植物钛素营养研究进展

国内外对植物中钛含量及其作用进行了大量的研
收稿日期: 2009- 10- 23 基金项目: 河南省烟草专卖局科技攻关项目 ( HYK J200718) ; 三门峡烟草专卖局科技攻关项目 ( SM X200801)。 作者简介: 杜娟 ( 1985- ), 女, 河南郑州人, 在读硕士研究生, 主要从事烟草质量评价。* 通讯作者: 许自成。
浓度的钛处理对水稻种子的发芽势、发芽率、初生根长、 幼苗长、幼苗叶绿素含量及根系脱氢酶活性的影响, 结果 表明: 低浓度的钛处理能在一定程度上促进水稻种子的 萌发及幼苗的生长, 提高叶绿素含量及根系脱氢酶的活 性; 但随着钛浓度的增高, 水稻种子的萌发及幼苗的生长 逐渐受到抑制, 且根长受影响的程度大于芽长 [ 16] 。 3. 1. 3 施钛对玉米的影响 我国玉米的播种面积很大, 分布也很广, 是我国北方和西南山区及其它旱作地区人民 的主要粮食之一。用钛制剂浸种对玉米生育特性及产量 的影响研究结果表明: 钛肥浸种处理能使玉米种子较对照 发芽率提高 9. 0个百分点, 单株幼苗根数增加 1. 5根, 根干 重增加 0. 12 g、穗行数增加 2. 4行, 穗粒数增加 57. 2粒, 生 育期平均缩短 3 d, 钛肥浸种处理具有极显著的增产作用, 玉米产量比对照增加 1200 kg /hm2, 增产率为 13. 7% [ 17]。
小麦喷施含有钛的营养液后, 对土壤中多种养分的吸 收量增加, 这种结果与钛促进植物根系生长、增加根量密 切相关。小麦喷施钛肥可促进根系对土壤氮、磷、钾肥的吸 收、运转和再分配。增加氮、磷、钾在籽粒中的积累。据测 定, 小麦对氮素的吸收速率和利用率分别提高 23. 9% 和 1. 7%, 磷素提高 16%和 5. 3%, 钾素提高 16. 9%和 0. 6% [5] 。
2 植物钛素营养的作用与施用方法
目前, 并无资料证明钛是植物生长所必需的营养元 素, 且植株对土壤中钛的吸收利用率很低。钛在植物体 内的含量约 1. 0~ 20 m g( T i) /kg, 但不同作物之间的含量 差异极大。钛 在植 株 体地 上部 的含 量 一般 高于 地下 部 [ 9] , 这表明植株对钛具有主动吸收的能力, 同时也可以 认为钛在植株体内具有较强的移动性。植物从土壤中吸 收钛的主要形态目前还未有确切的报道, 但从各种喷钛 试验的效果看, 在植物叶片上, 明显表现为络合形式的钛 可被植物叶片所吸收 [ 6]。
K ey words: T itan ium; So i;l P lant; N utr ient
钛是地球表面分布最为广泛的元素之一, 是地球上 藏量第 9位的元素, 平均丰度为 0. 6 g( T iO2 ) /kg, 在地壳 中的含量约为 0. 6% [ 1, 2]。虽未证实钛是植物生长所必 需的营养元素, 但钛在促进植物正常生长、提高作物产量 和品质上具有明显的作用 [3~ 5] 。目前, 钛素营养越来越 多地受到科技工作者的重视, 已在粮食作物、经济作物、 果树和蔬菜中开展相应的研究和应用。以下概述了钛素 营养在植物科学中的研究进展。
用钛制剂进行拌种处理可减轻渗透胁迫对小麦幼 苗的伤害, 维持较高的 SOD、CAT 与 AsAPOD 活性和较 低的 H 2O2 与膜脂过氧化水平 [ 12] 。这可能是由于钛能帮 助小麦维持较强的活性氧清除系统的活力, 从而在一定 程度上维持了活性氧产生与清除间的动态平衡。叶面喷 施钛有利于小麦增产。在拔节期和抽穗期分别喷施浓度 为 5~ 20 m g /kg的钛溶液, 均有增产作用; 其中以 5 m g / kg的效果最好, 3年平均产量比对照增产 6% 。 [ 13] 3. 1. 2 施钛对水稻的影响 水稻是我国主要的粮食作 物之一, 播种面积占全国粮食作物的 1 /4, 而产量则占一 半以上。在水稻秧苗期喷施钛肥, 可促进秧苗生长, 表现 为新根系增多, 叶色深、茎粗、苗壮。分别在水稻本田分 蘖期、拔节期、齐穗期喷施钛肥, 则有利于增加水稻有效 分蘖、每穗粒数和千粒重, 从而提高水稻产量 [14]。杨春 雄等 [15]研究指出, 水稻在秧苗期和齐穗期叶面喷施 12 mL /kg的钛液可增产 12% 。但并不是钛肥浓度越高, 水 稻的生长发育越好。通过室内培养的方法, 研究了不同
Abstract: T itanium can acce lerate the absorption and transportation of som e nutrients for p lants, and accelerate the activ ity of m any enzym es in plants. It can also sign ificantly improve the qua lity o f crops, and increase the content o f ch lo rophy ll in p lant leaves and crop y ie ld. Th is article analyzed the source, ex istent fo rm and content of titanium in so il as we ll as the influential factors, summ a rized the research prog ress of titanium nutrient in grain crops, econom ic crops, fruit trees and veg etab le, and considered that the fur ther study on titan ium nutr ient had great sign ificance.
江西农业学报 2010, 22( 1): 42~ 44 A cta A g riculturae Jiangx i
植物钛素营养研究ห้องสมุดไป่ตู้展
杜 娟1, 许自成 1* , 李志刚1, 苏永士 2, 陈彦春 2, 汪孝国2
( 1. 河南农业大学 烟草学院, 河南 郑州 450002; 2. 河南省烟草公司三门峡市公司, 河南 三门峡 472000)
摘 要: 钛能促进植物对一些养分的吸收和运转, 促进植物体内多种酶的活性, 提高植物 叶片中叶绿素的含量, 提高作物 的产量, 并能明显改善作物品质。分析了土壤中钛 的来源、存在形 态、含量及影响 因素; 综述了钛 素营养在粮食作物、经济作 物、果树和蔬菜中的研究进展, 提出了进一步加强对钛素营养研究的意义。
1 土壤中的钛
1. 1 钛的来源 土壤中的钛来自成土母质和母岩, 因而 其含量受成土母质和土壤类型的影响。成土母质和母岩 中的含钛矿物在风化的作用下发生变化而形成白钛石和 褐铁矿等, 并在土壤成土作用过程中滞留于土壤中 [6]。土 壤母质或母岩不同, 其土壤全钛含量也不同。碱性火成岩 (玄武岩、辉长石、石灰岩等 )发育的土壤含钛量高, 而酸性火 成岩 (花岗岩、流纹岩等 )发育的土壤含钛则较低[ 7]。就土壤 类型而言, 轻质的有机质土含钛量最少, 高度风化的热带土 壤含钛最多, 砖红壤、红壤和铁铝土的钛含量很高[ 8]。 1. 2 钛在土壤中的存在形态及含量 土壤中的钛主要 以 T i4+ ( T iO2 )存在, 其含量的变幅较大, 就全世界土壤 而言, 大部分土壤的全钛含量多在 3. 0~ 6. 0 g /kg之间, 平均值为 4. 6 g /kg, 我国土壤的钛含量为 2~ 36 g /kg, 平 均含量为 7 g/ kg, 高于世界土壤平均钛含量 [ 1, 9] 。虽然土 壤中全钛含量较高, 但通常以氧化物或硅酸盐结合状态
存在, 可溶性很低。已有研究表明, 土壤中的可溶态钛仅 为土壤全钛含量的万分之几 [ 8] 。
1. 3 影响土壤中钛含量的因素 首先, 钛在土壤中的移 动性较弱, 土壤中的钛具有极低的溶解度。土壤中钛含 量的高低与土壤母质类型关系最为密切。其次, 它在很 大程度上受土壤的风化程度的影响。我国南方风化度高 的酸性土壤含钛一般较丰富, 而北方的许多土壤中钛的 含量则不足 1 g /kg。此外, 钛与土壤理化性质也有一定 的关系, pH 值与土壤可溶性钛显著负相关, 一般来说, 当 土壤 pH < 7时, 可溶态钛含量多在 1 m g/ kg以上, 相反, 当 pH > 7时, 可溶态钛含量大多在 1 m g /kg以下; 土壤有 机质含量与可溶性钛含量之间也有密切关系, 有机质含 量高的土壤中可溶态钛含量也较高 [6] 。
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究 [ 3~ 5], 结果均表明: 钛肥的施用能够增加植物叶片中叶绿 素的含量, 从而提高光合效率; 促进植物对一些养分的吸 收和运转; 提高作物的抗逆性; 激活植物体内多种酶; 在提 高作物的产量和改善作物的品质方面具有明显的作用。
钛在土壤中的溶解度很低, 在施入土壤后易转化为 不溶性钛。因此, 钛不宜直接施入土壤, 通常采用叶面喷 施的方式, 也有采用种子处理 (浸种和拌种 ) 的方式。采 用叶面喷施时, 钛在作物上的最佳施用浓度大多在 2~ 50 m g /kg之间, 低于 5 m g /kg时对作物生长促进作用效 果不明显, 高于 50 m g/ kg时可能会出现抑制作物生长; 不同作物的最佳施用浓度不同, 烤烟施用浓度一般为 20 m g /kg; 同种作物因施用时期及施用次数不同, 其最佳施 用浓度也不同。显然, 施钛因作物种类、施用方法、土壤 条件及气候等因素的不同而异。一般选择作物生长阶段 的初期喷施钛化合物, 在作物营养的最大效率期之前喷 钛, 则能促进作物吸收更多的营养元素, 从而提高其产量 和品质 [ 10] 。
3 植物施钛研究进展
3. 1 钛在粮食作物上的研究 3. 1. 1 施钛对小麦的影响 小麦是一种在世界各地广 泛种植的禾本科植物, 是世界上总产量居第二 ( 仅次于 玉米 )的粮食作物。用钛制剂对小麦种子进行浸种后, 其发芽率、发芽指数、幼芽干重、活力指数均明显增高, 发 芽率提高 12% ~ 30% , 活力指数增加 17% ~ 94% 。 [11]