台灣之種苗-不同矽源處理對水稻幼苗生長之影響2018-09

不同矽源處理對水稻幼苗生長之影響
國立屏東科技大學農園生產系/陳思婷、趙雲洋

一、前言
水稻(Oryza sativa L.)屬禾本科
單子葉植物,喜溫暖多雨的氣候,台灣位於熱帶及亞熱帶氣候區,雨量充沛且氣溫較高,適合水稻生長,台灣一年可種植兩期水稻,是栽種面積最廣、農戶數最多的產業,為台灣最重要的農作物。稻米的營養含有72-79%醣類物質,多量的醣類物質是提供人類熱量的最大來源,同時亦提供7.0~9.0%植物性蛋白質、0.6~2.5%脂肪、0.1~2.0%膳食纖維及0.4~1.0%灰分及豐富礦物質和維生素B群等,對人類有相當大的益處。

矽(silicon, Si)是植物生長和發育的必需礦物營養元素,在植物中發揮重要的作用,施用矽肥會使水稻表皮組織形成角質雙矽層,顯著提高水稻抗倒伏能力。矽肥在水稻生長中,可使水稻葉片伸出角度變小,葉片呈直立提高光合效率。此外,矽還可能舆表皮細胞壁中的有機化合物形成複合物,因而增加其對酶降解的抵抗力。因此本試驗以二氧化矽【液狀】、二氧化矽【膠狀】及矽酸鉀等三種型態的矽源處理水稻幼苗,藉此瞭解不同矽源對水稻生長與抗氧化活性之影響。

二、材料方法
本試驗以水耕方式栽培水稻,選擇高雄145號為試驗品種,所有矽源原料均由台茂奈米生化股份有限公司提供。試驗初期先探討不同矽源處理水稻之最佳處理濃度。試驗中每一水耕杯中放置約20粒已催芽之水稻種籽後,移入生長箱生長一週後才添加不同濃度矽源於水耕溶液中,待水稻生長至三葉齡時進行水稻農藝性狀分析,確認各矽源最佳處理濃度後,再以最適濃度處理水稻,並分析葉綠素含量,及抗氧化酵素,如:超氧歧化酶(superoxide dismutase, SOD) 、過氧化氫酶(catalase, CAT)、抗壞血酸過氧化物(ascorbate peroxidase, APX)及穀胱甘肽酶(glutathione reductase, GR)等活性。以上每一處理均為四重複。本試驗資料以變方分析(Analysis of Variance, ANOVA)及最小顯著差異Least Significance Difference, LSD)檢定。

三、結果
1.不同矽源處理對稻苗生長性狀之分析
水稻於生長箱生長一週後分別處理不同矽源,處理濃度依序為:液狀二氧化矽為0X,1,000X,1,500X及2,000X;膠狀二氧化矽為0X,800X,1,000X及1,500X;矽酸鉀為0X,1,000X,1,500X及2,000X。由不同矽源濃度處理對水稻農藝性狀(表1)結果可知,各矽源最適處理濃度為:液狀二氧化矽1,000倍、膠狀二氧化矽1,000倍、矽酸鉀為1,500倍。在本次試驗可發現,若以株高而言,液狀二氧化矽與矽酸鉀的效果較佳,膠狀二氧化矽其次。若以地上部乾重而言,矽酸鉀有較高的趨勢;以地下部乾重而言,二氧化矽的效果均比矽酸鉀佳,其中以膠狀二氧化矽效果較佳。

表1、不同矽源濃度處理對水稻農藝性狀之影響

矽源處理  處理 株高(cm) 根長(cm) 地上部 地下部
鮮重(g) 乾重(g) 鮮重(g) 乾重(g)
液狀二氧化矽 0x 19.28 ABa 13.64 Aa 0.572 0.0909 0.05 0.0347
1,000x 19.77 ABa 13.15 Aa 0.6086 0.0964 0.046 0.0363
1,500x 18.95 ABa 12.89 .Aa 0.5214 0.0891 0.0369 0.0314
2,000x 19.13 ABa 12.76 Ab 0.5332 0.0925 0.0435 0.0357
膠狀二氧化矽 0X 18.3 Bb 12.36 Aa 0.5472 0.0946 0.0726 0.037
800x 17.53 Bc 12.62 Aa 0.5283 0.0895 0.0836 0.0414
1,000x 19.06 Ba 12.16 Aa 0.6097 0.1034 0.1164 0.0449
1,500x 18.99 Ba 12.34 Aa 0.5957 0.0962 0.0878 0.0396
矽酸鉀 0x 19.8 Ad 11.47 Ba 0.5894 0.0839 0.067 0.0377
1,000x 20.44 Ac 9.65 Ba 0.5854 0.0982 0.0412 0.0285
1,500x 21.52 Ab 10.04 Ba 0.6667 0.1106 0.0589 0.0325
2,000x 22.10 Aa 9.46 Ba 0.6513 0.1157 0.0329 0.0285

大寫字母表示不同矽源處理間的差異;小寫字母表示同一矽源不同濃度處理間的差異。不同字母表示處理間有顯著差(P≤0.05)。
 

觀察不同矽源最適處理濃度之稻苗外觀性狀,各處理間外觀均無明顯的差異(圖1),顯示不同矽源處理水稻幼苗後,不會影響水稻生長。

圖1、不同矽源處理對水稻幼苗生長之影響。
水稻生長一週後,分别為未處理(a)、液狀二氧化矽1,000倍(b)、膠狀二氧化矽1,000倍(c)及矽酸鉀1,500倍(d)。

2.不同矽源處理對水稻葉綠素之影響
水稻生長至三葉齡時,每種處理取90~100 mg之水稻葉片進行葉綠素含量之測定,並進行四重複。從表2研究結果可知,各矽源處理間的葉綠素含量與對照組均無顯著差異,表示不同矽源處理對水稻生理不會造成負面影響。

 
表2、不同矽源處理對水稻幼苗葉綠素之影響
矽源處理 處理濃度 Chlorophyll a content Chlorophyll b content Total chlorophyll
content
對照組 0x 1.62±0.15a 0.43±0.05a 2.05±0.20a
液狀二氧化矽 1,000x 1.61±0.10a 0.42±0.03a 2.03±0.13a
膠狀二氧化矽 1,000x  1.53±0.06a 0.40±0.02a 1.93±0.08a
矽酸鉀 1,500x 1.42±0.18a 0.37±0.05a 1.79±0.23a
不同字母表示處理有著差異(P ≤ 0.05)

3.不同矽源處理對水稻幼苗抗氧化酶活性之影響
接續以不同矽源之最適濃度處理水稻,並進行抗氧化酶活性之分析。研究結果顯示,SOD活性與CAT活性與對照組相比無明顯差異。但在APX活性表現方面,所有經矽源處理的水稻幼苗均會降低APX活性,但在GR活性表現方面,處理膠狀二氧化矽有較高的趨勢(圖2)。

圖2、不同矽源處理對水稻幼苗抗氧化酵素SOD (a) ,CAT (b),APX(c)及GR(d)活性之影響。
 
四、結論
綜合以上結果,不同矽源處理水稻幼苗後,以稀釋1,000倍液狀二氧化矽、稀釋1,000倍膠狀二氧化矽和稀釋1,500倍矽酸鉀為最適處理濃度,但從農藝性狀分析與抗氧化活性變化而言,二氧化矽處理效果優於矽酸鉀,其中膠狀二氧化矽可增加地下部乾重及提高GR活性之趨勢。此試驗結果可作為農民在選擇添加外源性矽肥之參考。