施氮與水分脅迫對(duì)雪菊幼苗生長(zhǎng)及生理的影響

李志元，江 虹，王亞楠，秦亞楠，余 婷，張 蒲，鄧霜霜，褚佳瑤，李志慧，買爾丹·買買提，秦 勇

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院，烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】雪菊(CoreopsistinctoriaNutt.)是菊科兩色金雞菊屬的一年生草本植物[1]，有抗氧化等[2-7]效果顯著，是一種高價(jià)值的保健飲品。水分是干旱地區(qū)植物生長(zhǎng)與存活的限制性因子[8]，新疆是雪菊栽培的主產(chǎn)區(qū)[1]，屬典型的干旱半干旱氣候區(qū)，干旱成為限制植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素之一[9]。過(guò)度干旱會(huì)使土壤中氮循環(huán)率下降，減少植物的可利用性[10]，破壞植物抗氧化系統(tǒng)、光合系統(tǒng)、熒光系統(tǒng)等。雪菊(CoreopsistinctoriaNutt.)主栽區(qū)位于新疆的干旱半干旱氣候區(qū)，雪菊的生長(zhǎng)受到水分和氮素的雙重限制。研究雪菊幼苗期施氮對(duì)水分脅迫生長(zhǎng)及生理響應(yīng)變化，對(duì)新疆干旱地區(qū)雪菊的科學(xué)種植有實(shí)際意義。【前人研究進(jìn)展】水、氮之間存在著顯著的耦合效應(yīng)，合理調(diào)控水、氮條件是改善作物抗旱能力及產(chǎn)量等指標(biāo)的重要途徑[11]。施氮可能使植物的生物量得到大量積累，可溶性糖、脯氨酸和丙二醛的含量均有所下降[12-13]；施氮還能顯著提高其在旱地的凈光合速率、蒸騰速率，因水分脅迫所導(dǎo)致的水分利用率和產(chǎn)量的下降可以通過(guò)施用氮肥而得到補(bǔ)償[14-15]；此外，在保證植物充足水分的條件下施氮可在一定程度上改善植物的熒光系統(tǒng)，維持葉片較高的PSII活性和光化學(xué)活性，使得表觀的化學(xué)電子傳遞效率與PSII量子產(chǎn)量得到增加，葉片能更好的進(jìn)行光能的吸收，從而促進(jìn)植物光合作用[16]。但也有研究表示，在干旱條件下施氮會(huì)造成植物的脅迫指數(shù)增加，其光合速率和Rubisco酶活性較之前相比會(huì)有所降低[17]。初始熒光(Fo)的上升是光系統(tǒng)II(PSII)反應(yīng)中心失活的表現(xiàn)[18]。PSII量子產(chǎn)量(ΦPS II)即為非環(huán)式電子傳遞效率或光能捕獲的效率，而電子傳遞效率(ETR)則是表觀光合電子傳遞效率[19]。光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)表示的是PS II天線色素捕獲的光能用于光化學(xué)電子傳遞的部分，非光化學(xué)猝滅系數(shù)(NPQ)則表示PS II天線色素吸收的光能不能用于光化學(xué)電子傳遞而以熱的形式耗散掉的部分[19]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】前期研究發(fā)現(xiàn)雪菊萌發(fā)期具有一定抗旱性[20]，其生長(zhǎng)受到氮素與水分的雙重限制，而當(dāng)前關(guān)于干旱條件下施氮對(duì)雪菊幼苗影響的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。研究苗期干旱脅迫和施氮對(duì)雪菊生長(zhǎng)、生理的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】采用盆栽控水處理方法，研究雪菊幼苗期(8葉1心)在不施氮、低氮、高氮條件及嚴(yán)重缺水、輕度缺水、正常灌水條件下的生長(zhǎng)、生理響應(yīng)。分析雪菊在應(yīng)對(duì)干旱條件以及施用氮肥后的響應(yīng)，為新疆干旱地區(qū)雪菊的科學(xué)種植提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試雪菊種子采自新疆和田地區(qū)皮山縣克里陽(yáng)鄉(xiāng)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)植物工廠工程技術(shù)研究中心進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。供試土壤為黑棕壤土，含有機(jī)質(zhì)含量215.4 g/kg，有效磷316 mg/kg，速效鉀353 mg/kg，水解性氮754.8 mg/kg?；ㄅ枰?guī)格為高20 cm，直徑18 cm，選擇充分風(fēng)干并過(guò)篩的細(xì)土，去雜后每盆混入0.5 kg石英石裝盆，每盆共計(jì)3 kg。2019年3月19日雪菊進(jìn)行穴盤(pán)育苗，待雪菊生長(zhǎng)至4葉期進(jìn)行移栽，每盆定植1株健壯的雪菊苗。

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置3個(gè)水分處理，用D1、D2、D3表示，分別為土壤相對(duì)含水量25%±5%(嚴(yán)重缺水)、50%±5%(輕度缺水)、75%±5%(正常灌水)。2019年5月4日在雪菊苗期(8葉1心)進(jìn)行控水處理，將正常供水的植株停止供水，并使其土壤相對(duì)含水量自然減少至所設(shè)計(jì)的水分水平，保持其水分狀態(tài)至8 d后取樣。利用稱重法對(duì)花盆中的水量進(jìn)行補(bǔ)充。

根據(jù)姜雅爽等[21]關(guān)于雪菊盆栽試驗(yàn)的研究結(jié)果，隨著氮濃度的不斷增加，雪菊產(chǎn)量、品質(zhì)指標(biāo)持續(xù)走高，并在施氮水平為0.3 g/kg土?xí)r達(dá)最佳，設(shè)置0、0.1和0.3 g/kg土3個(gè)氮素水平，用N0(CK)、N1、N2表示；選用(NH4)2SO4作為肥源，基施50%，在控水期追施50%，試驗(yàn)共9個(gè)處理，每個(gè)處理30盆。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)1.2.2.1 土壤相對(duì)含水量

每天傍晚20:00取土樣，早上10:00進(jìn)行補(bǔ)水，利用烘干法測(cè)定土壤相對(duì)含水量，對(duì)各處理相對(duì)含水量進(jìn)行記錄。在花盆內(nèi)隨機(jī)取3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行混樣，利用80℃烘干箱工作24 h后計(jì)算其土壤相對(duì)含水量，每個(gè)處理隨機(jī)選取15盆。

1.2.2.2 生長(zhǎng)指標(biāo)

分別在干旱處理前和處理結(jié)束后對(duì)雪菊株高進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算株高的增長(zhǎng)量，并在取樣時(shí)對(duì)雪菊生物量、地上部、地下部鮮重、根長(zhǎng)、根冠比進(jìn)行測(cè)定并記錄。

1.2.2.3 葉綠素含量

參照鄒琦[22]的方法，對(duì)葉片的葉綠素含量進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.2.2.4 脯氨酸、可溶性糖

脯氨酸含量按照Bates[23]方法，可溶性糖含量參照張振清[24]方法。

1.2.2.5 光合性能、葉綠素?zé)晒鈪?shù)

在處理之后第8 d的12:00～14:00使用LI-6400(美國(guó)LI-COR公司)便攜式光合儀對(duì)雪菊第3葉片的光合參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，儀器使用開(kāi)放式氣路，內(nèi)置光源，光強(qiáng)為 1 500 μmol/(s· m2)。測(cè)定時(shí)，每個(gè)葉片測(cè)定3次取平均值。

與光合參數(shù)測(cè)定同步，利用FMS2 調(diào)制式熒光儀(英國(guó)Hansatech公司)對(duì)雪菊葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)進(jìn)行測(cè)定。每處理3次重復(fù)，每個(gè)葉片測(cè)定3次取其平均值。夾上葉片后，正對(duì)太陽(yáng)光照射15 min，測(cè)定葉片在正常生長(zhǎng)光強(qiáng)下的熒光值(Fs)，利用強(qiáng)飽和脈沖光(4 000 μmol/(s· m2)，脈沖時(shí)間為0.7 s)，再測(cè)定光下最大熒光(Fm')，在暗適應(yīng)環(huán)境下測(cè)定葉片初始熒光(Fo)。

利用強(qiáng)飽和脈沖光測(cè)定最大熒光(Fm)。PS II量子效率(ΦPS II)=(Fm'-Fs')/Fm'；電子傳遞速率(ETR)=(Fm'-Fs)/Fm'×PAR×0.5×0.84；光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)=(Fm'-Fs)/(Fm'-Fo)；非光化學(xué)猝滅系數(shù) (NPQ)=(Fm-Fm')/Fm'[25]。

1.2.2.6 生理生化指標(biāo)

超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性的測(cè)定采用氮藍(lán)四唑法。過(guò)氧化物酶(peroxidase，POD)活性的測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法。過(guò)氧化氫酶(catalase，CAT)活性的測(cè)定采用紫外吸收法。丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸法[22]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進(jìn)行相關(guān)圖標(biāo)制作，利用SPSS 19.0進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)、皮爾遜(pearson)相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分脅迫與施氮對(duì)雪菊生長(zhǎng)的影響

研究表明,雪菊株高增長(zhǎng)量、根長(zhǎng)、地上部鮮重、地下部鮮重、總生物量和根冠比均顯著受到氮素和水分條件的影響(P<0.05)。在同一氮素水平下，隨著土壤水分含量的提高，雪菊的株高增長(zhǎng)量、根長(zhǎng)、地上部鮮重、地下部鮮重、總生物量和根冠比呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)；其中嚴(yán)重缺水(D1)時(shí)長(zhǎng)勢(shì)較弱，各項(xiàng)指標(biāo)均顯著低于正常灌水(D3)條件(P<0.05)，在嚴(yán)重缺水時(shí)(D1)株高增長(zhǎng)量?jī)H為0.25 cm，比輕度缺水(D2)、正常灌水(D3)分別低1.91和4.06 cm；嚴(yán)重缺水(D1)時(shí)根長(zhǎng)最小，為16.00 cm，正常灌水(D3)最長(zhǎng)，為29.46 cm；正常灌水(D3)與嚴(yán)重缺水(D1)相比，地上部、地下部鮮重分別增加了75.7%、73.6%，總生物量增加了75.4%，根冠比增加50.7%；在嚴(yán)重缺水(D1)和輕度缺水(D2)條件下，低氮(N1)對(duì)幼苗生長(zhǎng)無(wú)促進(jìn)作用，高氮(N2)則可顯著促進(jìn)幼苗的生長(zhǎng)(P<0.05)；而在正常灌水(D3)條件下，低氮處理發(fā)揮著與高氮處理一樣的對(duì)幼苗的促進(jìn)作用。圖1

圖1 苗期水分脅迫下施氮對(duì)雪菊生長(zhǎng)指標(biāo)變化
Fig. 1 Effect of nitrogen application on growth index ofCorepsistinctoriain seedling drought

2.2 水分脅迫與施氮對(duì)雪菊葉綠素含量的影響

研究表明,隨著水分含量不斷增加，葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量呈現(xiàn)不斷上升的態(tài)勢(shì)，嚴(yán)重缺水(D1)和正常灌水(D3)間的差異達(dá)到顯著性水平(P<0.05)，水分在雪菊葉片進(jìn)行葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量積累的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。在嚴(yán)重缺水(D1)和輕度缺水(D2)處理下，低氮(N1)對(duì)葉綠素的積累無(wú)影響，但高氮可顯著增加葉綠素含量(P<0.05)；在正常灌水時(shí)(D3)，施氮對(duì)葉綠素的積累作用最為顯著，并在低氮(N1)達(dá)最大值。圖2

圖2 苗期水分脅迫下施氮對(duì)雪菊葉綠素含量變化
Fig. 2 Effects of nitrogen application on the content of chlorophyll inCoreopsistinctoriaunder drought condition at seedling stage

2.3 水分脅迫與施氮對(duì)雪菊可溶性糖、脯氨酸的影響

研究表明,隨著水分脅迫程度的不斷加重，可溶性糖含量及脯氨酸含量也不斷上升。嚴(yán)重缺水(D1)的可溶性糖含量最高為22.41 mg/g，比正常灌水(D3)條件下可溶性糖含量增加了56.61%(P<0.05)，嚴(yán)重缺水(D1)的脯氨酸含量最高為160.86 μg/(gmass)；比正常灌水(D3)條件增加了46.43%，當(dāng)雪菊遭遇干旱脅迫時(shí)，通過(guò)增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)改善自身滲透調(diào)節(jié)能力，減緩自我損傷。與不施氮(CK)相比，高氮處理(N2)在不同水分條件下均可顯著降低幼苗可溶性糖、脯氨酸的含量(P<0.05)，而低氮(N1)處理只在正常灌水下(D3)對(duì)幼苗的可溶性糖、脯氨酸含量有降低作用(P<0.05)。圖3

圖3 苗期水分脅迫與施氮下雪菊可溶性糖含量、脯氨酸含量變化
Fig. 3 Effects of nitrogen application on soluble sugar content and proline content ofCoreopsistinctoriaunder drought condition at seedling stage

2.4 水分脅迫與施氮對(duì)雪菊光合特性的影響

研究表明,水分脅迫程度與凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、水分利用效率(WUE)呈負(fù)相關(guān)。在嚴(yán)重缺水(D1)、輕度缺水(D2)時(shí)，Pn為正常灌水(D3)的20.1%、46.7%(P<0.05)，Tr為正常灌水(D3)的24.4%、49.4%(P<0.05)，在嚴(yán)重缺水(D1)時(shí)，Gs、Ci、WUE分別為正常灌水(D3)的55.9%、50.1%、21.6%(P<0.05)，水分是影響雪菊進(jìn)行充分光合作用的重要因子。

雪菊植株的各項(xiàng)光和參數(shù)均在高氮處理下(N2)得到了顯著提升，與不施氮(CK)相比，高氮處理(N2)在正常灌水(D3)時(shí)使幼苗的Pn、Tr增加了33.1%、26.2%(P<0.05)，在輕度缺水(D2)時(shí)，Gs、Ci、WUE增加了32.1%、41.3%、8.3%(P<0.05)；而低氮處理(N1)在嚴(yán)重缺水(D1)、輕度缺水(D2)處理下對(duì)雪菊光合作用的各項(xiàng)指標(biāo)無(wú)影響，在正常灌水(D3)處理時(shí)的結(jié)果與高氮處理下(N2)相似。圖4

圖4 苗期水分脅迫與施氮下雪菊光合特性變化
Fig. 4 Effects of nitrogen application on the photosynthetic characteristics ofCorepsistinctoriaunder drought condition at seedling stage

2.5 水分脅迫與施氮對(duì)雪菊葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

2.5.1 初始熒光和最大光化學(xué)效率

研究表明,當(dāng)雪菊水分脅迫加重后，F(xiàn)o不斷上升，在嚴(yán)重缺水(D1)時(shí)達(dá)到最大值，顯著高于輕度缺水(D2)、正常灌水(D3)處理(P<0.05)，施氮后Fo呈逐漸下降的趨勢(shì)。PSII的最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)隨水分脅迫的減弱而呈現(xiàn)不斷上升的態(tài)勢(shì)，正常灌水(D3)顯著高于嚴(yán)重缺水(D1)(P<0.05)，水分對(duì)植株的光化學(xué)效率有較大影響，2種施氮水平均對(duì)不同水分脅迫處理下的Fv/Fm有促進(jìn)作用(P>0.05)。圖5

2.5.2 量子產(chǎn)量與電子傳遞速率

研究表明,隨著水分脅迫水平的減緩，ΦPS II、ETR均呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì)，嚴(yán)重缺水(D1)顯著低于輕度缺水(D2)、正常灌水(D3)處理(P<0.05)。與不施氮(CK)相比，在正常灌水條件下，低氮(N1)與高氮處理(N2)均可提升ΦPS II、ETR，當(dāng)水分含量較低時(shí)，高氮對(duì)ΦPS II、ETR有較小促進(jìn)作用，未達(dá)到顯著性水平(P>0.05)。

2.5.3 光化學(xué)猝滅系數(shù)與非光化學(xué)猝滅系數(shù)

研究表明,隨著干旱水平的不斷減緩，qP不斷增加，在正常灌水(D3)時(shí)顯著高于干旱處理(P<0.05)，施氮可使干旱條件下的qP得到提升，在嚴(yán)重缺水(D1)時(shí)差異最大(P<0.05)。NPQ與qP呈現(xiàn)出相反的趨勢(shì)，NPQ隨著干旱程度的不斷加劇而呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，表現(xiàn)為嚴(yán)重缺水(D1)>輕度缺水(D2)>正常灌水(D3)。與不施氮相比，高氮水平可增加幼苗的qP系數(shù)(P<0.05)，低氮水平未發(fā)揮任何作用，而當(dāng)水分處理達(dá)正常灌水條件時(shí)，低氮、高氮處理對(duì)其均無(wú)促進(jìn)作用(P>0.05)。施高氮可降低各處理?xiàng)l件下的NPQ系數(shù)，在正常灌水(D3)的下降幅度最大，為47.2%(P>0.05)，低氮在缺水條件下對(duì)NPQ系數(shù)無(wú)影響，但在正常灌水下(D3)發(fā)揮了與高氮處理相似的作用。在充足的水分環(huán)境中施氮將更有效的促進(jìn)植株對(duì)光能的吸收、提高光化學(xué)電子傳遞效率。圖5

圖5 苗期水分脅迫與施氮下雪菊葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化
Fig. 5 Effect of nitrogen Application on chlorophyll fluorescence parameters ofCoreopsistinctoriaunder drought condition at Seedling stage

2.6 水分脅迫與施氮對(duì)雪菊抗氧化酶系統(tǒng)及MDA含量的影響

研究表明,SOD、POD、CAT活性及MDA含量均隨著水分脅迫程度的增大而增大，抗氧化酶活性及MDA值在嚴(yán)重缺水時(shí)(D1)最高，輕度缺水(D2)次之、正常灌水(D3)最小。與不施氮(CK)相比，3個(gè)水分處理在施用高氮肥后的抗氧化酶活性及MDA含量均呈現(xiàn)大幅度下降趨勢(shì)，但施用低氮后對(duì)幼苗抗氧化酶活性及MDA含量無(wú)影響。高氮肥的施用可在一定程度上緩解水分脅迫對(duì)植物抗氧化系統(tǒng)的傷害，使膜脂過(guò)氧化作用減弱。圖6

圖6 苗期水分脅迫與施氮下雪菊抗氧化酶活性及MDA含量變化
Fig. 6 Effect of nitrogen Application on Antioxidant enzyme activity and MDA ofCoreopsistinctoriaunder drought condition at Seedling stage

2.7 雪菊生長(zhǎng)指標(biāo)與生理指標(biāo)相關(guān)性

研究表明,株高增長(zhǎng)量、地上部鮮重、地下部鮮重與根長(zhǎng)、根冠比均與總?cè)~綠素、Pn、Tr、Gs、Ci、qP、WUE呈極顯著性正相關(guān)(P<0.01)，與NPQ、SOD、POD、MDA呈極顯著性負(fù)相關(guān)(P<0.01)；此外，株高增長(zhǎng)量與Fv/Fm、ФPS Ⅱ、ETR呈顯著性正相關(guān)(P<0.05)，而Fo與株高增長(zhǎng)量、根冠比呈顯著性負(fù)相關(guān)(P<0.05)，與地上部鮮重、地下部鮮重、總生物量呈極顯著性負(fù)相關(guān)(P<0.01)；除根長(zhǎng)之外，其余生長(zhǎng)指標(biāo)均與CAT呈極顯著性負(fù)相關(guān)(P<0.01)。雪菊的生長(zhǎng)指標(biāo)與生理指標(biāo)表現(xiàn)出較強(qiáng)的相關(guān)性。表1

3 討 論

3.1 水分脅迫對(duì)雪菊苗期生長(zhǎng)及生理的影響

幼苗期是植株生長(zhǎng)的脆弱期，在此時(shí)期遭受水分脅迫會(huì)引起植株水分虧損、生長(zhǎng)延緩或停止，使植株生長(zhǎng)遭受抑制，加快組織、器官和個(gè)體的老化、脫落甚至死亡。一般認(rèn)為植物葉片含水量會(huì)在干旱脅迫下降低，使得植株的地上部、地下部鮮重及總生物量下降，株高生長(zhǎng)放緩[26]。研究中，通過(guò)對(duì)雪菊在嚴(yán)重缺水、輕度缺水和正常灌水下的生長(zhǎng)情況分析可知，雪菊通過(guò)降低株高增長(zhǎng)量、地上部鮮重、地下部鮮重、根長(zhǎng)、總生物量、根冠比的方式減少對(duì)水分的消耗，以局部的損失來(lái)維持植株的生長(zhǎng)，保證資源的持續(xù)利用。

水分脅迫下植株細(xì)胞的原生質(zhì)脫水會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜系統(tǒng)受損，導(dǎo)致膜透性的增大，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)為了提高細(xì)胞液的濃度會(huì)主動(dòng)積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，維持細(xì)胞穩(wěn)定的膨壓以保持原生質(zhì)與外界環(huán)境的滲透平衡，而植物通過(guò)積累游離的脯氨酸和可溶性糖來(lái)抵御干旱脅迫，使細(xì)胞的各種生理過(guò)程能正常運(yùn)行[27]，葉綠素含量能在一定程度上直接影響植物的光合能力及生長(zhǎng)狀況，一般來(lái)說(shuō)葉綠素含量在水分脅迫下呈下降趨勢(shì)[28]，這與試驗(yàn)的研究結(jié)果一致。

光合作用易受周圍環(huán)境的影響，且水分脅迫是其主要的限制因素，有研究表明氣孔因素是其中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)[29]。研究中的Pn、Tr、Gs、Ci、WUE隨著水分脅迫的加重呈逐漸下降的趨勢(shì)，雪菊葉片通過(guò)降低氣孔開(kāi)放程度和凈光合速率，進(jìn)一步降低葉片的蒸騰速率，保證水分維持生命體活動(dòng)；植物通過(guò)降低蒸騰量，盡可能地完成土壤水分和植株水分的動(dòng)態(tài)平衡。光合作用的變化還與葉綠素?zé)晒鈪?shù)密切相關(guān)，水分脅迫對(duì)光合作用的影響均可通過(guò)葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)反映出來(lái)，研究中的Fv/Fm、ΦPSⅡ、 qP、ETR隨著水分脅迫程度加重不斷下降，F(xiàn)o、NPQ不斷上升，隨著水分含量的不斷降低，PSⅡ反應(yīng)中心的開(kāi)放程度不斷降低，光合電子傳遞速率不斷下降，PSⅡ的潛在活性受損，進(jìn)而影響光合作用的電子傳遞效率，此時(shí)積累在PSⅡ反應(yīng)中心的產(chǎn)能過(guò)剩，相關(guān)的保護(hù)機(jī)制不能使過(guò)剩的產(chǎn)能得以消耗，抑制光合作用的原初反應(yīng)，產(chǎn)生光抑制。

膜脂過(guò)氧化的最終產(chǎn)物MDA含量的增加同樣作為植物受到傷害的重要標(biāo)志，多項(xiàng)研究表明，MDA含量的上升直接反映了植物體受害程度加劇，植物體只能提高滲透作用增加滲透物質(zhì)的積累以促進(jìn)細(xì)胞膨壓穩(wěn)定，維持植物繼續(xù)生長(zhǎng)[30]。這一結(jié)論在試驗(yàn)中得到驗(yàn)證，不過(guò)雖然植物可通過(guò)增加滲透物質(zhì)來(lái)緩解干旱對(duì)植物體的傷害，但此時(shí)的滲透調(diào)節(jié)能力較之前相比仍有所下降。此外，細(xì)胞內(nèi)的活性氧處于清除和生成的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，植物在水分脅迫下動(dòng)態(tài)平衡被打破，便通過(guò)提升抗氧化系統(tǒng)中的SOD、POD、CAT活性來(lái)抵制活性氧所帶來(lái)的傷害，試驗(yàn)中SOD和POD在輕度缺水和嚴(yán)重缺水間無(wú)顯著差異，2種水分條件對(duì)雪菊的傷害程度相當(dāng)?？寡趸富钚圆粫?huì)在缺水條件下無(wú)限增長(zhǎng)，當(dāng)水分脅迫程度及持續(xù)時(shí)間已超過(guò)植物所能承受的范圍時(shí)，抗氧化酶就會(huì)停止積累。還有研究表明，耐旱性強(qiáng)的植物一般被認(rèn)為抗氧化酶活性會(huì)相對(duì)更高[31]。從研究中可知，SOD、CAT、POD活性都有較大幅度的上升，此時(shí)雪菊葉片中的活性氧逐漸增多，酶促清除系統(tǒng)的防御調(diào)控機(jī)制開(kāi)始減弱，植株的生長(zhǎng)已受到了限制，然而雪菊抗氧化酶活性卻在水分脅迫條件下持續(xù)增加，且未有減弱趨勢(shì)，這在一定程度上說(shuō)明了雪菊是一個(gè)具有一定耐旱能力的物種。

3.2 水分脅迫與施氮對(duì)雪菊苗期生長(zhǎng)及生理的影響

研究表明，施氮可以緩解植物應(yīng)對(duì)干旱所造成的傷害[32]，適宜的供氮水平可促進(jìn)植物在缺水條件下的生長(zhǎng)[33]。研究中，施氮對(duì)雪菊株高增長(zhǎng)量、地上部鮮重和地下部鮮重、總生物量、根長(zhǎng)和根冠比具有明顯的提升作用，緩解了水分虧缺對(duì)植株生長(zhǎng)的限制，增強(qiáng)了植株在干旱條件下的適應(yīng)性。

研究發(fā)現(xiàn)施氮可以促進(jìn)葉片含氮量的增加，促進(jìn)葉綠素的合成，提高光合性能，從而減輕植物在干旱下的光損傷[34]。試驗(yàn)中，施氮可顯著提高不同水分脅迫下的葉片葉綠素含量，說(shuō)明當(dāng)植株水分虧缺時(shí)，植株可通過(guò)施用適宜的氮素促進(jìn)葉綠素的積累。

施氮可使干旱條件下的植物代謝發(fā)生變化，研究表明，施氮可降低干旱脅迫下植物的可溶性糖含量與脯氨酸含量[35-36]，這一結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果一致，但此時(shí)的細(xì)胞膜系統(tǒng)已受到損傷，相比受脅迫之前的細(xì)胞膜滲透調(diào)節(jié)能力有所下降。

葉綠素?zé)晒馓匦跃哂蟹从持参飳?duì)光能吸收、傳遞、消耗及分配等特點(diǎn)[37]。在植株缺水條件下施氮可對(duì)植物葉綠素?zé)晒鈪?shù)產(chǎn)生積極影響[38]，通過(guò)施氮可使干旱區(qū)的作物通過(guò)調(diào)節(jié)葉綠素?zé)晒馓匦詠?lái)適應(yīng)水分脅迫[39]。研究表明，適量施氮可以對(duì)水分脅迫下葉片捕獲的光能以及用于光合電子傳遞的能量有所增加，提高PSⅡ反應(yīng)中心活性，提升了電子傳遞效率，增強(qiáng)了作物的耐旱性[40]。在研究中，水分脅迫下施氮能提高雪菊葉片的實(shí)際光化學(xué)效率(Ф PSⅡ)、相對(duì)電子傳遞(ETR)效率、最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)，這可能與施氮后的葉片水分狀況得到改善以及光合色素增加、羧化酶增強(qiáng)有關(guān)。此外，通過(guò)施氮可促進(jìn)CO2固定以及同化作用增強(qiáng)，為植物潛在的光合能力提供能量，增加了幼苗光化學(xué)下的電子傳遞效率，促進(jìn) PSⅡ光化學(xué)反應(yīng)活性，增加了植物對(duì)干旱地的適應(yīng)性。

施氮能提高植物的光合能力，增加光合產(chǎn)物的積累，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。研究中，施氮可提高雪菊葉片的光合特性，導(dǎo)致葉肉細(xì)胞光合活性對(duì)光的吸收能力不斷增強(qiáng)，凈光合速率、蒸騰速率顯著增加。施氮可對(duì)雪菊光合作用的下降有很好的補(bǔ)償作用，緩解水分脅迫對(duì)植物機(jī)體造成的傷害。然而，當(dāng)雪菊嚴(yán)重缺水時(shí)，施氮對(duì)其的補(bǔ)償作用開(kāi)始變小，這可能是因?yàn)槿~片前期受損較重難以恢復(fù)或是氮營(yíng)養(yǎng)不足造成的。研究中雪菊的光合參數(shù)與干旱脅迫程度呈負(fù)相關(guān)，且正常灌水條件下施氮與不施氮差異最大。

施氮使雪菊的抗氧化酶活性開(kāi)始下降，在嚴(yán)重缺水條件下施氮使SOD的活性恢復(fù)到輕度脅迫的的水平，使CAT活性大幅度下降，這與王曦等[36]的研究結(jié)果一致，認(rèn)為氮素可使活性氧的酶促清除系統(tǒng)及其它干旱調(diào)節(jié)機(jī)制增強(qiáng)，減緩了細(xì)胞的氧化變質(zhì)，增加植物機(jī)體應(yīng)對(duì)干旱條件對(duì)抗能力，提高了植物生長(zhǎng)的抗逆性。

4 結(jié) 論

水分虧缺(輕度缺水、嚴(yán)重缺水)不利于雪菊幼苗的生長(zhǎng)(株高、根長(zhǎng)、生物量等)，破壞光合系統(tǒng)(凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、水分利用效率)及葉綠素?zé)晒庀到y(tǒng)(初始熒光、最大光化學(xué)速率、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)速率、電子傳遞效率、光化學(xué)猝滅系數(shù)、非光化學(xué)猝滅系數(shù))，使?jié)B透調(diào)節(jié)物質(zhì)(可溶性糖、脯氨酸)的積累下降，抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)和丙二醛含量大幅增加。

在水分虧缺條件下，施氮(0.1g、0.3g/kg營(yíng)養(yǎng)土)可有效促進(jìn)雪菊幼苗的生長(zhǎng)，改善幼苗的光合系統(tǒng)、葉綠素?zé)晒庀到y(tǒng)，促進(jìn)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累，降低抗氧化酶活性和丙二醛含量，明顯減輕水分脅迫對(duì)雪菊帶來(lái)的損傷，使雪菊更好地度過(guò)生長(zhǎng)脆弱的苗期。然而，在正常灌水條件下，施氮增多(0.3g/kg營(yíng)養(yǎng)土)并不會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)雪菊的生長(zhǎng)。