秸稈對鹽堿土中玉米幼苗生理生化指標(biāo)的影響

邸桂俐 張宏程 高超 王建麗 潘多鋒 邢星 康慶華 姜衛(wèi)東 宋喜霞 林長水 邊亞娟

摘要 以大慶地區(qū)鹽堿土為研究對象，通過在添加一定比例秸稈的鹽堿土中種植玉米，探討秸稈對鹽堿土的改良效果。在鹽堿土及添加秸稈的鹽堿土中盆栽玉米，待三葉期時，測定玉米幼苗葉綠素、丙二醛含量、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)以及抗氧化物酶活性的變化，闡明秸稈對鹽堿土的改良效果。結(jié)果表明，鹽堿土中添加秸稈后，玉米幼苗葉片可溶性糖、可溶性蛋白和丙二醛含量顯著降低（ P <0.05）;葉綠素含量和過氧化氫酶活性的變化不顯著（ P >0.05）。鹽堿土中添加秸稈后，玉米幼苗通過改變細(xì)胞膜脂過氧化作用和調(diào)節(jié)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量來降低鹽堿傷害。

關(guān)鍵詞 秸稈;鹽堿土;玉米幼苗;生理生化指標(biāo)

中圖分類號 S513? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A? 文章編號 0517-6611（2022）11-0066-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.11.017

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Effects of Straw on Physiological and Biochemical Indexes of Maize Seedlings in Saline-alkali Soil

DI Gui-li1， ZHANG Hong-cheng2， GAO Chao1 et al

（1. Pratacultural Science Institute of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences， Harbin，Heilongjiang 150086; 2. Daqing Normal University，Daqing，Heilongjiang 163712）

Abstract Taking the saline-alkali soil in Daqing area as the research object， the improvement effect of straw on the saline-alkali soil was discussed by planting corn in the saline-alkali soil with a certain proportion of straw added.Pot maize was planted in saline-alkali soil and saline-alkali soil with straw added， and the contents of chlorophyll， malondialdehyde， osmotic regulation substances and antioxidant enzyme activities of maize seedlings were measured at the three-leaf stage， to elucidate the improvement effect of straw on saline-alkali soil. The results showed that the content of soluble sugar， soluble protein and malondialdehyde in leaves of maize seedlings decreased significantly after adding straw to saline-alkali soil （ P <0.05）;there were no significant changes in chlorophyll content and catalase activity （ P >0.05）. After adding straw to saline-alkali soil， maize seedlings reduced saline-alkali injury by changing cell membrane lipid peroxidation and regulating the content of osmotic regulators.

Key words Straw;Saline-alkali soil;Maize seedling;Physiological and biochemical index

鹽堿地是一種重要的土地資源[1]，黑龍江省鹽漬土面積為2.29×106 hm2，占全省土壤總面積的5.04%[2]。大慶市地處黑龍江省西南部，是黑龍江省土地鹽堿化比較集中的區(qū)域之一，大面積的鹽堿土地對主要糧食作物玉米生長產(chǎn)生很大威脅[3]。土壤改良劑能促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)向根際轉(zhuǎn)移，減少土壤板結(jié)和土壤流失，提高通透性和可耕性，促進(jìn)作物生長[4]。該試驗利用農(nóng)村地區(qū)廉價、大量過剩的玉米秸稈作為土壤改良劑，在添加加工過秸稈的鹽堿土中，通過種植玉米，測定玉米幼苗過氧化物酶活性、過氧化氫酶活性、丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖以及葉綠素含量等生理生化指標(biāo)的變化來評價秸稈對鹽堿土壤的改良效果，以期為今后秸稈的合理利用和鹽堿地改良的研究提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院草業(yè)研究所提供的“龍育四號”品種的玉米種子。供試秸稈（玉米）采自黑龍江省大慶市肇州縣朝陽溝地區(qū)。供試鹽堿土取自大慶市肇州縣朝陽溝地區(qū)，取土深度20 cm，土壤 pH為7.93±0.21。

1.2 試驗方法

1.2.1 鹽堿土壤的處理。

將粉碎的秸稈與鹽堿土按重量以1∶20[5]的比例充分混合，將土壤裝盒標(biāo)記，作為試驗組;以未添加秸稈的鹽堿土作為對照組，將土壤裝在紙盒內(nèi)，標(biāo)記后，放置4 d，備用，每個處理3次重復(fù)。

1.2.2

玉米幼苗的培養(yǎng)。用蒸餾水將生長狀況一致的玉米清洗3次，0.1%升汞消毒10～15 min后用蒸餾水再清洗3次，將清洗后的種子均勻鋪在瓷盤中，磁盤中放有沾水的脫脂棉，于28 ℃條件下暗培養(yǎng)2～3 d，待其胚根長至1 cm時，將種子均勻播種在裝有鹽堿土的標(biāo)記好的紙盒內(nèi)。然后將這些紙盒放在光照培養(yǎng)箱中，溫度為25～27 ℃、光照強(qiáng)度為4 000 lx條件下將玉米種子培養(yǎng)至三葉期后，取葉片剪碎、研磨，測定各項生理生化指標(biāo)的變化。

1.2.3

生理生化指標(biāo)的測定。測定葉片葉綠素的含量用無水乙醇提取，分光光度比色法進(jìn)行測定;過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法進(jìn)行測定;過氧化氫酶（CAT）活性采用高錳酸鉀滴定法進(jìn)行測定;丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法進(jìn)行測定;可溶性糖含量采用蒽酮比色法進(jìn)行測定;可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)染色法進(jìn)行測定[6]。每項測定進(jìn)行3次重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010和SPSS 18.0統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行整理，采用單因素方差分析（One-Way ANOVA）對不同處理之間玉米幼苗生理生化指標(biāo)進(jìn)行顯著性檢驗（ α =0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈添加對玉米幼苗葉綠素含量的影響

很多研究發(fā)現(xiàn)，植物葉片中葉綠素含量對鹽堿脅迫反應(yīng)比較敏感，隨著鹽堿脅迫程度的增加，葉綠素的含量顯著降低[7-8]。從表1可以看出，鹽堿土中添加秸稈后，葉綠素含量增加了6.54%，Duncan檢驗結(jié)果表明添加秸稈提高玉米葉綠素含量的效果不顯著。鹽堿土中加入秸稈后玉米幼苗葉綠素含量增加，說明玉米所受鹽堿脅迫程度有所降低。

2.2 秸稈添加對玉米幼苗膜脂過氧化作用的影響

丙二醛（MDA）是植物在遭遇逆境脅迫時，體內(nèi)活性氧增加導(dǎo)致膜脂過氧化反應(yīng)的發(fā)生，其最終產(chǎn)物丙二醛毒性很強(qiáng)，對生物膜的結(jié)構(gòu)與功能損傷很大[9]。由于MDA可以作為膜脂過氧化反應(yīng)強(qiáng)弱的重要標(biāo)志，人們往往通過測定MDA的含量高低就能夠了解膜脂過氧化程度和植物所處鹽堿脅迫的強(qiáng)弱。從表1可以看出，鹽堿土中添加秸稈后，玉米幼苗葉片中MDA含量與對照相比降低了31.90%，經(jīng)Duncan檢驗差異顯著（ P <0.05）。試驗結(jié)果表明施用秸稈后，玉米中MDA含量顯著降低，從而進(jìn)一步說明施用秸稈后玉米在鹽堿土中所受的脅迫性程度減弱。

2.3 秸稈添加對玉米幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)是植物為緩解鹽堿脅迫的傷害而在細(xì)胞中逐漸積累的一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其含量的高低在一定程度上可反映植物所受鹽堿脅迫的程度。由表1可以看出，鹽堿土中添加秸稈后，玉米幼苗中可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量與對照相比分別下降了24.04%和23.85%（ P <0.05）。可見，施用秸稈可以有效降低鹽堿土中玉米幼苗葉片可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)的含量，表明秸稈可以降低鹽脅迫對玉米幼苗的危害。

2.4 秸稈添加對玉米幼苗抗氧化酶活性的影響

抗氧化酶系是細(xì)胞抵御活性氧傷害的重要保護(hù)性酶類，具有清除細(xì)胞內(nèi)的活性氧自由基功能[10]。CAT和POD通過清除體內(nèi)積累的多余自由基，有效地降低了植物體內(nèi)的活性氧和其他過氧化物的含量，從而減輕鹽堿脅迫對植物造成的損傷。因此，植物組織中過氧化氫酶和過氧化物酶活性的高低能夠反映植物抵抗逆境脅迫能力的大小。從表2可以看出，鹽堿土中添加秸稈后，玉米幼苗POD和CAT活性均降低，經(jīng)Duncan檢驗差異不顯著（ P >0.05）。試驗結(jié)果表明添加秸稈后，玉米幼苗在鹽堿土中脅迫性程度降低。

3 結(jié)論與討論

大量研究表明，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能是鹽堿脅迫對植物傷害的一個主要方面，丙二醛（MDA）是植物在逆境脅迫下發(fā)生膜脂過氧化的主要產(chǎn)物之一，常被用來作為細(xì)胞膜脂過氧化程度的指標(biāo)。因此，通過測定MDA含量高低，可以判斷膜質(zhì)過氧化作用的程度[11]。在該試驗中，鹽堿土中添加秸稈后，玉米幼苗葉片中MDA含量與對照進(jìn)行相比降低了31.90%（ P <0.05）;原因可能是玉米體內(nèi)發(fā)生了快速消除MDA積累的生理反應(yīng)機(jī)制，對幼苗中MDA的消除更加及時，導(dǎo)致MDA含量顯著降低，以緩解鹽堿脅迫對膜脂的損害程度，保護(hù)了細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能，從而進(jìn)一步說明鹽堿土中添加秸稈緩解了鹽脅迫對玉米所帶來的傷害。張明軒等[12]研究發(fā)現(xiàn)，高質(zhì)量濃度的NaCl脅迫，MDA含量增加;周紅琴等[13]研究表明，MDA含量下降，原因可能是由于環(huán)境條件透水性、透氣性良好，玉米幼苗本身能進(jìn)行較強(qiáng)的呼吸作用，過氧化作用不明顯，膜脂過氧化產(chǎn)物MDA并未積累反而有所降低，以上研究與該試驗結(jié)果基本一致。可見鹽堿土中添加秸稈后玉米幼苗可以通過降低MDA含量變化來緩解鹽堿傷害，為玉米的正常生長發(fā)育創(chuàng)造有利的生長環(huán)境。

在自然界長期進(jìn)化中，植物由于受到多種逆境脅迫，逐漸在體內(nèi)形成多種保護(hù)機(jī)制，其一是通過可溶性糖和可溶性蛋白等重要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來均衡植物細(xì)胞的滲透勢，維持正常的生理功能。金鑫[14]研究表明，隨著鹽脅迫程度在一定范圍內(nèi)增強(qiáng)，可溶性蛋白和可溶性糖含量均會增加，以維持細(xì)胞正常的滲透勢，抵御鹽脅迫帶來的傷害。在該試驗研究中，添加秸稈的鹽堿土中玉米幼苗中可溶性糖和可溶性蛋白含量分別下降了24.04%和23.85%（ P <0.05）。程玲等[15]研究發(fā)現(xiàn)在添加改良劑的鹽堿土中棉花葉片中可溶性蛋白和可溶性糖含量均明顯降低，與該試驗的研究結(jié)果一致。該研究的對照鹽堿土作為一種脅迫，在添加秸稈后滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量均有所下降，說明玉米幼苗受到的鹽害有所緩解，表明秸稈可以作為一種改良劑來降低鹽脅迫對玉米所造成的傷害，有利于玉米的正常生長發(fā)育。

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