農(nóng)家肥對鹽堿土中玉米幼苗生理生化指標(biāo)的影響

張睿哲

(大慶鐵人中學(xué)，黑龍江大慶 163000)

土壤鹽堿化是一個(gè)世界性的難題，全世界鹽漬土面積約10億hm2；我國約有鹽堿地1億hm2[1]，主要分布在東北、華北、西北內(nèi)陸地區(qū)以及長江以北沿海地帶。大慶市位于黑龍江省西南部，鹽漬化土地面積高達(dá)43萬hm2，占東北地區(qū)鹽漬土總面積的39.3%[2]。國內(nèi)對鹽堿地的研究始于 20 世紀(jì)初，在節(jié)約用水與采用物理化學(xué)方法、土壤耕作與施肥、利用土壤改良劑以及選育耐鹽品種提高作物抗鹽力方面取得很大進(jìn)展[3]。研究表明，土壤改良劑具有改良土壤、保持肥力的性能，并且能夠改良鹽堿地環(huán)境，提高植物適應(yīng)逆境能力[4]。筆者采用成本低且易獲取的農(nóng)家肥作為土壤改良劑，在鹽堿土中添加一定比例的農(nóng)家肥后，通過玉米幼苗生理生化指標(biāo)的變化來評價(jià)農(nóng)家肥對鹽堿土壤的改良效果，以期為大慶地區(qū)鹽堿土壤改良及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)，同時(shí)對研究治理東北地區(qū)鹽堿土有重大的戰(zhàn)略意義。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料供試玉米種子為大慶種子公司提供的慶單四號。農(nóng)家肥取自大慶市讓胡路區(qū)富強(qiáng)地區(qū)養(yǎng)殖場。鹽堿土壤采自大慶市讓胡路區(qū)富強(qiáng)地區(qū)，取土深度為20 cm，土壤pH為7.93左右。

1.2鹽堿土壤的處理采用實(shí)驗(yàn)室盆栽模擬的方法，以未添加土壤改良劑農(nóng)家肥的鹽堿土壤作為對照組，以按農(nóng)家肥∶鹽堿土=1∶3混合的土壤作為處理組，將土壤分別裝盒標(biāo)記，放置4 d備用。

1.3玉米幼苗的培養(yǎng)挑選色澤圓潤、籽粒飽滿一致的玉米種子，先用蒸餾水沖洗3次，然后用0.1%升汞消毒15 min，蒸餾水再?zèng)_洗3次后，將玉米種子放置在帶有濕潤脫脂棉的瓷盤中，28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48～72 h催芽,待胚根長至約1 cm開始點(diǎn)穴播種。在光照培養(yǎng)箱中溫度25～27 ℃、光照強(qiáng)度4 000 lx條件下培養(yǎng)玉米幼苗至3葉期，取葉片進(jìn)行生理生化指標(biāo)的測定。

1.4生理生化指標(biāo)測定采用乙醇法測定葉綠素含量；采用硫代巴比妥酸法測定丙二醛(MDA)含量；采用考馬斯亮藍(lán)法測定可溶性蛋白含量；采用蒽酮試劑法測定可溶性糖含量[5]。

1.5數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)分析及圖表繪制應(yīng)用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件和Excel軟件。

2　結(jié)果與分析

2.1農(nóng)家肥對鹽堿土中玉米幼苗葉綠素含量的影響葉綠素是植物進(jìn)行光合作用所必需的物質(zhì)，植物在逆境脅迫下，其葉綠素隨之降解，葉片黃化，光合效率降低，從而抑制植物的生長和發(fā)育。而且葉綠素含量對鹽脅迫很敏感，在一定程度上可以反映鹽脅迫的程度。圖1表明，鹽堿土中添加農(nóng)家肥后葉片中葉綠素含量有上升趨勢，比鹽堿土對照上升了21.1%，差異顯著(P<0.05)。說明添加一定量的農(nóng)家肥有利于葉綠素含量的積累，從而增強(qiáng)光合作用，反映了農(nóng)家肥可改變鹽堿土壤的結(jié)構(gòu)及生化特征，利于植物的生長。

圖1　農(nóng)家肥對鹽堿土中玉米幼苗葉綠素含量的影響Fig. 1　Effects of farmyard manure on chlorophyll content of maize seedlings in saline-alkali soil

2.2農(nóng)家肥對鹽堿土中玉米幼苗MDA含量的影響MDA是膜脂過氧化的產(chǎn)物之一，可以反映植物遭受逆境傷害的程度。細(xì)胞膜中的蛋白結(jié)合MDA引起蛋白質(zhì)分子內(nèi)和分子間交聯(lián)，使蛋白質(zhì)分子發(fā)生聚合，從而破壞細(xì)胞膜的生理功能[6]。圖2表明，與對照組相比，添加農(nóng)家肥的土壤玉米葉片MDA含量降低了31.7%(P<0.05)。說明農(nóng)家肥使葉片中的MDA含量降低，減少了對細(xì)胞膜的損害，對鹽堿土壤有一定的改良效果。

圖2　農(nóng)家肥對鹽堿土中玉米幼苗MDA含量的影響Fig.2　Effects of farmyard manure on MDA content of maize seedlings in saline-alkali soil

2.3農(nóng)家肥對鹽堿土中玉米幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響滲透物質(zhì)的積累是細(xì)胞受到傷害的結(jié)果，可作為逆境脅迫的傷害指標(biāo)?？扇苄缘鞍鬃鳛榈鞍踪|(zhì)中重要的一類，親水性很強(qiáng)，具有增強(qiáng)細(xì)胞的持水力、增加束縛水含量和原生質(zhì)彈性等功能[7]?？扇苄蕴鞘且活愔匾臐B透調(diào)節(jié)物質(zhì)，當(dāng)植物受到鹽脅迫時(shí)，它便在植物體內(nèi)迅速積累，以平衡細(xì)胞內(nèi)外的滲透勢，促進(jìn)植物生長。圖3和4表明，添加農(nóng)家肥后可溶性蛋白和可溶性糖含量均呈下降趨勢，下降幅度分別為21.1%(P<0.05)和7.3%(P>0.05)。表明鹽堿土中添加農(nóng)家肥后玉米受到的鹽脅迫得到一定的緩解。

圖3　農(nóng)家肥對鹽堿土中玉米幼苗可溶性蛋白含量的影響Fig.3　Effects of farmyard manure on the soluble protein content of maize seedlings in saline-alkali soil

圖4　農(nóng)家肥對鹽堿土中玉米幼苗可溶性糖含量的影響Fig.4　Effects of farmyard manure on the soluble sugar content of maize seedlings in saline-alkali soil

3　結(jié)論與討論

研究表明，施用土壤改良劑農(nóng)家肥可以改變土壤有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，使土壤的抗逆能力增強(qiáng)。農(nóng)家肥經(jīng)微生物分解還可以產(chǎn)生各種有機(jī)酸從而降低土壤的pH，增強(qiáng)土壤的緩沖能力，最終促使土壤向良性方向轉(zhuǎn)化[8]。

細(xì)胞與外界環(huán)境發(fā)生物質(zhì)交換主要是通過細(xì)胞膜，也是感受環(huán)境脅迫最敏感的原生質(zhì)體。鹽脅迫能改變膜脂和膜蛋白，使膜質(zhì)過氧化程度加深。MDA是膜脂過氧化的主要產(chǎn)物之一，會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷生物膜的結(jié)構(gòu)與功能，處于逆境或衰老的植株其含量相對較高。該研究結(jié)果表明，添加改良劑農(nóng)家肥的試驗(yàn)組與對照組相比，MDA含量顯著降低，這與胡高峰等[9]對棉花幼苗的研究結(jié)果一致。原因是施用土壤改良劑農(nóng)家肥后，可能形成了某種生理反應(yīng)機(jī)制，通過改變保護(hù)酶的含量，從而使MDA含量降低。

葉綠素是綠色植物捕獲和轉(zhuǎn)化光能的重要物質(zhì)，其含量的高低能夠反映植物在鹽脅迫條件下光合作用能力的強(qiáng)弱。在鹽脅迫下，植物吸收不到足夠的礦質(zhì)元素和水分導(dǎo)致營養(yǎng)不良，而造成合成的葉綠素含量降低。該研究結(jié)果表明，添加農(nóng)家肥的玉米幼苗葉綠素含量增加。原因可能是農(nóng)家肥本身含有一定的氮、磷元素，其施用必然增加土壤中相應(yīng)養(yǎng)分的儲(chǔ)量。氮磷元素能夠促使植物更好地生長，葉片中葉綠素的含量也相應(yīng)增加。

為了適應(yīng)逆境，植物通過產(chǎn)生滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)以維持細(xì)胞正常的滲透勢，完成生命活動(dòng)。該研究結(jié)果表明，可溶性糖和可溶性蛋白含量均下降，與董秋麗等[10]的研究結(jié)果一致。其原因可能是農(nóng)家肥由多種有機(jī)質(zhì)組成，是分子量大小不同的有機(jī)化合物締合而成的集合體，能與環(huán)境中的可溶性鹽發(fā)生吸附、交換和絡(luò)合作用。在鹽堿土中添加農(nóng)家肥可以降低鹽堿土中鹽離子的活性，從而抑制植株對可溶性鹽的吸收，使細(xì)胞內(nèi)外的滲透勢相同。

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