根据我国目前稻米年总消费量预测,到2030年,我国的稻米需求量会增加30%以上[4],但是由于城市化、工业化以及农业结构的调整,水稻田面积正在以每年17.8万hm2的速度递减[5]。施用化肥是实现水稻增产增收的基本保障之一[6],然而过度增施化肥已无法实现水稻的持续性增产[7-8],同时,由于长期过量和不科学地使用化肥已经造成了一系列的环境问题[8]。为了满足未来对水稻的需求,如何在现有的甚至减少的种植面积的条件下提高水稻产量,是我国农业可持续发展所面临的主要问题。因此,为了缓解单施化肥所带来的环境问题以及促进水稻增产,小分子有机酸钾作为一种植物促生剂已广泛应用于农业可持续生产中。

      小分子有机酸钾所含的有机酸根不仅可以促进植物生长[9],还可以改良土壤,缓解过量施肥所带来的不良影响[10];而且小分子有机酸钾中的K+为植物生长所必需的营养元素,可以达到化肥减量施用的目的。徐慧敏等[11-12]在辣椒上施用含K2O > 18%、有机质含量为380.0~520.0 g/L的低分子有机酸钾,试验结果表明,与空白对照和有机酸对照相比,小分子有机酸钾提高辣椒植物体内超氧化物歧化酶和过氧化物酶的活性,降低丙二醛含量,并且提高产量及品质。韦峥宇等[13]将含N 4%、P2O5 2.2%、K2O 16%的有机酸–钾肥施用于烟草,发现有机酸钾肥不仅提高烟草的生长速率,还会提高其产量和品质。韩锦峰等[14]的研究结果表明,柠檬酸钾处理提高烟草叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率等光合参数,提高其光合速率。许萍等[15]通过在烟草上施用柠檬酸钾、酒石酸钾、草酸钾等有机酸钾,测定了烟草的焦油含量、烟碱含量、燃烧速率等指标,结果表明与无机钾对照相比,小分子有机酸钾提高烟草的品质。

      小分子有机酸钾的应用研究大多数集中于辣椒等蔬菜作物或烟草等经济作物,在水稻上的应用研究甚少。本试验通过研究3种小分子有机酸钾对水稻种子萌发及幼苗生长的影响,为将来研发可促进水稻生长、提高肥料养分利用率的新型肥料及其增效剂提供科学依据。

      • 试验于2019年3—5月在山东农业大学土肥资源高效利用国家工程实验室进行。

        供试无机盐为硫酸钾[分析纯,分子量174.24,w (K2O) 54.06%]。供试3种小分子有机酸钾分别为甲酸钾[分析纯,分子量84.12,w (K2O) 55.99%],乙酸钾[分析纯,分子量98.14,w (K2O) 47.99%],丙酸钾[分析纯,分子量112.17,w (K2O) 41.99%]。

        供试水稻 (Oryza sativa L.) 品种为‘临稻21’,生育期152天,属中晚熟粳稻品种。

      • 试验分为水稻种子萌发试验和水稻幼苗液培试验。共设9个处理:1) 不含钾盐对照 (CK);2) 0.25 mmol/L硫酸钾 (IOS-1);3) 0.50 mmol/L硫酸钾 (IOS-2);4) 0.25 mmol/L甲酸钾 (OSA-1);5) 0.50 mmol/L甲酸钾 (OSA-2);6) 0.25 mmol/L乙酸钾 (OSB-1);7) 0.50 mmol/L乙酸钾 (OSB-2);8) 0.25 mmol/L丙酸钾 (OSC-1);9) 0.50 mmol/L丙酸钾 (OSC-2)。

        萌发试验:挑选大小均一、生命力强的水稻种子,用5% NaClO进行消毒处理10 min,期间不断搅拌,接着用去离子水浸泡并冲洗5~7次。消毒后的水稻种子用去离子水浸泡一昼夜,然后擦净,点种于预先加入15 mL处理液并铺有两层滤纸的培养皿中,每皿30粒,每个处理3次重复。点种结束后置于培养箱中 (25℃恒温黑暗环境) 进行萌发处理,第二天开始统计萌发数 (幼芽长度超过粒长1/2即标为萌发),并计算发芽率。

        水培试验:水稻种子的消毒、冲洗同萌发试验,将擦净的水稻种子均匀点在湿润的石英砂上,保鲜膜封口并打孔,置于培养箱内进行萌发 (25℃恒温的黑暗环境),定时补充水分[16]。培养13天,水稻幼苗长至两叶一心时转移到水培装置中进行水培处理 (除K+外,其他元素正常供应),培养液中小分子有机酸钾的浓度按相应的处理进行配制,每个处理4次重复,置于培养室内进行培养 (12 h光照/12 h黑暗、25℃恒温),每3天更换一次营养液,期间观察水稻幼苗生长情况并及时做好记录,水培水稻幼苗长到四叶一心时,进行相关生长和生理指标的测定。

      • 发芽率:芽长超过种子长度的1/2记为有效发芽,发芽率 = 发芽数/30 × 100%。

        待水培水稻幼苗长到四叶一心时,进行相关生长和生理指标的测定。

        生长指标:将水稻幼苗洗净擦干,置于干净桌面,并将其铺平,用直尺分别测量根和茎的长度、最大叶片的长度、宽度,用万分之一天平称取地上部分和地下部分的重量,将植株放入信封内,在烘箱中烘干,再用万分之一天平称取烘干后的地上部分和地下部分的重量,并准确记录数据。

        光合参数:用Li-6400XT便携式光合仪 (北京普析通用仪器有限公司,T6新世纪) 对第四叶进行净光合速率、蒸腾速率、胞间CO2浓度和气孔导度的测定,并量出叶片宽度。

        叶绿素含量:根据郝再彬等[17]的方法进行叶绿素含量的测定。

        根系扫描:用根系扫描仪 (美国,爱普生,V850Pro) 进行根系扫描并进行数据分析。

        根系活力:根据郝再彬等[17]的方法进行水稻幼苗根系活力的测定。

        四氮唑还原强度[μg/(g·h)] = 四氮唑还原量 (μg)/[根重 (g) × 时间 (h)]

        烘干样的制备:将鲜水稻幼苗样品放入信封中,放入105℃的烘箱中杀青1 h,然后在75℃下烘干,取出水稻幼苗干样,用球磨仪研磨,过60目筛。

        全钾含量:用鲍士旦[18]的H2SO4–H2O2法消解,火焰光度计法测定。

      • 试验数据基础分析和作图采用Excel 2010,处理间多重比较采用SAS 8.2。

      • 图1显示,OSA、OSB和OSC小分子有机酸钾均促进了水稻种子的早期发芽 (培养48 h),与CK相比,IOS、OSA、OSB和OSC处理均提高了水稻种子的发芽率,由此说明K+可以促进水稻种子萌发;当K+浓度为0.25 mmol/L时,OSA-1和OSB-1促进了水稻种子发芽率的提高,且与IOS-1相比均有显著性差异 (P < 0.05),分别较IOS-1提高了35.6%和37.8%;当K+浓度为0.50 mmol/L时,OSA-2和OSB-2促进了水稻种子发芽率的提高,且与IOS-2相比均有显著性差异 (P < 0.05),分别较IOS-2提高了34.0%和27.7%。培养120 h时,所有处理的水稻种子最终均可接近完全萌发,由此说明试验中所用到的小分子有机酸钾对水稻种子萌发是安全的。综上所述,与IOS处理相比,OSA和OSB处理均促进水稻种子的早期萌发且对种子是安全的。

        图  1  不同小分子有机酸钾处理水稻种子萌发率

        Figure 1.  Germination rate of rice seed treated with different small molecule organic sylvites

      • 与CK相比,OSA、OSB和OSC处理均促进了水稻幼苗的生长。与IOS相比,小分子有机酸钾的促生效果受其浓度的影响 (图2表1)。当K+浓度为0.25 mmol/L时,OSA-1和OSB-1处理的水稻幼苗叶宽、地上部鲜重、地上部干重、根长、地下部鲜重和地下部干重显著高于IOS-1 (P < 0.05),OSA-1的增幅依次为34.2%、92.3%、87.6%、28.5%、100%和97.2%,OSB-1的增幅依次为31.6%、84.6%、79.0%、43.2%、150%和137%。当K+浓度为0.50 mmol/L时,OSA-2具有明显的促生效果,其叶宽、地上部鲜重、地上部干重、根长和地下部干重均显著高于IOS-2,增幅依次为29.3%、48.4%、62.3%、17.6%和58.1% (P < 0.05),但水稻幼苗根冠比、株高和叶长在IOS、OSA、OSB和OSC处理之间多数差异不显著。促进水稻幼苗生长的最佳处理是OSA,最佳浓度是0.25 mmol/L。

        表 1  不同小分子有机酸钾处理的水稻幼苗生长指标

        Table 1.  Growth indexes of rice seedling treated with different small molecule organic sylvites

        处理Treatment株高
        Shoot height
        (cm)
        叶长
        Leaf length
        (cm)
        叶宽
        Leaf width
        (cm)
        地上部生物量
        Shoot biomass
        根长
        Root length
        (cm)
        地下部生物量
        Root biomass
        根冠比
        Root/shoot ratio
        鲜重FW
        (g/plant)
        干重DW
        (mg/plant)
        鲜重FW
        (g/plant)
        干重DW
        (mg/plant)
        CK 27.05 b15.75 b0.37 e0.22 e35.50 c13.38 d0.06 d6.02 c0.16 b
        IOS-128.58 ab16.95 a0.38 e0.26 e39.90 bc14.58 cd0.06 d6.35 c0.18 ab
        IOS-230.20 a16.68 a0.41 de0.31 de43.53 bc13.95 d0.07 cd7.62 c0.18 ab
        OSA-131.90 a17.83 a0.51 a0.50 a74.85 a18.73 b0.12 ab12.52 b0.16 b
        OSA-231.40 a16.98 a0.53 a0.46 abc70.65 a16.40 c0.10 bc12.05 b0.17 b
        OSB-130.98 a16.33 a0.50 ab0.48 ab71.42 a20.88 a0.15 a15.02 a0.21 a
        OSB-229.65 ab16.78 a0.46 bc0.39 bcd54.80 b14.70 cd0.09 bcd9.35 bc0.17 ab
        OSC-129.01 ab17.40a0.44 cd0.30 de48.35 bc16.23 c0.10 bc9.42 bc0.19 ab
        OSC-230.73 a18.00 a0.48 abc0.37 cd53.72 b14.40 cd0.10 bc9.64 bc0.20 ab
        注(Note):CK—不含钾盐对照 No potassium control;IOS—硫酸钾 Potassium sulphate;OSA—甲酸钾 Potassium formate;OSB—乙酸钾 Potassium acetate;OSC—丙酸钾 Potassium propionate. 钾盐后的数字 1 和 2 分别代表处理钾离子浓度 0.25和 0.50 mmol/L;同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 (P < 0.05)。The numbers 1 and 2 after sylvites represent 0.25 mmol/L and 0.50 mmol/L of potassium ion concentration respectively. Values followed by different letters in a column indicate significant difference among treatments (P < 0.05).

        图  2  不同小分子有机酸钾处理的水稻幼苗和根系

        Figure 2.  Seedlings and roots of rice treated with different small molecule organic sylvites

      • 小分子有机酸钾处理促进了水稻幼苗根系发育 (图3),其总根体积和总根表面积均明显高于CK,且差异达显著水平 (P < 0.05)。与IOS相比,OSA、OSB促进了水稻幼苗根系发育 (表2),当K+浓度为0.25 mmol/L时,OSA-1和OSB-1的水稻幼苗根系总根长、总根表面积和总根体积均显著高于IOS-1 (P < 0.05),其中OSA-1的增幅依次为96.0%、96.0%和83.3%;OSB-1的增幅依次为132%、144%和150%。当K+浓度为0.50 mmol/L时,OSA-2处理的水稻幼苗根系总根长、总根表面积和总根体积均显著高于IOS-2 (P < 0.05),增幅依次为91.5%、65.4%和57.1%。与IOS处理相比,3种小分子有机酸钾处理的水稻幼苗平均根直径差异不显著。综上所述,OSA和OSB均促进了水稻幼苗根系发育且最佳处理是OSB,最佳浓度是0.25 mmol/L。

        表 2  不同小分子有机酸钾处理的水稻幼苗根系形态

        Table 2.  Root morphology of rice seedling treated with different small molecule organic sylvites

        处理
        Treatment
        总根长 (cm)
        Total length
        总表面积 (cm2)
        Total surface area
        平均直径 (mm)
        Average diameter
        总体积 (cm3)
        Total volume
        CK103.98 bc8.38 e0.26 bc0.05 d
        IOS-1101.40 c8.54 e0.27 abc0.06 d
        IOS-2125.00 bc10.31 de0.26 bc0.07 d
        OSA-1198.76 a16.74 b0.27 abc0.11 b
        OSA-2239.43 a17.05 b0.25 c0.11 b
        OSB-1234.97 a20.83 a0.28 abc0.15 a
        OSB-2145.71 b13.20 c0.29 ab0.10 bc
        OSC-1141.17 bc12.44 cd0.28 abc0.09 c
        OSC-2146.77 b13.54 c0.29 a0.10 bc
        注(Note):CK—不含钾盐对照 No potassium control;IOS—硫酸钾 Potassium sulphate;OSA—甲酸钾 Potassium formate;OSB—乙酸钾 Potassium acetate;OSC—丙酸钾 Potassium propionate. 钾盐后的数字 1 和 2 分别代表处理钾离子浓度 0.25和 0.50 mmol/L;同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著 (P < 0.05)。The numbers 1 and 2 after sylvites represent 0.25 mmol/L and 0.50 mmol/L of potassium ion concentration respectively. Values followed by different letters in a column indicate significant difference among treatments (P < 0.05).

        图  3  不同小分子有机酸钾处理的水稻幼苗根系扫描图

        Figure 3.  Scanning images of rice seedling roots treated with different small molecule organic sylvites

      • 小分子有机酸钾促进了水稻幼苗根系活力的提高 (图4)。除OSC-1外,所有的小分子有机酸钾处理与CK相比均有显著性差异 (P < 0.05)。与IOS相比,小分子有机酸钾对水稻幼苗根系活力的作用受其浓度的影响,当K+浓度为0.25 mmol/L时,与IOS-1相比,OSA-1的水稻幼苗根系活力显著提高了34.7% (P < 0.05);当K+浓度为0.50 mmol/L时,与IOS-2相比,OSA-2的水稻幼苗根系活力显著提高了24.5% (P < 0.05)。IOS、OSA、OSB和OSC的不同浓度处理之间相比,K+浓度为0.50 mmol/L时的水稻幼苗的根系活力要高于K+浓度为0.25 mmol/L时,由此说明水稻根系活力受K+浓度的影响且促进水稻幼苗根系活力提高的最佳处理是OSA,最佳浓度是0.50 mmol/L。

        图  4  不同小分子有机酸钾处理的水稻幼苗根系活力

        Figure 4.  Root activity of rice seedling treated with different small molecule organic sylvites

      • OSC处理提高了水稻幼苗叶片中光合色素的含量 (表3)。当K+浓度为0.25 mmol/L时,OSC-1促进了水稻幼苗叶绿素a、叶绿素b和叶绿素 (a + b) 含量的提高,且与IOS-1相比均有显著性差异 (P < 0.05),其增幅依次为14.6%、25.7%和17.1%;当K+浓度为0.50 mmol/L时,OSC-2促进了水稻幼苗叶绿素a和叶绿素 (a + b) 含量的提高,且与IOS-2相比均有显著性差异 (P < 0.05),其增幅依次为9.67%和8.58%。促进水稻幼苗光合色素含量提高的最佳处理是OSC,最佳浓度是0.25 mmol/L。

        表 3  不同小分子有机酸钾处理的水稻幼苗叶片色素含量 (mg/g)

        Table 3.  Pigment content in rice seedling leaves treated with different small molecule organic sylvites

        处理
        Treatment
        叶绿素 a
        Chl. a
        叶绿素 b
        Chl. b
        叶绿素 a + b
        Chl. a + b
        胡萝卜素
        Carotene
        CK 3.39 d1.08 bcde4.47 e0.66 ab
        IOS-13.55 cd1.01 de4.56 de0.69 ab
        IOS-23.62 cd1.17 abc4.78 cde0.70 ab
        OSA-13.75 bc1.13 abcd4.88 bcd0.68 ab
        OSA-23.69 bc0.97 e4.65 de0.59 c
        OSB-13.82 abc1.17 abc4.99 bc0.70 ab
        OSB-23.55 cd1.07 cde4.62 de0.63 bc
        OSC-14.07 a1.27 a5.34 a0.74 a
        OSC-23.97 ab1.22 ab5.19 ab0.72 a
        注(Note):CK—不含钾盐对照No potassium control;IOS—硫酸钾 Potassium sulphate;OSA—甲酸钾 Potassium formate;OSB—乙酸钾 Potassium acetate;OSC—丙酸钾 Potassium propionate. 钾盐后的数字 1 和 2 分别代表处理钾离子浓度 0.25和 0.50 mmol/L;同列数据后不同字母表示处理间差异显著 (P < 0.05)。 The numbers 1 and 2 after sylvites represent 0.25 mmol/L and 0.50 mmol/L of potassium ion concentration respectively. Values followed by different letters in a column indicate significant difference among treatments (P < 0.05).

        与CK相比,OSA、OSB和OSC均提高了水稻幼苗叶片的光合速率 (图5)。当K+浓度为0.25 mmol/L时,OSA-1和OSB-1处理的水稻幼苗叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均高于IOS-1且差异显著 (P < 0.05),OSA-1的增幅依次为54.1%、85.4%和68.8%,OSB-1的增幅依次为113%、91.2%和81.8%,OSC-1的净光合速率较IOS-1提高了91.7%;当K+浓度为0.50 mmol/L时,OSA-2和OSB-2处理的水稻幼苗叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均高于IOS-2且差异显著 (P < 0.05),OSA-2的增幅依次为87.3%、95.0%和103%,OSB-2的增幅依次为96.4%、55.2%和62.2%,OSC-2的净光合速率提高了102%,且差异达到显著水平 (P < 0.05)。小分子有机酸钾处理水稻幼苗叶片的胞间CO2浓度与CK和IOS处理相比无显著性差异。综上所述,提高水稻幼苗光合能力的最佳处理是OSA,最佳浓度是0.50 mmol/L。

        图  5  不同小分子有机酸钾处理水稻幼苗叶片光合参数

        Figure 5.  Photosynthetic parameters of rice seedling leaves under different small molecule organic sylvite treatments

      • 与IOS处理相比,OSA和OSB处理均促进了水稻幼苗对钾元素的吸收,而OSC抑制了水稻幼苗对钾元素的吸收 (图6)。当K+浓度为0.25 mmol/L时,OSA-1和OSB-1与IOS-1之间的差异不显著,当K+浓度为0.50 mmol/L时,OSA-2和OSB-2促进了水稻幼苗对钾元素的吸收,且与IOS-2之间的差异达到显著水平 (P < 0.05),二者分别较IOS-2提高了19.6%和28.3%。促进水稻幼苗全钾含量提高的最佳处理是OSB,最佳浓度是0.50 mmol/L。

        图  6  不同小分子有机酸钾处理水稻幼苗植株全钾含量

        Figure 6.  Total potassium content in rice seedling plants treated with small molecule organic sylvites

      • 小分子有机酸钾促进植物生长、提高作物产量和品质,现已广泛应用于农业生产[11-15],但现有研究主要集中于烟草等经济作物,而在水稻上的应用较少。与此同时,市面上的有机酸钾存在分子量大、纯度低等问题。因此,本研究在传统研究的基础上,将分子量介于50~150 Da之间的甲酸钾、乙酸钾和丙酸钾加入到水溶性肥料中,探究其对水稻种子萌发以及幼苗生长、光合及营养元素吸收的影响。小分子有机酸钾不仅可以替代部分化学肥料,其中所含碳骨架还可以合成蛋白质、脂类和核酸等植物生长所必需的物质[19],并且价格低廉,无毒无害,对于新型肥料的研究和生产具有十分重要的指导作用。

      • 张金灿等研究表明,施钾可促进植物种子萌发[20],这与本研究的结果一致。即在水稻种子萌发试验中,经过48 h处理,含有K+的处理发芽率高于不含钾盐处理,这说明K+可以促进水稻种子萌发;小分子有机酸钾处理水稻种子的发芽率都达到了60%以上,其中甲酸钾和乙酸钾处理的水稻种子发芽率显著高于相同浓度的硫酸钾处理,处理120 h时各处理发芽率无显著差异,这说明小分子有机酸钾可以促进水稻种子提前萌发,这对于在特殊气候条件下水稻定植,提高水稻秧苗抗性,抵御不利环境影响和促进水稻增产等具有十分重要的现实意义。

      • 钾是植物三大营养元素之一,可以促进植物光合作用,提高植物对氮素的利用,促进蛋白质的合成,加速同化物的流动,增强植物的抗逆性,使植物经济用水和提高产量等[21],相关研究发现,有机酸钾处理会提高植物株高、叶面积,促进干物质量的积累[11-15]。植株的生长指标可以最为直观地反映出其生长情况,在水稻幼苗水培试验中,相比于硫酸钾处理,小分子有机酸钾处理可明显地促进水稻幼苗叶宽、地上部鲜重、地上部干重、根长、地下部鲜重和地下部干重的增加,这可能是因为小分子有机酸钾被水稻幼苗吸收之后,可以提供其光合作用所必需的碳源,从而促进了水稻叶片干物质的积累[12]。根系是植物进行营养吸收的场所,分析不同小分子有机酸钾处理对水稻幼苗根系生长的影响发现,单纯施用硫酸钾并不能有效促进水稻幼苗根系的发育,而3种小分子有机酸钾处理均不同程度地促进了水稻幼苗根系的发育,而更发达的根系可以促进作物对养分的吸收从而进一步促进水稻增产。WinRHIZO软件分析也表明,小分子有机酸钾处理可以明显地促进水稻幼苗总根长、总根面积、总根体积的增加,发达的根系可以吸收更多的营养元素,进而促进水稻生长和提高产量。根系活力反映根系代谢状况,是一项反映根系吸收水分和营养元素能力的十分重要的指标,根系活力越强,代表根系的吸收能力越强,供给地上部分的水分和养分也就越多[22]。根系活力的测定结果表明,K+浓度对根系活力的影响较大,这与郭泽等[23]的研究结果相似。

      • 光合作用是植物生产力的一个基本组成部分,是影响植物产量的重要因素[24-25],有机碳肥的使用会促进植物叶片中叶绿素的含量增加[26],这在本研究的结果中也有所体现,相较于硫酸钾处理,OSC明显促进了水稻幼苗叶片中叶绿素含量的增加,但比较意外的是叶绿素的含量并不与光合参数呈正相关,这可能是因为光合作用是一个十分复杂的过程,叶绿素含量并不是唯一的决定因素。净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率是十分重要的光合指标,在本研究中这4个指标与叶绿素含量相结合反映出了水稻幼苗的光合状况,测定结果表明,相较于硫酸钾处理,小分子有机酸钾能明显地促进水稻幼苗净光合速率、气孔导度和蒸腾速率的提高,这与韩锦峰等[14]的研究结果相同。因为光合参数代表的是单位面积内的光合状况,在测定时我们测量了供试叶片的宽度,计算时将默认的2 cm换成相应叶片的实际宽度,这样就消除了因水稻幼苗叶片宽度不同而带来的误差,因此光合参数的测定结果结合叶片宽度的测定结果可知,小分子有机酸钾处理会进一步促进水稻幼苗光合作用和生长,光合作用的增加会促进产量的增加[25, 27]。但其如何参与光合过程,促进水稻幼苗于物质的积累尚不清楚,未来我们将对小分子有机酸钾如何进入植物参与光合作用以及调控光合作用的机制进行系统的研究。

      • 小分子有机酸钾能够促进水稻种子提早萌发,促进水稻幼苗的生长、光合能力的提高以及钾的吸收。甲酸钾、乙酸钾、丙酸钾等小分子有机酸钾对水稻幼苗的促生机制明显不同,甲酸钾促进水稻幼苗地上部分的生长和光合效率的提高;乙酸钾促进水稻根系的生长和对钾的吸收;丙酸钾提高了水稻叶片光合色素的含量。这3种小分子有机酸钾促进水稻幼苗生长的适宜浓度均是0.25 mmol/L。

    参考文献 (27)

    目录

      /

      返回文章
      返回