硅肥对草地早熟禾种子萌发及幼苗生长的影响

余 群，张建全，柴 琦，马红梅，魏佳宁，苏 黎

(兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020)

硅肥对草地早熟禾种子萌发及幼苗生长的影响

余 群，张建全，柴 琦，马红梅，魏佳宁，苏 黎

(兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020)

选取草地早熟禾(Poapratensis)‘午夜’品种为参试材料，设置5个硅肥梯度(0、1、1.5、2、2.5 mmol·L-1)，来研究硅肥对草地早熟禾种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明，施硅能显著提高种子的发芽率、发芽势和发芽指数(P<0.05)，尤以1.5 mmol·L-1效果最好。在试验后期施硅显著增加幼苗苗长和幼苗鲜重，且随着施入硅量的增加而增加。一定程度上施硅促进了草地早熟禾胚根长生长，并能促进根系总长、根系总表面积及根系平均直径，其中施硅2.5 mmol·L-1处理显著高于不施硅对照(P<0.05)，其他处理没有表现出良好的规律性，而对侧根数无显著影响(P>0.05)。因此，施入适量的硅有利于草地早熟禾种子萌发及幼苗初期生长发育。

硅；草地早熟禾；发芽；幼苗；根系扫描

草地早熟禾(Poapratensis)是一种优质的冷季型草坪草，广泛分布于北温带，建植草坪时其缺点之一是种子萌发需时较长，幼苗生长缓慢，这种特性对草坪建植十分不利[1]。硅肥是一种新型肥料，被国际土壤界列为继氮、磷、钾之后的第四大元素肥料[2]。但土壤中的硅多以束缚态存在，很难被植物利用，而土壤中有效硅含量一般又较低，故仅靠自然循环供给硅素养分是不够的，必须重视硅肥的研究与使用[3]。自1926年Sommer对水稻(Oryzasativa)施外源硅的研究结果指出硅是其生长不可缺少的元素开始，植物硅营养研究日益受到重视，硅对植物生长的促进作用已有相当多的报道，尤其在水稻[4]、大豆(Glycinemax)[5]、小麦(Triticumaestivum)[6-8]、甘蔗(Saccharumsinense)[9-10]和瓜果蔬菜等农作物上。已有研究表明，在非胁迫条件下，硅可促进植物的生长[11]，其中有关施硅对坪用高羊茅出苗率、株高、叶长、地上和地下生物量等的影响方面已有相关研究[12]。但施硅在其他草坪草萌发特性方面的研究并不多见，故本试验以草地早熟禾‘午夜’品种为材料，研究外源施硅对其种子萌发及苗期生长的影响具有重要的现实意义，确定最适施硅量，进而为栽培草地建植和管理提供科学施肥依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试草地早熟禾为兰州绿景源公司提供的商用市售品种午夜，硅肥选用分析纯的K2SiO3(有效硅含量为45.0%～49.0%)。

1.2 试验设计

试验设置0、1、1.5、2、2.5 mmol·L-15个水平的硅肥梯度，依次记作CK、Si1、Si1.5、Si2、Si2.5，用含有相同浓度的KCl溶液来平衡K2SiO3溶液中的K+，消除其影响。

发芽试验采用TP法[13]，4次重复，每重复100粒种子，25 ℃恒温，12 h光照、12 h暗培养，置于相对湿度为70%的人工气候箱内萌发。选取籽粒饱满、大小均匀的草地早熟禾‘午夜’种子于0.1%的HgCl2溶液中浸种消毒15 min，用蒸馏水冲洗干净，用滤纸吸干多余水分。选用直径为12 cm的培养皿，处理双层滤纸以一定浓度的K2SiO3或KCl混合溶液湿润，至饱和。连同培养皿用电子天平称重并记录。采用称重法每日补充蒸散的水分以维持溶液渗透势的恒定。将培养皿每日按一定的空间顺序上下交换位置。依据《牧草种子检验规程》，试验期间统计每日发芽数。

1.3 测定指标与方法

1)发芽势、发芽率、发芽指数:每天记录种子发芽数，连续记录40 d，胚芽突破种皮超过1 mm即为萌发，按照以下公式计算发芽势、发芽率、发芽指数：

发芽势=初次统计发芽种子数/供试种子数×100%；

发芽率=每次统计发芽种子数/供试种子数×100%；

发芽指数(Gi)=∑Gt/Dt。

式中，Gt为在第t日的发芽数，Dt为发芽天数。

2)幼苗长、胚根长与幼苗鲜重：在发芽第7、14、21、28和35天，从培养皿中随机选取发芽幼苗各10株，用直尺测其幼苗长、胚根长，测完后立即用剪刀剪下幼苗，用万分之一天秤称取10株幼苗鲜重，求其平均数。

3)根系扫描：先用0.075 mg·mL-1的甲基蓝将根系浸泡染色10 min，再用Delta-T SCAN根系分析系统(HP.C7717，Singaporean)扫描根系，测定根系总长、平均直径、总表面积和侧根数，选取时间与方法同上。

1.4 数据分析

所有数据用Microsoft Excel 2003录入，并作图。采用SAS统计软件(version 9.0)进行差异显著性(LSD)分析。

2 结果与分析

2.1 硅对草地早熟禾种子萌发的影响

硅提前了坪用草地早熟禾种子的初始萌发时间，表现为硅处理在播种后4 d开始发芽，而没有施硅的处理在6 d时开始发芽。随着时间的推移，草地早熟禾种子各处理的发芽率不断增加，在播种后16 d变化开始趋于稳定，32 d后不再上升，发芽率随着萌发时间的延长变化趋势基本一致(图1)。用1、1.5、2和2.5 mmol·L-1的硅浓度处理种子后其发芽率显著高于对照(P<0.05)。其中Si1.5、Si2和Si2.5处理间不存在剂量效应，在播种后32 d Si1.5处理的最终发芽率最高，较对照提高了208.57%。说明硅肥的施用能明显提高草地早熟禾的发芽率，促进其集中萌发，缩短萌发时间。

注：图顶部的垂直线段为同一天不同水分处理之间的LSD值。CK、Si1、Si1.5、Si2、Si2,5分别表示0、1、1.5、2.5 mmol·L-1硅肥处理。下同。

Note： Vertical bars on the top indicate LSD values (P=0.05) among different water treatments at the given day. CK, Si1, Si1.5, Si2and Si2,5mean 0, 1, 1.5, 2.5 mmol·L-1K2SiO3treatmeat, respectively. The same below.

发芽势是指发芽过程中初次统计发芽时，发芽种子数占供测样品种子数的百分率。牧草种子检验规程发芽试验中，草地早熟禾的发芽势在其发芽第10天测定[14]。本研究中，硅处理的发芽势均显著高于对照(P<0.05)，其中用1.5 mmol·L-1的硅浓度处理种子时，发芽势较对照发芽势增加了400%(图2)。表明施一定量的硅可显著促进草地早熟禾种子的发芽势，当施入的硅超过1.5 mmol·L-1时，植物对硅的吸收基本趋于饱和。

发芽指数是反映种子品质好坏和活力的重要参数。硅处理对草地早熟禾种子的萌发表现为明显的促进作用，其中1.5 mmol·L-1处理的发芽指数最高。Si1、Si1.5、Si2和Si2.5的发芽指数分别较对照提高了130.50%、250.53%、211.47%和225.33%(图2)，说明施硅能改善草地早熟禾种子的发芽品质，有促进其前期萌发的功效。

注：不同小写字母表示处理间显著差异(P<0.05)。

Note：Different lower case letters indicate significant difference among different treatments at 0.05 level.

2.2 硅对草地早熟禾幼苗生长的影响

硅处理对草地早熟禾幼苗长生长的影响随生长阶段而异(图3)，表现为在生长初期(从播种到第7天)硅处理对坪用草地早熟禾的幼苗苗长生长具有明显促进作用，中期(7-14 d)各处理间差异均不显著，后期(21 d后)随着施硅浓度增加其幼苗苗长显著增加(P<0.05)，但硅对草地早熟禾的促进作用不存在浓度剂量效应，表现为各个硅处理浓度之间的幼苗苗长间无显著差异(P>0.05)。其中2.5 mmol·L-1水平硅处理在整个过程中幼苗长最长，表现最好，在施硅后35 d时比对照幼苗苗长增加了41.20%。

草地早熟禾的单株幼苗鲜重随着处理时间延长各处理间表现出一定的规律(图3)，硅浓度越高单株幼苗鲜重越大，所有硅处理的单株幼苗鲜重都大于对照。说明硅添加能够在一定程度上增加植株鲜重，Si1、Si1.5、Si2和Si2.5硅处理单株幼苗鲜重在发芽35 d时分别比对照增加了0.49、0.93、1.05和1.30倍，其中以Si2.5处理效果最好。

2.3 硅对草地早熟禾根系生长的影响

根系是植物吸收和运输水分、营养物质、微量元素的器官和通道，也是保持水土、涵养水源的物质基础[15]。不同硅处理水平对草地早熟禾胚根长的影响有较大差别(图4)，在整个生长期内，Si2.5处理的胚根长始终高于其他处理。除发芽21 d以外，Si2.5处理与对照均表现出显著差异(P<0.05)，最大较对照增加了91.29%，当硅浓度低于2.5 mmol·L-1时，对草地早熟禾胚根长的影响不显著(P>0.05)，但所有施硅处理的胚根长均长于对照。这说明只有当植株体内硅沉积到一定水平后，才会对胚根长产生促进作用。

在生长初期硅处理对草地早熟禾根系总长生长是有益的(图5)，表现为各硅处理的根系总长显著高于对照(P<0.05)，而随着时间推移各处理根系总长增加趋于缓慢，试验28 d后，Si1.5、Si2和Si2.5根系总长增长迅速，到试验后35d时，分别较对照增加了60.03%、84.58%和115.15%，且Si2.5的效果最为明显。而Si1对根系总长表现出一定程度的抑制作用。这说明高浓度硅显著提高了草地早熟禾根系总长的生长速度，有利于更广泛地吸收土壤深层的养分和水分。

试验后7 d，施硅对草地早熟禾的根系总表面积均表现为不同程度的促进作用(图5)，而到试验后14 d时，除硅浓度为2.5 mmol·L-1处理外，其他处理的根系总表面积与对照间差异变化不同，发芽35 d以后，硅处理的根系总表面大于对照，Si2和Si2.5的根系总表面积和对照差异显著(P<0.05)，与对照相比分别增加了82.03%和67.24%，Si1和Si1.5虽然也促进了根系总表面积的增加，但是与对照并没有表现出显著差异。这说明高浓度硅水平更有利于草地早熟禾根系总表面积的增加，从而增加植物吸收土壤中有效养分、水分和微量元素的面积。

除发芽28 d以外，硅浓度为2 mmol·L-1处理显著增加了草地早熟禾的根系平均直径(图5)，最大比对照增加了46.90%(P<0.05)，但高浓度与低浓度硅的处理对根系平均直径的影响并不明显，且各处理间差异变化没有表现出一定的规律。从整体上说明施一定量的硅可促进草地早熟禾根系平均直径的生长，加强根系的输导能力，但施硅过多或过少效果都不太明显。

施硅对草地早熟禾侧根总数无显著影响(图5)，各处理的侧根数对硅的响应没有表现出一定的规律性。但Si2.5处理的侧根数始终大于对照，这反映出施一定浓度的硅可促草地早熟禾侧根的生长。

3 讨论及结论

草坪草能否迅速生长成浓绿致密的草坪，首先取决于其种子发芽率高低和发芽速度快慢。硅元素对植物的影响始终是植物营养学研究的重要内容之一，研究认为施入适量的硅有利于植物的生长发育[16]。本试验结果表明，施硅能显著提高草地早熟禾种子的发芽率，提前其初始萌发时间，这与前人研究结果一致[17-18]。同时硅还显著提高了发芽势和发芽指数，从而提高了种子发芽的质量及整齐度，这一结果与刘慧霞等[19]就硅对紫花苜蓿(Medicagosativa)种子萌发及幼苗生长发育影响的研究结果一致。这说明，施硅对草地早熟禾种子萌发有重要作用，硅处理草地早熟禾种子后可加快成坪速率，迅速占领地表，在空间和时间上与杂草的萌发形成竞争优势，其中，施1.5 mmol·L-1浓度的硅对草地早熟禾种子萌发最有利。另外，本试验中所有处理出苗率都不高，可能与参试种子是两年前旧种子有关。

硅在禾本科植物中主要沉积于植株地上部分，能够促进草坪草生长，缩短建植时间[20]。本试验结果表明，在试验初期，硅添加对草地早熟禾的幼苗苗长无显著影响， 21 d后各施硅处理明显促进了幼苗苗长的生长。其中施硅浓度为2.5 mmol·L-1的处理幼苗苗长始终最长，但2和2.5 mmol·L-1处理间差异不显著，而低浓度虽然较不施硅处理有所增加，却低于高浓度的处理。这与Guo等[21]关于硅对紫花苜蓿生物学特性的影响的研究结果一致，即施硅能增加紫花苜蓿的株高。硅对草地早熟禾幼苗鲜重的积累也有明显的促进作用，单株幼苗鲜重随着施硅量的增加而增大，说明硅对植物有益作用与植物体内积累硅含量的大小有关，这一结论在紫花苜蓿生长发育的过程中也得到了证实[19]。总之，施硅虽然能够促进草地早熟禾幼苗苗长生长，但不同浓度的促进程度存在差异。从草坪管理的角度希望草坪的生长速度尽可能低，这样可以减少修剪的次数，降低草坪养护管理的成本，故实际生产中选用2 mmol·L-1的硅浓度最佳。

硅对植物根系生长的影响目前仍存在分歧。有研究发现，施硅能够促进紫花苜蓿、玉米、水稻、豇豆(Vignaunguiculata)等植物根系的生长[22-25]。但Epstein却认为，施硅对水稻和雀麦(Bromusjaponicus)的根系生长无显著影响[26]。说明硅与植物根系生长的关系不但因植物种类不同而存在差异，同一物种在不同的试验条件和不同的测定时间其结果也不一样。本试验结果表明，施硅能够促进草地早熟禾胚根长生长，并能促进根系总长、根系表面积及根系直径，其中2.5 mmol·L-1硅处理均显著高于不施硅处理(P<0.05)，其他处理没有表现出良好的规律性，这可以说明草地早熟禾早期根系生长对硅的响应不存在浓度效应，施硅对侧根数没有显著影响。总之，通过增加植物的胚根长、根系总长度、根系总表面积和根系平均直径，能够增加根系与土壤的接触面积，有利于植物更大范围的吸收土壤中水分和有效养分。草地早熟禾根系生长对硅的响应机制及其施用浓度还有待于进一步的研究。

总之，施适量的硅能够显著提高种子的发芽率、发芽势和发芽指数，显著增加幼苗苗长及鲜重，并能一定程度上促进根系生长，这至少说明了硅是利于草地早熟禾种子萌发和幼苗生长发育的有益元素, 并直接参与了草地早熟禾初期生长发育过程。

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(责任编辑 王芳)

Effects of silicon fertilizer on seed germination and growth of Kentucky bluegrass

YU Qun, ZHANG Jian-quan, CHAI Qi, MA Hong-mei, WEI Jia-ning, SU Li

(College of Pastoral Agricultural Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730020, China)

In order to understand the response of turfgrass seedlings to silicon fertilizer (Si) and improve turfgrass germination for turf management, the effects of different concentrations of K2SiO3on seedling growth of Kentucky bluegrass (Poapratensiscv. ‘Midnight’) was investigated under well watered conditions. Four Si amendment treatments (1, 1.5, 2 and 2.5 mmol·L-1) and one control treatment (no Si) were conducted in the growth chamber. Silicon fertilizer significantly improved(P<0.05) seed germination rate, germination energy and germination index. The length and fresh weight of seedlings significantly increased after 35 d treatment which increased with the increasing concentration of silicon fertilizer. The root length, total surface areas of roots and average root diameter increased although only the indices with 2.5 mmol·L-1Si treatment were significantly higher (P<0.05) than the control. These improvement suggested that the appropriate amount of silicon fertilizer was benefit for seed germination and growth of Kentucky bluegrass.

silicon; Kentucky bluegrass; germination; seedling; root scanning

CHAI Qi E-mail：chaiqi@lzu.edu.cn

2014-01-07 接受日期：2014-04-18

国家农业科技成果转化资金项目(2013GB2G100482)；兰州大学中央高校基本科研业务费专项资金(lzu-jbky-2013-88、lzu-jbky-2013-81)

余群(1988-)，女，山东菏泽人，在读硕士生，研究方向为草坪生物学。E-mail：yuqun0918@sina.cn

柴琦(1971-)，男，甘肃宁县人，副教授，博士，研究方向为草坪生态学、草坪工程学、草坪管理学。E-mail：chaiqi@lzu.edu.cn

10.11829j.issn.1001-0629.2014-0009

S543+.906;Q945.34

A

1001-0629(2015)01-0094-07

余群,张建全,柴琦,马红梅,魏佳宁,苏黎.硅肥对草地早熟禾种子萌发及幼苗生长的影响[J].草业科学,2015,32(1):94-100.

YU Qun,ZHANG Jian-quan,CHAI Qi,MA Hong-mei,WEI Jia-ning,SU Li.Effects of silicon fertilizer on seed germination and growth of Kentucky bluegrass[J].Pratacultural Science，2015,32(1)：94-100.