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    嫁接對海水栽培茄子產(chǎn)量和礦質(zhì)元素的影響

    2013-02-24 09:01:18潛宗偉陳海麗崔彥玲
    中國蔬菜 2013年2期
    關(guān)鍵詞:營養(yǎng)液茄子海水

    潛宗偉 陳海麗 崔彥玲

    (北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心,農(nóng)業(yè)部華北地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100097)

    我國的人均淡水量低于2 000 m3,是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國家,但農(nóng)業(yè)用水占全國用水量的65.6%,在干旱半干旱地區(qū)已達(dá)到75%以上,同時(shí)我國的海岸線漫長,海水資源豐富,如何利用海水資源來緩解我國水資源危機(jī)一直是我國長期關(guān)注的問題(吳傳鈞,1998;隆小華 等,2006;梁勇 等,2007)。目前,國內(nèi)外以利用海水資源為主的海水灌溉農(nóng)業(yè)的研究主要集中在兩方面:一是將淡水植物通過生物技術(shù),逐漸提高其耐鹽堿的能力,培育耐鹽堿的植物品種(Winieov,1998;李銀心,2001);二是在沿海岸尋找一些經(jīng)濟(jì)價(jià)值上有潛力的耐鹽堿野生植物,經(jīng)過人工培養(yǎng)篩選馴化,使之產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值并能夠適應(yīng)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營的要求(Somers,1975;隆小華,2005),但通過這兩種方法進(jìn)行篩選,育種的時(shí)間相對較長,經(jīng)濟(jì)效益較低。大量的研究表明,嫁接能夠顯著提高植物的抗鹽堿能力(高梅秀 等,2001;Fisarakis et al.,2001;Khah,2005),但多數(shù)是以單鹽(如NaCl)的形式模擬鹽脅迫,而海水對植物生長的影響主要是以復(fù)鹽的形式,單鹽研究與實(shí)際應(yīng)用之間有一定的距離。本試驗(yàn)擬在不同海水處理?xiàng)l件下,研究嫁接對海水栽培茄子產(chǎn)量和品質(zhì)的影響,探討海水種植茄子的栽培方法,為合理利用海水灌溉植物提供理論依據(jù)。

    1 材料與方法

    1.1 試驗(yàn)材料

    以野生茄子托魯巴姆為砧木,以栽培種早熟京茄1號為接穗,并以接穗品種的自根植株為對照,種子由北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心提供。海水取自天津塘沽渤海灣,成分經(jīng)分析測試:K+0.04 mg·mL-1,Na+9.45 mg·mL-1,Ca2+0.22 mg·mL-1,Mg2+1.27 mg·mL-1,EC 22.1 mS·cm-1,pH 7.47。

    1.2 試驗(yàn)處理

    試驗(yàn)于2010年1~5月在北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心日光溫室進(jìn)行。2010年1月15日播種托魯巴姆到中心空調(diào)溫室,2月10日播種早熟京茄1號。砧木托魯巴姆播種前用溫湯浸種,然后再用300 mg·kg-1赤霉素浸泡24 h。育苗均采用72 孔穴盤,基質(zhì)由草炭和蛭石混合組成,草炭︰蛭石=2V︰1V。托魯巴姆播種后控制空調(diào)溫室的溫度,白天不超過35℃,夜間不低于17℃,早熟京茄1號的育苗方法同常規(guī)育苗。待砧木6~7片真葉,接穗5~6片真葉時(shí),采用貼接法把早熟京茄1號嫁接到托魯巴姆上,以自根苗為對照。

    采用營養(yǎng)液栽培,設(shè)2個(gè)海水濃度:1/4體積海水和1/3體積海水,以不加海水的正常營養(yǎng)液為對照。1/4體積海水處理、1/3體積海水處理和對照的EC值分別為5.97、6.97、2.63 mS·cm-1,pH值6.69、7.05、6.44。每個(gè)處理3次重復(fù)。營養(yǎng)液采用改進(jìn)的Hoagland 營養(yǎng)液(配方由北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心提供):Ca(NO3)2707.0 mg·L-1,KNO3404.4 mg·L-1,K2SO4260.7 mg·L-1,NH4NO340.0 mg·L-1;MgSO4·7H2O 152.1 mg·L-1,微肥20.0 mg·L-1,H3PO40.22 mL·L-1。海水處理采用全營養(yǎng)液和海水按體積比配制,每天測量水培箱內(nèi)水位以及EC值,調(diào)整每天的全營養(yǎng)液或海水的加入量,每5 d 完全更換1次營養(yǎng)液。

    待嫁接植株完全適應(yīng)正常環(huán)境并長至7片葉后,選取生長一致的嫁接植株和自根植株,定植于57 cm×38 cm×29 cm 的營養(yǎng)液栽培塑料箱中,每個(gè)水培箱中定植6株,自根茄和嫁接茄各定植3株。定植時(shí)采用1/2 濃度的營養(yǎng)液,2 d后再補(bǔ)加母液恢復(fù)到全營養(yǎng)液水平,5 d 以后進(jìn)行海水處理。

    1.3 試驗(yàn)方法

    分別于2010年5月21日和2010年6月5日采收門茄和對茄,統(tǒng)計(jì)其產(chǎn)量,測產(chǎn)后分別選取大小均勻一致的果實(shí)對其礦質(zhì)元素和VC含量等營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行測定,兩次測定結(jié)果取平均值。

    1.3.1 礦質(zhì)元素的測定 N 用凱氏定氮法(南京農(nóng)業(yè)大學(xué),1992),P 用鋁銻鈧比色法(南京農(nóng)業(yè)大學(xué),1992),K、Ca、Mg、Mn、Zn 的測定用原子吸收法(南京農(nóng)業(yè)大學(xué),1992),采用濕灰化法提取礦質(zhì)元素:稱取樣品0.5 g 左右于消煮管中,加混酸(濃HNO4︰HCIO4=5V︰1V)15 mL 消煮至冒白煙,液體變?yōu)闊o色透明為止。然后轉(zhuǎn)到50 mL 容量瓶中。測定時(shí),K、Ca、Mg 分別稀釋不同的濃度后,用乙炔空氣火焰的原子吸收分光光度計(jì)直接測定。

    1.3.2 VC含量和含水量的測定 VC含量采用2,6-二氯靛酚滴定法進(jìn)行測定,含水量采用烘干法進(jìn)行測定(李合生 等,2000)。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 嫁接對海水栽培茄子產(chǎn)量的影響

    圖1表明,在不同海水處理?xiàng)l件下,自根茄的產(chǎn)量與對照無顯著差異。對照的嫁接茄產(chǎn)量為45 397.73 kg·hm-2,在1/4體積和1/3體積海水處理?xiàng)l件下,嫁接茄產(chǎn)量比對照顯著降低,分別為36 931.49 kg·hm-2和33 464.99 kg·hm-2,但海水處理間差異不顯著。在對照和各海水處理下,嫁接茄的產(chǎn)量都顯著高于自根茄。

    圖1 嫁接對不同海水條件下茄子產(chǎn)量的影響

    2.2 嫁接對海水栽培茄子礦質(zhì)元素的影響

    2.2.1 嫁接對海水栽培茄子大量元素含量的影響 ① 嫁接對海水栽培茄子N含量的影響。如圖2所示,隨著海水濃度的增加,自根茄中N含量有下降的趨勢,但與對照差異不顯著。嫁接茄在正常營養(yǎng)液栽培(對照)中的N含量為10.33 mg·kg-1,在1/4體積海水和1/3體積海水脅迫下,嫁接茄中N含量分別為19.00 mg·kg-1和23.67 mg·kg-1,均顯著高于對照,并且在海水脅迫下嫁接茄N含量顯著高于在相同海水處理?xiàng)l件下的自根茄。表明嫁接能顯著提高茄子對N 的吸收和利用。

    圖2 嫁接對不同海水條件下茄子N含量的影響

    ② 嫁接對海水栽培茄子P含量的影響。圖3表明,在正常營養(yǎng)液栽培中,自根茄的P含量為2.47 mg·kg-1,隨著海水濃度的增加,自根茄P含量先顯著增加后降低到原來的水平。嫁接茄在正常營養(yǎng)液栽培中的P含量為2.81 mg·kg-1,在1/4體積海水條件下,嫁接茄的P含量為2.68 mg·kg-1,與正常營養(yǎng)液栽培中茄子P含量差異不顯著,當(dāng)海水濃度增加到1/3體積時(shí),嫁接茄P含量顯著增加到3.12 mg·kg-1。在正常營養(yǎng)液栽培中,嫁接茄P含量顯著高于自根茄,在低濃度的海水條件下(1/4體積海水),嫁接茄和自根茄的P含量差異不顯著,但隨著海水濃度的升高(1/3體積海水),嫁接茄的P含量顯著高于自根茄。

    ③ 嫁接對海水栽培茄子K含量的影響。圖4表明,在正常營養(yǎng)液條件下,自根茄K含量為21.05 mg·kg-1,當(dāng)海水濃度升高到1/4體積時(shí),自根茄K含量為21.88 mg·kg-1,與對照差異不顯著,但當(dāng)海水濃度繼續(xù)升高時(shí)(1/3體積海水),自根茄K含量顯著降低,為15.90 mg·kg-1,比對照低24.43%。在正常營養(yǎng)液條件下,嫁接茄K含量為22.01 mg·kg-1,當(dāng)營養(yǎng)液中海水濃度為1/4體積和1/3體積時(shí),嫁接茄K含量分別為18.84 mg·kg-1和19.20 mg·kg-1,都顯著低于對照,但二者差異不顯著。在正常營養(yǎng)液栽培中,自根茄和嫁接茄K含量都較高,在1/4體積海水中,自根茄K含量顯著高于嫁接茄,但當(dāng)海水體積升高到1/3體積時(shí)嫁接茄K含量顯著高于自根茄。

    圖3 嫁接對不同海水條件下茄子P含量的影響

    圖4 嫁接對不同海水條件下茄子K含量的影響

    ④ 嫁接對海水栽培茄子Ca含量的影響。在正常營養(yǎng)液栽培中,自根茄Ca含量為0.83 mg·kg-1,海水脅迫處理后,自根茄Ca含量下降,在1/4體積和1/3體積海水條件下,自根茄Ca含量分別為0.59 mg·kg-1和0.56 mg·kg-1,都顯著低于對照,但兩處理間差異不顯著。在正常營養(yǎng)液栽培中,嫁接茄Ca含量為0.77 mg·kg-1,在1/4體積和1/3體積海水脅迫條件下,嫁接茄中Ca含量分別為0.72 mg·kg-1和0.77 mg·kg-1,兩處理間差異不顯著且都與對照無顯著差異。在正常營養(yǎng)液栽培中,自根茄和嫁接茄之間Ca含量差異不顯著,在1/4體積和1/3體積海水中嫁接茄的Ca含量都顯著高于自根茄(圖5)。

    ⑤ 嫁接對海水栽培茄子Mg含量的影響。如圖6所示,在正常營養(yǎng)液栽培中,自根茄的Mg含量為1.11 mg·kg-1,當(dāng)海水濃度升高到1/4體積時(shí),自根茄Mg含量為1.51mg·kg-1,顯著高于對照,當(dāng)營養(yǎng)液中含有1/3體積海水時(shí),自根茄的Mg含量為1.03 mg·kg-1,顯著低于1/4體積海水處理,但和對照無顯著差異。在對照、1/4體積和1/3體積海水處理時(shí),嫁接茄Mg含量分別為0.89、0.86 mg·kg-1和0.99 mg·kg-1,各處理間Mg含量差異不顯著。在對照和1/4體積海水處理?xiàng)l件下,自根茄Mg含量顯著高于嫁接茄,當(dāng)海水濃度增加(1/3體積海水)后,自根茄和嫁接茄Mg含量差異不顯著。

    圖5 嫁接對不同海水條件下茄子Ca含量的影響

    圖6 嫁接對不同海水條件下茄子Mg含量的影響

    ⑥ 嫁接對海水栽培茄子Na+/K+值的影響。植物中Na+/K+值常被用來表示鹽害程度,比值越大,Na+對K+吸收的抑制作用越大,植株受害越嚴(yán)重,反之則受害輕(陳淑芳 等,2005)。在正常營養(yǎng)液栽培中,自根茄的Na+/K+值為0.02,在1/4體積和1/3體積海水處理下,自根茄的Na+/K+值分別為0.11 和0.12,海水處理間差異不顯著,但都顯著高于對照。嫁接茄在正常營養(yǎng)液栽培中的Na+/K+值為0.01,在1/4體積和1/3體積海水處理下,其Na+/K+值分別為0.06 和0.08,海水處理間差異不顯著,但均顯著高于對照。在正常營養(yǎng)液栽培中,嫁接茄和自根茄間Na+/K+值差異不顯著,但在海水處理?xiàng)l件下嫁接茄的Na+/K+值都顯著低于自根茄(圖7)。

    2.2.2 嫁接對海水栽培茄子微量元素含量的影響 ① 嫁接對海水栽培茄子Cu含量的影響。如圖8所示,在正常營養(yǎng)液栽培(對照)中,自根茄中的Cu含量為1.77×10-3mg·kg-1,在1/4體積和1/3體積海水處理?xiàng)l件下,自根茄中的Cu含量分別為2.95×10-3mg·kg-1和2.30×10-3mg·kg-1,其中,1/4體積海水處理?xiàng)l件下顯著高于對照。在對照、1/4體積和1/3體積海水處理?xiàng)l件下,嫁接茄Cu含量分別為1.16、1.39 mg·kg-1和1.72 mg·kg-1,各處理間差異不顯著。在正常營養(yǎng)液栽培中,嫁接茄和自根茄Cu含量差異不顯著,在1/4體積海水處理下,嫁接茄Cu含量顯著低于自根茄,隨著海水濃度的升高(1/3體積海水),自根茄Cu含量下降,與嫁接茄差異不顯著。

    圖7 嫁接對不同海水條件下茄子Na+ /K+ 值的影響

    圖8 嫁接對不同海水條件下茄子Cu含量的影響

    ② 嫁接對海水栽培茄子Fe含量的影響。如圖9所示,自根茄Fe含量隨著海水濃度的升高有下降的趨勢,在正常營養(yǎng)液栽培中,自根茄Fe含量為26.00×10-3mg·kg-1,在1/4體積和1/3體積海水條件下,自根茄Fe含量分別為24.59×10-3mg·kg-1和15.58×10-3mg·kg-1,其中,1/4體積海水處理下,自根茄Fe含量與對照無顯著差異,但都顯著高于1/3體積海水處理。在對照、1/4體積和1/3體積海水處理?xiàng)l件下,嫁接茄Fe含量分別為11.93×10-3、8.99×10-3mg·kg-1和12.91×10-3mg·kg-1,各處理間差異不顯著。在對照和1/4體積海水處理下,嫁接茄Fe含量顯著低于自根茄,在海水濃度升高到1/3體積時(shí),嫁接茄中Fe含量與自根茄差異不顯著。

    ③ 嫁接對海水栽培茄子Zn含量的影響。由圖10可見,在正常營養(yǎng)液栽培中,自根茄Zn含量為17.26×10-3mg·kg-1,在1/4體積和1/3體積海水處理?xiàng)l件下,自根茄Zn含量分別為19.52×10-3mg·kg-1和14.92×10-3mg·kg-1,其中,1/4體積海水處理下,自根茄Zn 的含量與對照無顯著差異,但顯著高于1/3體積海水處理。在對照、1/4 和1/3體積海水處理?xiàng)l件下,嫁接茄Zn含量分別為13.36×10-3、11.88×10-3mg·kg-1和15.38×10-3mg·kg-1,各處理間差異不顯著。在對照和1/3體積海水處理下,嫁接茄Zn含量與自根茄差異不顯著,但在1/4體積海水處理中,嫁接茄Zn含量顯著低于自根茄。

    圖9 嫁接對不同海水條件下茄子Fe含量的影響

    ④ 嫁接對海水栽培茄子Mn含量的影響。如圖11所示,自根茄Mn含量隨著海水處理濃度的升高先增加后減少。在正常營養(yǎng)液栽培中,自根茄Mn含量為7.24×10-3mg·kg-1,在1/4體積和1/3體積海水處理?xiàng)l件下,自根茄Mn含量分別為10.64×10-3mg·kg-1和7.41×10-3mg·kg-1,其中,1/4體積海水處理下,自根茄Mn含量顯著高于對照和1/3體積海水處理。在對照、1/4體積和1/3體積海水處理?xiàng)l件下,嫁接茄Mn含量分別為8.15×10-3、5.54×10-3mg·kg-1和8.56×10-3mg·kg-1,各處理間差異不顯著。在對照和1/3體積海水處理下,嫁接茄Mn含量與自根茄差異不顯著,但在1/4體積海水處理下,嫁接茄中Mn含量顯著低于自根茄。

    圖10 嫁接對不同海水條件下茄子Zn含量的影響

    圖11 嫁接對不同海水條件下茄子Mn含量的影響

    2.3 嫁接對海水栽培茄子VC含量和含水量的影響

    由表1可見,1/3體積海水處理?xiàng)l件下自根茄VC 的含量顯著高于1/4體積海水處理和對照。在對照、1/4體積和1/3體積海水處理?xiàng)l件下,嫁接茄的VC含量分別為107.03、31.40 mg·kg-1和51.17 mg·kg-1,處理間差異都達(dá)到顯著水平。在正常營養(yǎng)液栽培中,嫁接茄的VC含量顯著高于自根茄,但在1/4體積和1/3體積海水處理下,嫁接茄的VC含量都顯著低于自根茄。

    在對照和1/4體積海水處理?xiàng)l件下自根茄的含水量顯著低于1/3體積海水處理。在對照、1/4體積和1/3體積海水處理?xiàng)l件下,嫁接茄的含水量差異都不顯著。在對照和1/4體積海水處理下,嫁接茄的含水量顯著高于自根茄,至1/3體積海水處理時(shí),嫁接茄含水量與自根茄差異不顯著。

    表1 嫁接對海水栽培茄子VC含量和含水量的影響

    3 結(jié)論與討論

    試驗(yàn)結(jié)果表明,在正常營養(yǎng)液和海水脅迫條件下,嫁接茄的產(chǎn)量都顯著高于自根茄,說明嫁接能夠抗海水復(fù)鹽的脅迫,增加茄子的產(chǎn)量,是海水栽培茄子等蔬菜的途徑之一。試驗(yàn)中,由于自根茄和嫁接茄定植于同一水箱,嫁接茄的根有明顯抑制自根茄根生長的現(xiàn)象,但關(guān)于其機(jī)理有待進(jìn)一步試驗(yàn)。

    本試驗(yàn)中,自根茄在正常營養(yǎng)液和海水脅迫條件下,N含量無差異。嫁接茄N含量在對照中與自根茄無差異,但隨著海水脅迫濃度的升高,N含量顯著升高,嫁接茄N含量顯著高于自根茄。自根茄P含量隨著海水脅迫濃度增加有先增加后降低的趨勢,嫁接茄P含量隨著海水濃度的升高而升高,在對照和1/3體積海水處理下,嫁接茄P含量顯著高于自根茄。在海水脅迫下,嫁接茄和自根茄K含量都有降低的趨勢,但在1/4體積海水脅迫下,嫁接茄K含量顯著低于自根茄,但在海水濃度升高后(1/3體積海水)卻顯著高于自根茄。以上結(jié)果表明,在海水脅迫下,嫁接茄吸收和利用N 的量增加,加強(qiáng)了蛋白質(zhì)的合成等生命活動(dòng)相關(guān)的代謝過程來抵抗海水的逆境脅迫。自根茄在低濃度海水條件下通過P 的吸收來增強(qiáng)海水逆境的抗性,隨著海水濃度的增加自根茄對P 的吸收又開始下降,但嫁接茄在高濃度的海水中仍能通過顯著增加P 的吸收來增強(qiáng)對海水逆境的抗性。在海水脅迫下,嫁接茄通過調(diào)控對K 的吸收,能使其吸收K 的量相對穩(wěn)定,增強(qiáng)對海水逆境的抗性。

    Ca 能促進(jìn)果膠的合成并與之形成果膠酸鈣,使細(xì)胞間的粘結(jié)作用加強(qiáng),并使細(xì)胞中膠層更穩(wěn)定,從而抑制病原菌分泌的酶對中膠層的破壞,提高作物抗病性(劉賢趙和康紹忠,2002;劉國琴 等,2003;馬翠蘭 等,2004);Mg 能參與植物中的多種代謝(李合生,2000)。本試驗(yàn)中自根茄Ca含量隨著海水濃度的增加而降低,嫁接茄則變化差異不顯著,在對照中,嫁接茄Ca含量與自根茄無差異,但在1/3體積海水脅迫下,嫁接茄Ca含量顯著高于自根茄;自根茄Mg含量隨著海水脅迫濃度的升高先增加后降低,嫁接茄Mg含量則無顯著差異。說明在嫁接過程中,茄子能加強(qiáng)對Ca 的吸收,增強(qiáng)嫁接茄內(nèi)的信號傳導(dǎo)、激活適當(dāng)?shù)牡鞍准っ竵碚{(diào)節(jié)茄子內(nèi)的代謝平衡,增強(qiáng)茄子的抗海水逆境的能力(鄭青松 等,2001;楊立飛,2007)。目前Mg 對作物耐鹽性影響的研究較少,本試驗(yàn)認(rèn)為,嫁接茄在海水脅迫條件下仍能維持茄子果實(shí)中的Mg 平衡,對增強(qiáng)植物的耐鹽性有一定的積極作用。

    K+在作物的耐鹽性中發(fā)揮著重要作用。耐鹽植物能加速K+的吸收和Na+的排放,提高K+的選擇性吸收(夏天翔 等,2004)。在正常營養(yǎng)液栽培中,自根茄和嫁接茄的Na+/K+值顯著低于其他處理,表明在正常營養(yǎng)液中,茄子吸收Na+、K+達(dá)到一定的平衡,沒有受到鹽害,但隨著海水濃度的增加,嫁接茄和自根茄的Na+/K+值都顯著高于對照,嫁接茄的Na+/K+值顯著低于自根茄,結(jié)果說明,在海水脅迫下,嫁接茄和自根茄都受到了不同程度的鹽害,但嫁接茄能通過一系列的代謝調(diào)節(jié),使其受鹽害程度顯著降低。

    Cu 是氧化還原酶和葉綠體等的重要成分;Fe 與植物體內(nèi)的碳素同化能力有關(guān);Mn、Zn是活性氧自由基清除酶超氧化物歧化酶(SOD)的重要輔助因子(李合生,2000;孫薇 等,2005)。本試驗(yàn)中,嫁接茄這4種微量元素含量沒有變化,表明嫁接能夠保持微量元素吸收的平衡。自根茄Cu含量增加,F(xiàn)e 和Zn含量減低,Mn含量先增高后降低,表明自根茄在海水逆境下不能維持微量元素的平衡吸收,可能是由于脅迫傷害或自身調(diào)節(jié)能力不足導(dǎo)致,其機(jī)理需要進(jìn)一步試驗(yàn)。

    試驗(yàn)對茄子的VC含量和含水量測定結(jié)果表明,在正常營養(yǎng)液栽培條件下,嫁接能提高茄子VC含量和含水量,但在海水脅迫下,嫁接茄子的VC含量迅速下降,含水量無顯著變化,自根茄卻能夠提高VC含量和含水量,表明嫁接茄在海水脅迫下營養(yǎng)品質(zhì)可能下降。

    以上結(jié)果表明,嫁接茄能通過對各礦質(zhì)元素的吸收調(diào)節(jié)來增強(qiáng)茄子對海水復(fù)鹽脅迫的抗性,且顯著提高茄子的產(chǎn)量。

    陳淑芳,朱月林,劉友良,李式軍.2005.NaCl 脅迫對番茄嫁接苗保護(hù)酶活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量及光合特性的影響.園藝學(xué)報(bào),32(4):609-613.

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