不同锌浓度对玉米幼苗生长发育的影响
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摘 要：通过水培试验观察和分析了不同锌浓度对玉米幼苗生长发育、气体交换参数、叶绿素含量及叶片相对含水量的影响。结果表明，随着锌浓度的增加，玉米各生长参数呈现先增加后降低的变化趋势。玉米生长的适宜锌浓度为2～8 μM，在缺锌、低锌（0～1 μM）或者高锌（10～20 μM）处理条件下，玉米各生长参数受到不同程度的抑制。其中6 μM锌是玉米水培的最适浓度，缺锌和高锌对作物生长不利，因此在施加锌肥时需控制施肥量。
關键词：锌;玉米;光合;叶绿素
文章编号：1004-7026（2020）06-0100-02 中国图书分类号：S513.01 文献标志码：A
锌是植物生长发育和生产所需的微量元素之一，参与多种生理过程。缺锌或高锌是一种常见的非生物胁迫，会对植物造成损伤[1]。
玉米是我国北方重要的粮食作物之一，对缺锌或高锌十分敏感[2]。玉米植株常因缺锌发育不良、缺绿。提高锌肥施用量可以增加作物有效锌的供应，但过量施锌也会造成作物减产。
因此了解缺锌或锌中毒阈值至关重要。田间施用锌肥或室内进行测试实验时，需要有一个适宜浓度作为指导。目前，锌对水培玉米影响的研究主要是从不同数量级（0、0.001、0.01、0.1、1、10、100 μM）的范围进行的，适量锌1～10μM以及高锌10～100μM具体的数据仍缺乏。
本研究讨论了更具体的缺锌、适量锌或高锌对植物生长、光合、叶绿素等的影响，也评估了缺锌或过量与适量锌对植物生长的伤害程度，为施加锌肥促进玉米生长却不对玉米产生毒害作用的施锌量提供了一定的数据指导。
1 材料方法
为了探讨不同锌浓度对玉米生长发育的影响，将长势均匀的“郑单958”玉米幼苗去除胚乳之后，移植到含有ZnSO4·7H2O浓度为0、1、2、4、6、8、10、15、20 μM的1/2霍格兰营养液中培养20 d。
实验测定了3周龄幼苗生长特征对不同锌浓度的响应。采用丙酮浸提法计算叶绿素的含量。利用光合仪测量了玉米叶片气体交换参数。剪取第二片完全展开叶，称其鲜重、饱和鲜重和干重计算叶片相对含水量。
2 结果分析
2.1 锌对玉米生物量和气体交换参数的影响
随着锌浓度的增加，玉米生物量、光合速率、蒸腾速率呈现先增加后减少的趋势，具体见表1。胞间CO2浓度则呈先减小后增加的趋势，气孔开度在6 μM锌处理时达到最大，其他处理没有差异。在缺锌处理下，生物量最小，在锌浓度为6 μM时达到最大，在高锌浓度（20 μM）处理下，除了地下干重与缺锌处理接近，其他均优于缺锌处理。对玉米幼苗生物量的适量锌浓度为1～8 μM。
2.2. 锌对玉米株高、根长、叶绿素含量的影响
不同锌浓度处理下，株高和根长的变化与生物量相似。由图1（左）可见，缺锌和高锌使株高、种子根长减小，2～6 μM锌处理下株高较高。而根长在4～6 μM锌处理下较长，其他浓度处理均明显减小。锌浓度在10 μM时，叶绿素含量与缺锌时的接近，说明锌在10μM时已经处于高锌浓度，对叶绿素产生不利影响。叶绿素含量在锌浓度为6 μM时最大，小于6 μM或大于6 μM时显著降低，见图1（右）。
3 结论
在缺锌或者高锌时，光和参数均受到了不同程度的影响，而且缺锌处理的影响大于高锌处理。锌还影响叶绿素含量，造成叶绿体结构的异常。本研究无论是缺锌还是高锌，对叶绿素含量的影响都很大，高锌处理的影响远大于缺锌处理。不同锌浓度对叶绿素b含量的影响要比对叶绿素a含量的明显。锌在生长素合成中至关重要[3]，缺锌或高锌处理的植物株高度和茎叶干重均显著降低，根长和根干重也显著降低。缺锌对根的抑制作用小于对茎叶的，高锌则正好相反。根据生物量的结果发现，缺锌比高锌对玉米幼苗的生长的影响更大。
株高和根长的试验结果进一步说明缺锌对地上部影响大于地下部，而高锌则对地下部影响大。锌对植物生物量的影响还可能影响叶绿素合成，降低光合作用，从而减少了光合产物的积累。
由于锌对植物的影响主要取决于植物种类、年龄、环境条件以等因素，因此从生理学角度对玉米对不同锌浓度的响应进行了研究，并给出了缺锌、适量锌和高锌具体的参考值。但是本研究是水培试验，不能完全运用于大田试验中，在大田试验中需要进一步进行验证。
参考文献：
[1]周君强.植物缺乏营养的症状[J].吉林农业，2007（10）：27.
[2]Mazé P. Détermination des éléments minéraux rares nécessaires au développement du ma？觙s[J].Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de L’académie des Sciences， 1915（160）：211-214.
[3]张莹.锌在植物体内的生理功能和吸收转运[J].度假旅游，2018（9）：106-107.
基金项目：国家支撑计划项目（2015BAD22B01）;陕西省科技计划项目（2019JQ-89）。
作者简介：张 莉（1987—），女，山东潍坊人，在读博士研究生，研究方向：植物生理。
通讯作者：张岁岐（1963—），男，陕西杨凌人，博士研究生，研究员，研究方向：植物生理。
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