微咸水灌溉對油葵生長和生理生化特性的影響

李　強(qiáng)，王秀萍，劉雅輝，魯雪林，張國新（河北省農(nóng)林科學(xué)院濱海農(nóng)業(yè)研究所，河北　唐海　063200）

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微咸水灌溉對油葵生長和生理生化特性的影響

李強(qiáng)，王秀萍*，劉雅輝，魯雪林，張國新
（河北省農(nóng)林科學(xué)院濱海農(nóng)業(yè)研究所，河北唐海063200）

摘要：以油葵品種美國超級矮大盤為試驗材料，灌溉咸水礦化度設(shè)2、4、6、8、10、12、14和16 g/L計8個水平，以淡水灌溉為對照，研究了不同礦化度咸水灌溉下油葵生長和葉片生理生化特性的變化，以確定適宜油葵生長的咸水礦化度范圍，為制訂濱海咸水區(qū)油葵栽培管理技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明：微咸水灌溉處理的油葵生長指標(biāo)（株高、葉數(shù)和花盤直徑）和葉綠素含量均約CK，且指標(biāo)值均隨灌溉水礦化度的增加而逐漸降低。其中，灌溉水礦化度2～6 g/L處理的植株株高和花盤直徑，灌溉水礦化度2～10 g/L處理的油葵葉數(shù)，以及灌溉水礦化度2～14 g/L處理的油葵葉綠素含量與CK差異均不顯著。微咸水灌溉處理的油葵葉片質(zhì)膜相對透性、MDA含量和Pro含量均躍CK，其中，油葵葉片質(zhì)膜相對透性增大和脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量升高有利于提高油葵植株的抗逆性，但礦化度超過6 g/L咸水灌溉的油葵葉片質(zhì)膜相對透性和礦化度超過10 g/L咸水澆灌的油葵葉片MDA含量顯著躍CK，油葵細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞，油葵葉片膜脂過氧化嚴(yán)重，從而影響油葵葉片的正常生理生化反應(yīng)。綜上所述，油葵耐鹽性較強(qiáng)，礦化度臆6 g/L的灌溉水對油葵生長和生理生化特性影響較小。因此，可以在地下水礦化度低于6 g/L的區(qū)域種植油葵，或使用礦化度低于6 g/L的微咸水灌溉油葵。

關(guān)鍵詞：微咸水；油葵；生長；生理生化特性

鹽脅迫是嚴(yán)重影響植物生長、導(dǎo)致作物減產(chǎn)的主要非生物因子之一[1]。鹽脅迫對植物造成的危害主要包括離子脅迫和滲透脅迫以及由二者所引起的生長抑制和氧化脅迫[2，3]。植物受鹽脅迫時，體內(nèi)會產(chǎn)生大量的活性氧[4]，包括超氧陰離子、羥基自由基和過氧化氫。這些活性氧通過對脂類、蛋白質(zhì)和核酸的氧化損傷而引起植物體內(nèi)代謝紊亂，使植物生長和發(fā)育受到抑制[5]。植物在長期進(jìn)化過程中形成了酶促和非酶促兩大保護(hù)系統(tǒng)，賦予植物體清除活性氧的能力，從而表現(xiàn)出對氧化脅迫的抗性。

淡水資源匱乏是世界性問題，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境均構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。中國微咸水資源分布廣泛，合理開發(fā)利用微咸水資源已成為微咸水分布地區(qū)解決水資源短缺的一條有效途徑。國內(nèi)外大量研究和實踐證明，只要采取適當(dāng)措施，以可持續(xù)利用為指導(dǎo)準(zhǔn)則，完全可以利用咸水和微咸水灌溉作物，達(dá)到作物抗旱增產(chǎn)的目的[6～12]。油葵是一種耐旱、耐鹽堿、耐瘠薄且有較高經(jīng)濟(jì)價值的油料作物，為中國四大油料作物之一，有著廣泛的種植面積。前人對油葵的耐鹽性進(jìn)行了大量研究，但多數(shù)研究主要集中于不同鹽漬化程度土壤對油葵生長發(fā)育及產(chǎn)量特征的影響[13～15]，尚缺乏關(guān)于微咸水灌溉對油葵生長發(fā)育過程及產(chǎn)量影響的相關(guān)研究。因此，在微咸水廣泛分布地區(qū)，研究并制定合理的油葵微咸水灌溉制度具有重要意義。

采用8種不同礦化度的咸水對油葵進(jìn)行灌溉，測定微咸水脅迫下油葵的生長情況和生理生化指標(biāo)的變化，探明油葵的耐鹽機(jī)理和對灌溉水礦化度的適宜范圍，可為淡水資源缺乏的鹽堿土地區(qū)油葵高產(chǎn)栽培提供技術(shù)支持。

1　材料與方法

試驗在河北省農(nóng)林科學(xué)院濱海農(nóng)業(yè)研究所現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化基地進(jìn)行。

參試油葵品種為美國超級矮大盤。試驗采用盆栽方式進(jìn)行，所用花盆為陶瓷花盆，直徑30 cm，深30 cm。咸水由抽取的當(dāng)?shù)叵趟趟ǖV化度28 g/L）與深層淡水按一定配比配制而成。盆栽土壤取自鹽堿度低的實驗基地表層0～20 cm土壤，均勻混合，風(fēng)干、碾壓、過篩孔徑（2 mm）后，以容重1.30 g/cm3分層裝入花盆。

每盆播種油葵種子20粒，播種深度為3～4 cm。苗期定苗3～4株/盆。試驗灌溉水礦化度設(shè)2、4、6、8、10、12、14和16 g/L計8個處理，以淡水澆灌為對照。3次重復(fù)。底墑水灌水時間為2014年6月20日，之后視土壤墑情共計灌水2次，每次灌水量均為200 mL/盆。

2013年10月9日，每盆選取長勢較好的植株1株，測量株高、葉數(shù)和花盤直徑。隨機(jī)選取各處理油葵頂尖葉片若干，迅速用去離子水沖洗干凈后，用吸水紙吸干表面水分，分別稱取葉片0.5 g，測量各生理生化指標(biāo)。參照《植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)》[16]，采用分光光度計法測定葉綠素（Chlorophyll）含量，采用茚三酮比色法測定脯氨酸（Pro）含量；參照《植物生理生化實驗原理與技術(shù)》[17]，采用電導(dǎo)儀法測定質(zhì)膜相對透性，采用硫代巴比妥酸顯色法測定丙二醛含量（MDA）。

利用Excel 2003和DPSv 8.01版軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和處理。

2　結(jié)果與分析

2.1微咸水灌溉對油葵生長的影響

2.1.1微咸水灌溉對油葵株高的影響微咸水灌溉處理的油葵株高均約CK，且隨著灌溉水礦化度的增加，油葵株高呈現(xiàn)平緩的降低趨勢（表1）。其中，灌溉水礦化度2～6 g/L處理的?？旮卟町惒伙@著，且與CK差異也均不顯著；礦化度逸8 g/L處理的株高差異均不顯著，但與CK差異均達(dá)到了顯著水平。表明微咸水灌溉可導(dǎo)致油葵株高降低，其中用礦化度2～6 g/L的微咸水灌溉對油葵株高影響不明顯，但灌溉水礦化度高于6 g/L時油葵株高會顯著降低。

2.1.2微咸水灌溉對油葵葉數(shù)的影響微咸水灌溉處理的油葵葉數(shù)均約CK，且隨著灌溉水礦化度的增加，油葵葉數(shù)呈現(xiàn)平緩的降低趨勢，但微咸水灌溉處理的油葵葉數(shù)差異均不顯著。其中，灌溉水礦化度2～10 g/L處理的油葵葉數(shù)與CK差異均不顯著，而礦化度逸12g/L處理的葉數(shù)與CK差異達(dá)到了顯著水平。表明微咸水灌溉可導(dǎo)致油葵葉數(shù)減少，其中用礦化度2～10 g/L的微咸水灌溉對油葵葉數(shù)影響不明顯，但灌溉水礦化度高于10 g/L時油葵葉片數(shù)會顯著減少。

2.1.3微咸水灌溉對油葵花盤直徑的影響微咸水灌溉處理的油葵花盤直徑均約CK，且隨著灌溉水礦化度的增加，油葵花盤直徑呈現(xiàn)平緩的降低趨勢。其中，灌溉水礦化度2～6 g/L處理的油葵花盤直徑差異均不顯著，且與CK差異也均不顯著；礦化度逸8 g/L處理的花盤直徑差異不顯著，但與CK差異均達(dá)到了顯著水平。表明微咸水灌溉可導(dǎo)致油葵花盤直徑減小，其中用礦化度2～6 g/L的微咸水灌溉對油葵花盤直徑影響不明顯，但灌溉水礦化度高于6 g/L時油葵花盤直徑會顯著減小。

表1　不同礦化度咸水灌溉的油葵生長指標(biāo)Table 1 Effect of different salinity on growth index of sunflower

2.2微咸水灌溉對油葵生理生化特性的影響

2.2.1微咸水灌溉對油葵質(zhì)膜相對透性的影響微咸水灌溉處理的油葵質(zhì)膜相對透性均躍CK，且隨著灌溉水礦化度的增加，油葵質(zhì)膜相對透性呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢（表2）。其中，灌溉水礦化度2～6 g/L處理的油葵質(zhì)膜相對透性差異均不顯著，且與CK差異也均不顯著；礦化度逸8 g/L處理的質(zhì)膜相對透性差異不顯著，但與CK差異均達(dá)到了顯著水平。表明微咸水灌溉可導(dǎo)致油葵質(zhì)膜相對透性增大，其中用礦化度2～6 g/L的微咸水灌溉對油葵質(zhì)膜透性影響不明顯，有利于促進(jìn)質(zhì)膜內(nèi)外滲透壓的平衡，從而提高油葵的抗逆性；但當(dāng)灌溉水礦化度超過6 g/L時會對油葵細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生較大影響，從而影響油葵生長。

2.2.2微咸水灌溉對油葵MDA含量的影響微咸水灌溉處理的油葵MDA含量均躍CK，且隨著灌溉水礦化度的增加，油葵MDA含量呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。其中，灌溉水礦化度2～10 g/L處理的油葵MDA含量差異均不顯著，且與CK差異也均不顯著；礦化度逸12 g/L不同處理的MDA含量差異顯著，且與CK差異也均達(dá)到了顯著水平。表明咸水灌溉可引起油葵MDA含量增大，其中用礦化度2～10 g/L的微咸水灌溉對油葵MDA含量影響不明顯，細(xì)胞受脅迫嚴(yán)重程度較輕，對油葵生長影響較小；但灌溉水礦化度超過10 g/L時會使油葵MDA含量顯著升高，膜脂過氧化嚴(yán)重，從而影響一系列生理生化反應(yīng)的正常進(jìn)行。

2.2.3微咸水灌溉對油葵Pro含量的影響微咸水灌溉處理的油葵葉片Pro含量均躍CK，且隨著灌溉水礦化度的增加，油葵葉片Pro含量呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。其中，灌溉水礦化度2～6 g/L處理的油葵葉片Pro含量差異均不顯著，且與CK差異也均不顯著；礦化度逸8 g/L處理的葉片Pro含量差異不顯著，但與CK差異均達(dá)到了顯著水平。表明微咸水灌溉可導(dǎo)致油葵葉片Pro含量增大，有利于達(dá)到質(zhì)膜內(nèi)外滲透壓的平衡，增強(qiáng)油葵的抗逆性，其中用礦化度2～6 g/L微咸水灌溉對油葵葉片Pro含量影響不明顯；但灌溉水礦化度超過6 g/L時會使油葵葉片的Pro含量顯著升高，油葵抗逆性增強(qiáng)。

2.2.4微咸水灌溉對油葵葉綠素含量的影響微咸水灌溉處理的油葵葉片葉綠素含量均約CK，且隨著灌溉水礦化度的增加，油葵葉綠素含量呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。其中，灌溉水礦化度2～14 g/L處理的油葵葉綠素含量差異均不顯著，且與CK差異也均不顯著；礦化度16 g/L處理的油葵葉片葉綠素含量與CK差異達(dá)到了顯著水平。表明微咸水灌溉可導(dǎo)致油葵葉綠素含量降低，光合能力下降，其中用礦化度2～14 g/L微咸水灌溉的油葵葉片光合能力影響不明顯；但灌溉水礦化度高于14 g/L時會使油葵葉片的葉綠素含量顯著降低，光合能力明顯下降甚至失去光合能力。

表2　不同礦化度咸水灌溉的油葵生理生化特性Table 2 Effect of different salinity on the physiological and biochemical characteristics of sunflower

3　結(jié)論與討論

在咸水脅迫下，油葵的葉片質(zhì)膜相對透性增大，脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量升高，油葵的抗逆性增強(qiáng)。因此，油葵是較耐鹽的植物。隨著灌溉水礦化度的增加，油葵的株高、葉數(shù)和花盤直徑等生長指標(biāo)呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢，油葵生長受到抑制，但用礦化度為2～6 g/L的微咸水灌溉對油葵生長影響較小，但灌溉水礦化度高于6 g/L時則會顯著抑制油葵生長。微咸水灌溉導(dǎo)致油葵質(zhì)膜相對透性增大，用礦化度2～6 g/L的微咸水灌溉時油葵質(zhì)膜透性變化比較緩和，有利于提高油葵的抗逆性；但灌溉水礦化度超過6 g/L時會對油葵細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生較大影響，從而影響油葵生長。丙二醛是膜脂過氧化的終產(chǎn)物之一，其含量高低可以作為考察細(xì)胞受到脅迫嚴(yán)重程度的指標(biāo)。用礦化度2～10 g/L的微咸水灌溉，油葵細(xì)胞受脅迫程度較輕，對油葵生長影響較小；但灌溉水礦化度超過10g/L時會使油葵葉片膜脂過氧化嚴(yán)重，從而影響一系列生理生化反應(yīng)的正常進(jìn)行。油葵在咸水脅迫下，葉綠素含量降低，光合能力下降，其中用礦化度2～14 g/L的微咸水灌溉對油葵光合能力影響不大，但灌溉水礦化度高于14 g/L時會使油葵葉片光合能力顯著下降，甚至失去光合能力。

綜上所述，微咸水灌溉可以提高油葵的抗逆性，其中，用礦化度臆6 g/L的微咸水灌溉對油葵生長和生理生化特性影響較??；用礦化度躍6 g/L的微咸水澆灌會嚴(yán)重抑制油葵生長，破壞油葵葉片質(zhì)膜結(jié)構(gòu)，降低葉片的光合能力。

參考文獻(xiàn)：

［1］H Greenway，R Munns. Mechanisms of salt tolerance in nonhalophytes［J］. Annual Review of Plant Physeology，2002，31（23）：149-190.

［2］Tomoaki Horie，Julian I Schroeder. Sodium transporters in plants. Diverse genes and physiological function［J］. Plant Physiology，2002，136：2457-2461.

［3］Zhu Kefu，F(xiàn)an Hai，Zhou San，Song Jie. Study on the salt and drought tolerance of Suaeda salsa and Kalanchoe claigremonteana under iso -osmotic salt and water stress ［J］. Plant Science，2003，165：837-844.

［4］Wang P，Zhao F G. Protective effect of exogenous polyamines on root tonoplast funct ion against salt stress in barley seedlings［J］. Plant Growth Regulaiton，2004，42（2）：97-103.

［5］Klaus Apel，Heribert Hirt. Rea ctive oxygen species：metabolism，oxidative stress，and signal transduction［J］. Annu Rev Plant Biol，2004，55：373-399.

［6］Oster J D. Irrigation with poor quality water［J］. Agri原cultural Water Manage，1994，25（3）：271-275.

［7］劉友兆，付光輝援中國微咸水資源化若干問題研究［J］.地理與地理信息科學(xué)，2004，20（2）：57-60.

［8］王全九，徐益敏，王金棟，王永平，蔣慶華援咸水與微咸水在農(nóng)業(yè)灌溉中的應(yīng)用［J］.灌溉排水，2002，21（4）：73-77.

［9］雷廷武，肖娟，王建平，劉志忠.微咸水滴灌對鹽堿地西瓜產(chǎn)量品質(zhì)及土壤鹽漬度的影響［J］.水利學(xué)報，2003，34（4）：85-89.

［10］萬書勤，康躍虎，王丹，劉士平，馮利平.微咸水滴灌對黃瓜產(chǎn)量及灌溉水利用效率的影響［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2007，23（3）：30-35.

［11］巨龍，王全九，王琳芳，史曉楠.灌水量對半干旱區(qū)土壤水鹽分布特征及冬小麥產(chǎn)量的影響［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2007，23（1）：86-90.

［12］鄭九華，馮永軍，于開芹，王兆峰，袁秀杰.秸稈覆蓋條件下微咸水灌溉棉花試驗研究［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2002，18（4）：26-31.

［13］鄧力群，劉趙普，程愛武，沈其榮，陳銘達(dá).不同鹽分濱海鹽土上油葵(G101-B)的氮磷肥效應(yīng)研究［J］.中國油料作物學(xué)報，2002，24（4）：61-64.

［14］何承剛援油葵品種在鹽堿地的生態(tài)適應(yīng)性研究［J］.種子，2004，23（5）：6-7.

［15］孔東，史海濱，陳亞新，張麗輝，李延林，王長生.水鹽脅迫對向日葵幼苗生長發(fā)育的影響［J］.灌溉排水學(xué)報，2004，23（5）：32-35.

［16］鄒琦.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000：161-162，110-113.

［17］李合生.植物生理生化實驗原理和技術(shù)［M］.北京：高等教育出版社，2000：260-261.

Effect of Micro-salinity on the Growth and the Physiological and Biochemical Characteristics of Sunflower

LI Qiang，WANG Xiu-ping*，LIU Ya-hui，LU Xue-lin，ZHANG Guo-xin
（Coastal Agricultural Research Institute，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Tanghai 063200，China）

Abstract：8 different salinity of irrigation water（2，4，6，8，10，12，14 and 16 g/L）was conducted to study the on the effect of different salinity on growth and physiological and biochemical characteristics of sunflower taking fresh water irrigation as the control to determine the suitable salinity range for the growth of sunflower and provide scientific basis for the development of the cultivation and management techniques of sunflower in coastal saline area. The results showed that the growth index and chlorophyll content of sunflower under different salinity were all lower than that of CK，which were gradually decreased with in-creasing salinity of irrigation water.The plant height and disk diameter in the salinity of 2-6 g/L，the number of leaves in the salinity of 2-10 g/L，chlorophyll content in the salinity of 2-14 g/L had no sig-nificant differences with that of CK. Relative permeability of leaf plasma membrane，MDA content and proline content under different salinity were all higher than that of CK，the increasing of relative perme-ability of leaf plasma membrane and the rising of osmotic adjustment substance content were advanta-geous to improve the resistance of sunflower plants. The relative permeability of leaf plasma membrane in the salinity of over 6 g/L and MDA content in the salinity of over 10 g/L were all significantly greater than CK. The salt tolerance of sunflower was strong，the effect of salinity of less than or equal to 6 g/L on growth and physiological andbiochemical characteristics of sunflower was smaller. Therefore，sunflower could planted in the regions of the groundwater salinity below 6 g/L.

Key words：Micro-Salinity water；Sunflower；Growth；Physiological and biochemical characteristics

中圖分類號：S565.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1008-1631（2016）01-0030-04

收稿日期：2015-03-05

基金項目：河北省財政專項（F14C16004）；河北省財政項目（2014055616 - 2）

作者簡介：李強(qiáng)（1985-），男，河北唐山人，研究實習(xí)員，碩士，主要從事植物抗逆生理研究。Tel：0315-8723269；E-mail：leeqiang2008@126.com。

通訊作者：王秀萍（1966-），女，河北藁城人，研究員，主要從事鹽堿土資源高效利用研究。Tel：0315-8723260；E-mail：bhswxp@163.com。