干旱脅迫下不同栽培基質(zhì)藍(lán)莓的生理響應(yīng)及其抗旱性綜合評(píng)價(jià)

張真真，賀位忠

（1.舟山市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，浙江舟山 316000；2.舟山市林業(yè)科學(xué)研究院，浙江舟山 316000）

藍(lán)莓Vaccinium spp.為淺根系植物[1]，根系吸收土壤深層水分較困難，易受到干旱脅迫的傷害[2]。最近幾年，藍(lán)莓在浙江等南方地區(qū)的引種和推廣發(fā)展迅速，南方地區(qū)露天栽培比北方地區(qū)大棚栽培的果實(shí)采收期還早1～2 周上市[3]，具有較強(qiáng)的區(qū)域種植優(yōu)勢(shì)。但南方各省山地常出現(xiàn)局部及短期干旱，這嚴(yán)重影響了藍(lán)莓在南方區(qū)域的產(chǎn)業(yè)種植和發(fā)展[4-5]。藍(lán)莓根區(qū)溫、濕度變化受外界環(huán)境影響較大[3]，而栽培基質(zhì)根區(qū)溫、濕度狀況穩(wěn)定是優(yōu)良栽培基質(zhì)的重要特征[6-7]，直接影響到藍(lán)莓植株正常生長(zhǎng)發(fā)育[8]。研究不同栽培基質(zhì)藍(lán)莓對(duì)干旱脅迫的生理響應(yīng)，篩選具有抗旱能力的栽培基質(zhì)是提高藍(lán)莓南方地區(qū)種植適應(yīng)性的一個(gè)非常重要的解決途徑。

植物受到干旱脅迫后，葉片會(huì)最先受到危害，木本植物的生理反應(yīng)主要表現(xiàn)在葉片失水皺縮，褪色[9]，葉綠素含量下降[10]，葉片相對(duì)電導(dǎo)率增大[11]，葉片含水量下降[9,12]等方面，而這幾個(gè)葉片生理指標(biāo)的變化與葉片的受傷害程度[13]、植物的保水能力和抗旱能力[14]呈現(xiàn)一定的相關(guān)性。

與其他果樹相比，藍(lán)莓干旱逆境脅迫的生理性研究較少，而且基本僅停留在不同品種間藍(lán)莓抗旱性比較，未有以抗旱性作為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選培養(yǎng)基優(yōu)劣的報(bào)道。陳文榮等[3]研究4 個(gè)不同品種高叢藍(lán)莓對(duì)干旱脅迫的生理響應(yīng)，并綜合評(píng)價(jià)分析篩選出了抗旱藍(lán)莓品種。張德巧等[15]對(duì)不同品系藍(lán)莓葉片解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測(cè)分析，認(rèn)為部分藍(lán)莓解剖結(jié)構(gòu)指標(biāo)在一定程度上反應(yīng)藍(lán)莓植株的抗旱性。

本研究利用草炭，椰糠，稻糠、珍珠巖，蛭石為栽培基質(zhì)[16-18]，以2 種基質(zhì)按一定比例混合，以兩年生大果品種‘艾美瑞’為試材，在干旱脅迫下測(cè)定藍(lán)莓葉片葉綠素相對(duì)含量、相對(duì)電導(dǎo)率、相對(duì)含水量、葉面積，研究不同栽培基質(zhì)藍(lán)莓葉片生理指標(biāo)的差異，篩選出有利于提高藍(lán)莓果實(shí)品質(zhì)的栽培基質(zhì),以期為藍(lán)莓抗旱基質(zhì)篩選提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種為2 年生南高叢藍(lán)莓‘艾美瑞’，其生長(zhǎng)旺盛，可結(jié)果實(shí)，適宜栽培。試驗(yàn)地為舟山市定海區(qū)小沙街道的藍(lán)莓基地，將藍(lán)莓基地分為37 個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)12 株。藍(lán)莓植株栽培在控根容器內(nèi)，采用滴灌澆水，人工施加有機(jī)肥。栽培基質(zhì)選擇市面上常用的基質(zhì)，有機(jī)基質(zhì)：草炭、椰糠、稻糠，無(wú)機(jī)基質(zhì)：珍珠巖和蛭石。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)選用的基質(zhì)材料有草炭、椰糠、稻糠、蛭石和珍珠巖。不同基質(zhì)兩兩配比作為試驗(yàn)處理，并設(shè)置田園土、純草炭、純椰糠為對(duì)照，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共3 次重復(fù)（基質(zhì)配比詳見表1）。試驗(yàn)條件除基質(zhì)配比不同外，其余外界環(huán)境和條件基本相同。

表1 藍(lán)莓無(wú)土栽培基質(zhì)配方Tab.1 Blueberry soilless culture substrate formula

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

在7 月干旱季節(jié)，在相同條件下對(duì)所有處理組進(jìn)行1 周干旱處理，然后測(cè)定藍(lán)莓葉片各項(xiàng)生理指標(biāo)，觀察不同基質(zhì)之間藍(lán)莓葉片各項(xiàng)指標(biāo)變化情況。

（1）葉綠素相對(duì)含量測(cè)定：利用葉綠素計(jì)（SPAD 儀）直接測(cè)量，讀取數(shù)據(jù)。

（2）葉片電導(dǎo)率測(cè)定：電導(dǎo)率的測(cè)定參考張立軍等[19]，稱取0.1 g 新鮮葉片組織，切成小段；用雙蒸水沖洗數(shù)遍除去葉片表面的電解質(zhì)；加入雙蒸水10 mL，25 ℃下振蕩溫育1 h，期間15 min 搖動(dòng)1 次，測(cè)定此時(shí)的電導(dǎo)率為R1，同時(shí)測(cè)定雙蒸水的電導(dǎo)率R0；將裝有藍(lán)莓葉片組織的試管于100 ℃沸水中煮沸12 min，取出冷卻至室溫，測(cè)定此時(shí)的電導(dǎo)率為R2；根據(jù)公式計(jì)算得出相對(duì)電導(dǎo)率：相對(duì)電導(dǎo)率=（R1-R0）/（R2-R0）×100%。

（3）葉片相對(duì)含水量測(cè)定：取一定量的藍(lán)莓葉片，沖洗干凈，用吸水紙吸干葉片表面水分，稱取鮮重(Wf)，然后放入大試管中加入足量的蒸餾水，浸沒材料使其充分吸水，當(dāng)葉片重量不再發(fā)生變化時(shí)，稱取重量即為飽和重(Wt)，將稱取飽和重的材料于105 ℃下殺青10 min，再于75 ℃條件下連續(xù)烘干2 h 至恒重，稱干重(Wd)，計(jì)算其相對(duì)含水量：葉片相對(duì)含水量=（Wf-Wd）/（Wt-Wd）×100%

（4）藍(lán)莓葉面積：每個(gè)處理組選取5 片新鮮葉子，采用CI-203 手持激光葉面積儀分別測(cè)量葉片葉面積。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel、Spss 軟件、Origin9.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)草炭、珍珠巖組合藍(lán)莓葉片生理指標(biāo)的影響

由圖1 看出，干旱脅迫下栽培基質(zhì)中生長(zhǎng)的藍(lán)莓，其葉片葉綠素相對(duì)含量與CK1 相比，均減小，但差異不顯著。

圖1 不同栽培基質(zhì)藍(lán)莓葉片生理指標(biāo)差異比較Fig.1 Comparison of physiological indexes of blueberry leaves with different substrates

葉片葉面積干旱脅迫下各處理之間差異不顯著，M1-1 葉面積與對(duì)照CK1 相比高出1.24 cm2。

葉片含水量各處理組與對(duì)照CK1 相比變化不顯著，但各處理組之間存在差異。M1-1 與CK1、M1-2 差異不顯著，與其他組均呈現(xiàn)顯著差異（P<0.05），M1-1 葉片含水量與CK1 相比低22.9%。

葉片電導(dǎo)率在干旱脅迫下各組間差異顯著（P<0.05）。純草炭基質(zhì)CK2 相對(duì)電導(dǎo)率略高于CK1，草炭中按不同比例加入珍珠巖，基質(zhì)相對(duì)電導(dǎo)率呈波動(dòng)性變化，當(dāng)草炭、珍珠巖為1：4（M1-4）時(shí)，基質(zhì)相對(duì)電導(dǎo)率最大為0.21 μS·cm-1，與CK1 呈現(xiàn)顯著差異，與CK1 相比高40%；當(dāng)草炭、珍珠巖為1：3（M1-3）和3：1（M1-6）時(shí)，基質(zhì)相對(duì)電導(dǎo)率最小為0.12 μS·cm-1，與CK1 相比均低20%。

2.2 干旱脅迫對(duì)草炭、蛭石組合藍(lán)莓葉片生理指標(biāo)的影響

由圖2 看出，干旱脅迫下不同比例草炭、蛭石組合藍(lán)莓葉片含水量變化不明顯，數(shù)據(jù)基本保持一致；葉面積各組之間變化明顯，但各處理和對(duì)照之間差異不顯著。

圖2 不同基質(zhì)藍(lán)莓葉片生理指標(biāo)差異比較Fig.2 Comparison of physiological indexes of blueberry leaves with different substrates

葉綠素相對(duì)含量變化較明顯，M2-3、M2-4、M2-5 與對(duì)照CK1 差異顯著（P<0.05），與對(duì)照CK1 相比低8.5%、6.9%、8.2%。純草炭基質(zhì)葉綠素相對(duì)含量小于土壤，隨著草炭中加入蛭石的量增加，葉綠素相對(duì)含量出現(xiàn)波動(dòng)性變化，總體呈下降趨勢(shì)，當(dāng)草炭、蛭石的量為1：3 時(shí)，藍(lán)莓葉片葉綠素相對(duì)含量最低46.26%，比CK1 低8.5%。

葉片電導(dǎo)率變化較明顯，M2-1、M2-7 與對(duì)照CK1 差異顯著（P<0.05），與對(duì)照CK1 相比高26.7%、46.7%。M2-3、M2-5 與對(duì)照CK1 相比電導(dǎo)率數(shù)值均最低，比CK1 均低26.7%。

2.3 干旱脅迫對(duì)草炭、椰糠組合藍(lán)莓葉片生理指標(biāo)的影響

由圖3 看出，干旱脅迫下不同比例草炭、椰糠組合藍(lán)莓葉面積沒有差異；葉片相對(duì)含水量、葉綠素相對(duì)含量不同基質(zhì)之間有差異，不顯著；葉片相對(duì)電導(dǎo)率不同基質(zhì)之間有顯著性差異，對(duì)照組CK2 電導(dǎo)率大于對(duì)照組CK1、CK3，當(dāng)草炭、椰糠混合比為2：1（M3-3）時(shí)葉片相對(duì)電導(dǎo)率最小為0.11 μS·cm-1，相較CK1 低26.7%，草炭、椰糠混合比為1：1（M3-1）時(shí)葉片相對(duì)電導(dǎo)率最大為0.17 μS·cm-1，相較CK1 高13.3%。

圖3 不同基質(zhì)藍(lán)莓葉片生理指標(biāo)差異比較Fig.3 Comparison of physiological indexes of blueberry leaves with different substrates

2.4 干旱脅迫對(duì)草炭、稻殼組合藍(lán)莓葉片生理指標(biāo)的影響

由圖4 看出，干旱脅迫下不同比例草炭、稻殼組合藍(lán)莓葉面積、相對(duì)電導(dǎo)率差異不顯著；葉綠素相對(duì)含量、葉片相對(duì)含水量不同基質(zhì)及對(duì)照之間差異顯著。葉綠素相對(duì)含量對(duì)照組CK1 大于對(duì)照組CK2，當(dāng)草炭、稻糠混合比為1：1（M4-1）時(shí)葉片葉綠素相對(duì)含量最小為42.76%,與CK1 和CK2 差異顯著，草炭、稻殼混合比為1：2（M4-2）時(shí)葉片葉綠素相對(duì)含量最大為53.52%；葉片含水量對(duì)照組CK2 大于對(duì)照組CK1，M4-2 葉片相對(duì)含水量最大為12.1%，與CK1 相比高9.9%。

圖4 不同基質(zhì)藍(lán)莓葉片生理指標(biāo)差異比較Fig.4 Comparison of physiological indexes of blueberry leaves with different substrates

2.5 干旱脅迫對(duì)椰糠、珍珠巖組合藍(lán)莓葉片生理指標(biāo)的影響

由圖5 看出，干旱脅迫下不同比例椰糠、珍珠巖組合藍(lán)莓葉片含水量變化不明顯，但不同基質(zhì)葉片含水量與對(duì)照組CK1 呈顯著差異；葉綠素相對(duì)含量、葉面積、葉片電導(dǎo)率變化均比較明顯。葉綠素相對(duì)含量對(duì)照組CK3 大于CK1，椰糠、珍珠巖混合基質(zhì)，隨著珍珠巖量的增加，葉片葉綠素相對(duì)含量呈波動(dòng)性變化，總體呈上升趨勢(shì)，N1-7 葉綠素含量最低為40.07%比CK1 低20.8%。葉面積對(duì)照組CK3 大于CK1，加入珍珠巖后，葉面積沒有規(guī)律性變化，呈波動(dòng)性變化，當(dāng)椰糠、珍珠巖混合比為3：1（N1-6）葉面積同對(duì)照組CK3。相對(duì)電導(dǎo)率對(duì)照組CK3 小于CK1，與CK1 相比不同處理組差異不顯著，當(dāng)椰糠、珍珠巖混合為1：4（N1-4）時(shí)，葉片電導(dǎo)率數(shù)值最小為0.11 μS·cm-1，與CK1 相比低26.7%。

圖5 不同栽培基質(zhì)葉片生理指標(biāo)差異比較Fig.5 Comparison of physiological indexes of blueberry leaves with different substrates

2.6 干旱脅迫對(duì)椰糠、蛭石組合藍(lán)莓葉片生理指標(biāo)的影響

由圖6 看出，干旱脅迫下不同比例椰糠、蛭石組合藍(lán)莓葉片葉綠素相對(duì)含量變化不明顯，差異不顯著；葉片含水量、葉面積、葉片電導(dǎo)率變化均比較明顯。葉面積對(duì)照組CK3 大于CK1，椰糠、蛭石混合基質(zhì)，隨著蛭石量的增加，呈現(xiàn)先增加后減少再增加。葉片相對(duì)含水量對(duì)照組CK3 大于CK1，椰糠、蛭石混合基質(zhì)，隨著蛭石量的增加，變化不明顯，但除N2-6 外其他處理組與CK1 相比均呈顯著差異。相對(duì)電導(dǎo)率對(duì)照組CK3 小于CK1，椰糠、蛭石混合基質(zhì)，隨著蛭石量的增加葉片電導(dǎo)率變化明顯，呈波動(dòng)性變化；當(dāng)椰糠、蛭石混合為3：1（N2-6）時(shí)，葉片電導(dǎo)率最小為0.11 μS·cm-1與CK1 相比低26.7%，當(dāng)椰糠、蛭石混合為1：2（N2-2）時(shí)，葉片電導(dǎo)率最大為0.17 μS·cm-1與CK1 相比高13.3%。

圖6 不同基質(zhì)藍(lán)莓葉片生理指標(biāo)差異比較Fig.6 Comparison of physiological indexes of blueberry leaves with different substrates

3 討論

藍(lán)莓為淺根系植物，主根不明顯，無(wú)根毛，根系主要分布在0～20 cm 的土壤中[20]，對(duì)于吸收利用深層土壤中的水分較為困難，因此藍(lán)莓對(duì)于土壤水分條件的要求較為苛刻，很容易受到干旱脅迫的傷害[2]。植物受到干旱脅迫后，葉片會(huì)最先受到危害，葉片表現(xiàn)出失水皺縮，褪色[9]，葉綠素含量下降[10]，葉片相對(duì)電導(dǎo)率增大[11]，葉片含水量下降[9]，最終會(huì)加速植株死亡。葉片含水量、葉片相對(duì)電導(dǎo)率能反應(yīng)出植物遭受干旱時(shí)，葉片受傷害程度[13]。細(xì)胞膜在正常狀態(tài)下有選擇透過(guò)性，當(dāng)受到干旱脅迫后，膜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，選擇透過(guò)性改變，胞內(nèi)物質(zhì)滲出，提高胞外離子濃度導(dǎo)致電導(dǎo)率增加[21]。一般情況下，耐旱品種葉片電解質(zhì)外滲率較低[22]。因此，在干旱脅迫條件下，膜選擇透過(guò)性的變化可以反映出植株的受傷害程度，作為鑒定植物的抗旱性指標(biāo)之一[23]。植物體葉片葉綠素相對(duì)含量的變化能夠影響光合作用，光合作用降低是植物應(yīng)對(duì)干旱脅迫的一種表現(xiàn)[24]。葉片相對(duì)含水量能夠直接反映植物體的水分變化狀況，反映出植物體的保水能力和抗旱能力，通常植物含水量與抗旱性呈正相關(guān)[25-26]。本研究結(jié)果顯示：

干旱脅迫下不同比例草炭、珍珠巖組合栽培基質(zhì)，葉片葉綠素、葉面積沒有差異，葉片相對(duì)含水量、相對(duì)電導(dǎo)率有差異，基質(zhì)M1-6 草炭：珍珠巖=3：1 葉片相對(duì)含水量最高，葉片相對(duì)電導(dǎo)率最小，由此推出基質(zhì)M1-6 草炭：珍珠巖=3：1 藍(lán)莓植株受干旱脅迫危害程度最小，抗旱能力最強(qiáng)。主要與基質(zhì)M1-6 的保水保肥能力強(qiáng)、透氣性強(qiáng)有關(guān)[27]。

不同比例草炭、蛭石組合栽培基質(zhì)葉片相對(duì)含水量沒有差異，葉綠素相對(duì)含量、葉面積、相對(duì)電導(dǎo)率有顯著差異，基質(zhì)M2-7 草炭：蛭石=4：1 葉片葉綠素相對(duì)含量最高，葉面積最大，由此可以推出，在干旱條件下基質(zhì)M2-7 對(duì)藍(lán)莓植株生長(zhǎng)最有利，草炭中加入一定比例蛭石能夠改善基質(zhì)物理性質(zhì)，提高基質(zhì)的保水能力和透氣性，增強(qiáng)植物的抗旱能力。

不同比例草炭、椰糠組合，基質(zhì)M3-3 草炭：椰糠=2：1 葉片葉面積、相對(duì)含水量最大，相對(duì)電導(dǎo)率最小，由此可以推出，基質(zhì)M3-3 物理性質(zhì)優(yōu)良，其保水能力，透氣性均較強(qiáng)，在干旱條件下對(duì)藍(lán)莓生長(zhǎng)最有利，抗旱能力最強(qiáng)。

不同比例草炭、稻殼組合，基質(zhì)M4-2 草炭：稻殼=1：2 葉片相對(duì)含水量、葉綠素相對(duì)含量、葉面積最大，葉片相對(duì)電導(dǎo)率相對(duì)較小，由此推出基質(zhì)M4-2 在干旱條件下對(duì)藍(lán)莓生長(zhǎng)最有利。

不同比例椰糠、珍珠巖組合，基質(zhì)CK3 純椰糠葉片葉綠素相對(duì)含量最高，葉面積、相對(duì)含水量相對(duì)較高，葉片電導(dǎo)率相對(duì)較低，由此推出，在干旱條件下基質(zhì)CK3 抗干旱能力最好。椰糠中加入一定比例珍珠巖能夠改善栽培基質(zhì)物理性質(zhì)，提高植株抗旱性。

不同比例椰糠、蛭石組合，基質(zhì)N2-6 椰糠：蛭石=3：1 葉片葉面積最大、葉綠素相對(duì)含量、相對(duì)含水量相對(duì)較高，葉片電導(dǎo)率最低，基質(zhì)CK3 純椰糠僅次于基質(zhì)N2-6，由此推出，在干旱條件下基質(zhì)N2-6 抗干旱能力最好，基質(zhì)CK3 次之，椰糠中加入一定比例蛭石能夠改善栽培基質(zhì)物理性質(zhì)，提高植株抗旱能力。

基質(zhì)的物理性質(zhì)在很大程度上決定了植物的抗干旱能力，綜合分析得出，保水能力強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)含量豐富，pH 適宜的栽培基質(zhì)植株長(zhǎng)勢(shì)旺盛，受到干旱脅迫影響，植株受旱害輕，植株抗旱能力強(qiáng)。

4 小結(jié)

干旱條件下，植物易受到旱害，輕微旱害植物容易恢復(fù)，嚴(yán)重旱害會(huì)導(dǎo)致植株死亡。優(yōu)良的栽培基質(zhì)，其根區(qū)生態(tài)環(huán)境比較穩(wěn)定，外界條件劇烈變化不會(huì)造成很大的影響，對(duì)植物根系生長(zhǎng)有利，能夠減輕植株受到旱害，提高植株抗旱性。綜合分析不同基質(zhì)對(duì)植物的抗旱性，草炭、椰糠組合>草炭、蛭石組合>草炭、稻殼組合>椰糠、蛭石組合>草炭、珍珠巖組合>椰糠、珍珠巖。在干旱脅迫下所有處理中基質(zhì)M1-6 草炭：珍珠巖=3：1，基質(zhì)M2-7 草炭：蛭石=4：1，基質(zhì)M3-3 草炭：椰糠=2：1，基質(zhì)M4-2 草炭：稻殼=1：2，基質(zhì)N1-1 椰糠：珍珠巖=1：1，基質(zhì)N2-6（椰糠：蛭石=3：1）藍(lán)莓植株生長(zhǎng)均良好，受旱害均相對(duì)較輕，植株抗旱性均較好。其中基質(zhì)M3-3 長(zhǎng)勢(shì)最好，其葉綠素相對(duì)含量、葉面積、葉片相對(duì)含水量均較高，葉片相對(duì)電導(dǎo)率較低，是抗旱能力較強(qiáng)的理想栽培基質(zhì)。