干旱脅迫對不同油菜品種苗期生物量和根系的影響

劉婷婷 龐進(jìn)平 徐一涌

摘要：油菜是我國主要的植物油料作物之一，干旱是限制甘肅省油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素之一，春季油菜苗期干旱日益嚴(yán)重。采用盆栽法模擬春季干旱，對不同品種油菜苗期的生物量和根系進(jìn)行觀察。結(jié)果表明，苗期連續(xù)10 d干旱、土壤含水量低于5.76%時油菜幼苗出現(xiàn)死亡現(xiàn)象，土壤含水量減少約50%。甘藍(lán)型油菜的水分利用率和根冠比均高于白菜型和芥菜型油菜，芥菜型油菜最低;根系鮮重與含水量和水分利用效率呈正相關(guān)關(guān)系。說明甘藍(lán)型油菜抗旱性強(qiáng)于白菜型和芥菜型，且雜交品種隴油10號和青雜5號抗旱性比常規(guī)品種隴油2號強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：油菜;苗期;根系

中圖分類號：S565.4? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號：1001-1463（2019）06-0004-05

Abstract：Rapeseed is one of the main plant oil crops in China， and drought is one of the main factors restricting the development of rapeseed industry in Gansu Province. Spring seedling drought of rapeseed is increasingly serious. The potted plants method was used to simulate spring drought， the biomass and root system of different rapeseed cultivars at seedling stage were observed. The results showed that the seedlings died when the seedling stage was drought for 10 days and the soil moisture content was lower than 5.76%， and the soil moisture content decreased by about 50%. The water use efficiency and root-shoot ratio of Brassica napus were higher than those of Brassica campestris and Brassica juncea， and Brassica juncea was the lowest. Root fresh weight was positively correlated with water content and water use efficiency. The results indicated that drought resistance of Brassica napus was higher than that of Brassica campestris and Brassica juncea， and the drought resistance of hybrid cultivars Longyou 10 and Qingza 5 was higher than that of conventional cultivar Longyou 2.

Key words：Rapeseed;Seedling stage;Root system

油菜是我國主要植物油料作物之一，菜籽油含有豐富的脂肪酸和維生素，飽和脂肪酸含量不超過7%;餅粕蛋白質(zhì)含量達(dá)34%～45%，還含有粗脂肪、纖維素和多種維生素，是優(yōu)良的飼料蛋白源。2016年全國種植面積為733.105萬hm2，占油料種植面積的51.85%[1 ]。

甘肅省地域狹長，受溫帶季風(fēng)氣候影響，各市州氣候差異大，是中國少數(shù)的既有冬油菜又有春油菜種植的省份。海拔高、光照充足，滿足油菜生長所需的熱量;晝夜溫差大，適宜油菜有機(jī)質(zhì)積累。但甘肅省地處黃土高原、青藏高原和內(nèi)蒙古高原交匯地帶，內(nèi)陸深處，降水量少，干旱是限制油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素之一。對甘肅省近幾十年的氣象資料分析表明，年日照時數(shù)呈不明顯的增加趨勢，增加速率為1.2 h/10 a[2 ];年降水量呈不顯著減少趨勢，年均降水量呈6.3 mm /10 a[3 - 4 ]減少。

干旱是影響作物生長和發(fā)育的非環(huán)境重要因素之一。干旱脅迫下，葉片細(xì)胞膨壓降低，幼嫩的葉片和莖下垂形成萎蔫現(xiàn)象[5 ]，并通過減少葉片數(shù)目、葉面積和地上部分生物量來適應(yīng)干旱[6 ];植物氣孔導(dǎo)度下降，胞間CO2濃度下降，從而使光合作用下降，造成產(chǎn)量降低[7 - 8 ];超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物酶（POD）活性、過氧化氫酶（CAT）活性與脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)關(guān)系[9 ]。根系是作物吸收水分和養(yǎng)分的主要部位，對水分缺失十分敏感，所以根系與作物的耐旱性關(guān)系密切。利用PEG模擬干旱脅迫研究表明，干旱脅迫下油菜幼苗的根和莖的長勢受到抑制[10 ]，且莖粗隨著干旱處理時間的延長而急劇下降，與抗旱性呈正相關(guān)[l1 - l3 ];油菜苗期的相對活力指數(shù)、芽苗總長、總鮮重、總干重、種子發(fā)芽時間、發(fā)芽率等均可以作為油菜芽期抗旱性鑒定的評價指標(biāo)[14 - 16 ]。我們采用盆栽法研究了干旱脅迫下白菜型、芥菜型和甘藍(lán)型油菜苗期水分利用效率、形態(tài)指標(biāo)和根系鮮重的變化，以期探索干旱脅迫對不同類型油菜苗期的影響。

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗(yàn)材料

供試品種選用白菜型、芥菜型和甘藍(lán)型油菜各3個品種，共計9個品種（表1），其中甘藍(lán)型油菜隴油10號和青雜5號為雜交種，其余為常規(guī)種。均由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所提供。

1.2? ?試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)采用盆栽模擬法。于6月30日至7月25日在人工氣候室進(jìn)行，設(shè)溫度為21.8 ℃，相對濕度為57.9%。將珍珠巖、蛭石和土壤按體積比1∶1∶1的比例混合為（充當(dāng)土壤）栽培基質(zhì)，把基質(zhì)填到54個（9個品種6次重復(fù)）營養(yǎng)缽里，澆水。將油菜種子均勻的播種于基質(zhì)上，用蛭石蓋住并澆水，置人工氣候室內(nèi)，每3 d澆水1次，直至取樣。7月15日取樣并測定土壤含水量，取植株鮮樣和根樣，進(jìn)行連續(xù)10 d不澆水的干旱試驗(yàn)。7月25日測定土壤含水量，取植株鮮樣和根樣。

1.3? ?項(xiàng)目測定與方法

1.3.1? ? 油菜苗期莖長度測定? ? 分別于7月15日和7月25日取出幼苗，用水輕輕洗凈，用帶刻度的直尺測量莖長。

1.3.2? ? 生物量（鮮重）測定? ? 分別于7月15日和7月25日，用剪刀分別剪取植株地下部和地上部，用濾紙吸干表面水分，再用電子稱分別稱取地上部鮮重和根鮮重。

1.3.3? ? 根系指標(biāo)測定? ? 分別于7月15日和7月25日取根系鮮樣，沖洗干凈后放入EPSON Scan 8400根系掃描儀，對根長、體積、直徑、吸收表面積進(jìn)行掃描，用WinRHIZO軟件對圖像進(jìn)行分析。

1.4? ?數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010軟件進(jìn)行計算處理，采用DPS 9.01軟件進(jìn)行方差分析，用LSD法比較處理間在P-0.05水平上的差異顯著性。

2  ?結(jié)果與分析

2.1? ?干旱脅迫下的油菜苗期土壤含水量及水分利用效率

由圖1可知，在人工氣候室、溫度為21.8 ℃、濕度為57.9%RH條件下進(jìn)行10 d干旱處理后，土壤含水量均減少約50%，其中甘南4號和武威野油菜分別減少45%和36%，武威小油菜減少74.8%。表明當(dāng)土壤含水量低于5.76%時油菜幼苗出現(xiàn)死亡現(xiàn)象。甘藍(lán)型油菜苗期的水分利用效率普遍高于白菜型油菜和芥菜型油菜，且芥菜型油菜水分利用率最低。

2.2? ?干旱脅迫對油菜苗期根冠比的影響

由表2可知，干旱脅迫下甘藍(lán)型油菜根冠比7月25日較7月15日整體呈現(xiàn)增大趨勢，而芥菜型油菜呈減小趨勢。甘藍(lán)型油菜根冠比較白菜型和芥菜型高，且甘藍(lán)型雜交種高于常規(guī)種。干旱脅迫下油菜苗期的根冠比差異不顯著。

2.3? ?干旱脅迫對油菜苗期根系鮮重的影響

由圖2可知，干旱脅迫下油菜苗期根系鮮重7月25日較7月15日整體呈現(xiàn)增長趨勢。甘藍(lán)型油菜根系鮮重顯著高于白菜型和芥菜型，其中隴油10號和青雜5號分別比7月15日高0.33 g和0.09 g。芥菜型根系鮮重均較7月15日減小。

2.4? ?干旱脅迫下油菜苗期生理及其根鮮重的相關(guān)性分析

由表3可知，干旱脅迫使白菜型油菜生育期提前。莖葉鮮重7月15日青雜5號與隴油2號、隴油4號、甘南4號差異不顯著，與其余品種差異顯著;7月25日甘藍(lán)型品種與武威小油菜差異不顯著，與其余品種差異顯著。莖長7月15日除冬蔓芥和天水文芥外，其余品種間差異不顯著;7月25日青雜5號與隴油10號、武威小油菜差異顯著，與冬蔓芥、天水文芥差異極顯著，與其余品種差異不顯著。干旱脅迫使油菜莖葉鮮重和莖長整體呈減小趨勢，但隴油10號和武威小油菜莖葉鮮重增加，隴油2號、青雜5號、隴油4號有死苗現(xiàn)象，使莖葉鮮重減少。

由表4可知，7月25日含水量與根系鮮重均呈負(fù)相關(guān)。耗水量與水分利用效率與根系鮮重呈正相關(guān)，且耗水量與7月25日根系鮮重呈極顯著正相關(guān)。7月15日的莖葉鮮重與含水量、耗水量和水分利用效率呈負(fù)相關(guān)。7月25莖葉鮮重與土壤含水量呈正相關(guān)，與耗水量顯著正相關(guān)，與水分利用效率極顯著正相關(guān)。

3? ?小結(jié)與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，油菜苗期當(dāng)土壤含水量低于5.76%時出現(xiàn)死亡現(xiàn)象。干旱條件下甘藍(lán)型油菜苗期的水分利用效率普遍高于白菜型油菜和芥菜型油菜，芥菜型油菜水分利用率較低。干旱脅迫下油菜苗期的根冠比差異不顯著，甘藍(lán)型油菜根冠比較白菜型和芥菜型較高，甘藍(lán)型雜交種顯著高于常規(guī)種。油菜苗期根系鮮重整體呈現(xiàn)增長趨勢。甘藍(lán)型油菜根系鮮重顯著高于白菜型和芥菜型。甘藍(lán)型雜交油菜隴油10號和青雜5號抗旱性強(qiáng)。耗水量與水分利用效率與根系鮮重呈正相關(guān)。土壤含水量、耗水量和水分利用效率與干旱處理前的莖葉鮮重呈負(fù)相關(guān)。干旱處理后的莖葉鮮重與土壤含水量呈正相關(guān)，與耗水量顯著正相關(guān)，與水分利用效率極顯著正相關(guān)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國國家統(tǒng)計局.? 國家數(shù)據(jù)網(wǎng).（2019-02-18）[2019-04-16] http：//data.stats.gov.cn/ search.htm.

[2] 范莉梅，車克鈞.? 甘肅省近54年日照時數(shù)變化特征及影響因素[J].? 中國農(nóng)學(xué)通報，2015，31（6）：194-199.

[3] 劉德祥，白虎志，梁東升，等.? 甘肅不同強(qiáng)度降水日數(shù)變化對干旱災(zāi)害的影響[J].? 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2007，25（2）：212-217.

[4] 李占玲，徐宗學(xué).? 甘肅省40年來氣溫和降水時空變化[J].? 應(yīng)用氣象學(xué)報，2009，20（1）：102-107.

[5]LOURENS P AND LARS M.? Seedling traits determine drought tolerance of tropical tree species[J]. Biotropica，2008，40：321-331.

[6]HENDRIK P，ULO N，LOURENS P et al. Causes and consequences of variation in leaf mass per area（LMA）：a meta-analysis[J].? ? ?New Phytol，2009，182：565-588.

[7] AINSWORTH E A，ROGERS A.? The response of photosynthesis and stomatal conductance to rising CO2：mechanisms and environmental interactions[J].? Plant Cell Environ，2007，30：258-270.

[8] 姚慶群，謝貴水.? 干早脅迫下光合作用的氣孔與非氣孔限制[J].? 熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006（25）：80-85.

[9] 董小云，米? ?超，劉自剛，等.? PEG模擬水分脅迫對白菜型冬油菜幼苗生長及生長特性的影響[J].? 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2018，52（3）：313-321.

[10] 張? ?靜，崔? ?穎，孫? ?堯，等.? 不同程度干早脅迫對油菜種子萌發(fā)及幼苗生長特性的影響[J].? 干早地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2011，29（2）：164-167.

[11]? 朱宗河，鄭文寅，張學(xué)昆.? 甘藍(lán)型油菜耐旱相關(guān)性狀的主成分分析及綜合評價[J].? 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，44（9）：1775-1787.

[12] ABBASIAN A，RAD A H S. Investigation the response of rapeseed cultivars to moisture regimes in different growth stages[J].? Journal of Central European Agriculture，2011，12（2）：353-366.

[13] 白? ?鵬，冉春艷，謝小玉.? 干旱脅迫對油菜蕾蔓期生理特性及農(nóng)藝性狀的影響[J].  中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，47（18）：3566-3576.

[14] 楊春杰，張學(xué)昆，鄒崇順，等.? PEG-6000模擬干旱脅迫對不同甘藍(lán)型油菜品種萌發(fā)和幼苗生長的影響[J].? 中國油料作物學(xué)報，2007，29（4）：425-430.

[15] 王道杰，桂月靖，楊翠玲，等.? 油菜抗旱性及鑒定方法與指標(biāo)Ⅱ.? 油菜芽期抗旱性鑒定指標(biāo)的研究[J].? 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2012，21（3）：84-91.

[16] WILLENBORG C，GULDEN R，JOHNSON E，et al. Canola：germination characteristics of polymer-coalted canola（Brassica napus L.） seeds subjected to moisture stress at different temperatures[J].? Agronomy Journa1，2004，96：786-791.

（本文責(zé)編：楊? ? 杰）