不同氮形態(tài)對鹽脅迫下玉米生長及生理特性的影響

趙軍 許澤宏

摘要：土壤鹽漬化已成為制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的非生物因素之一，合理的調(diào)控措施可以減輕鹽漬化對植物的危害。采用砂培試驗，以德玉4號玉米為供試材料，設(shè)定3個鹽分濃度（0、50、100 mmol/L NaCl）、4個硝銨水平[NO^-₃（%）/NH⁺₄（%）=0/100、70/30、30/70、100/0]，研究不同氮素形態(tài)配比對鹽脅迫下玉米生長發(fā)育及生理特性的影響。研究表明，無論氮素形態(tài)如何，NaCl脅迫明顯影響了玉米植株的生長發(fā)育。在0 mmol/L NaCl脅迫條件下，單施NH⁺₄或硝銨混施處理比單施NO^-₃處理具有更高的干質(zhì)量、葉面積及SPAD值。鹽脅迫（50、100 mmol/L NaCl）條件下，存在NH⁺₄供應(yīng)情況下玉米植株葉片凈光合速率、胞間CO₂濃度等光合特征及最大光化學(xué)效率、實際光化學(xué)效率以及光化學(xué)猝滅系數(shù)等熒光參數(shù)均具有較大值，葉片非化學(xué)猝滅系數(shù)、水勢、滲透壓、膨壓等參數(shù)存在較小值，表明供給NH⁺₄可有效減輕鹽脅迫帶來的不利影響。此外，各處理的無機(jī)離子（Na⁺、K⁺、NH⁺₄、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、NO^-₃）數(shù)據(jù)表明，在根系養(yǎng)分吸收過程中，NO^-₃被Cl^-取代造成養(yǎng)分運輸受限是鹽脅迫抑制玉米植株生長發(fā)育的重要原因之一，因此，NH⁺₄比NO^-₃更有利于緩解玉米生長發(fā)育及生理代謝。綜上，本研究結(jié)果詮釋了通過培育耐鹽性較高的玉米品種和施用NH⁺₄肥料，對于開發(fā)利用中低度鹽漬化土壤具有可行性。

關(guān)鍵詞：氮素形態(tài);鹽脅迫;光合特征;水勢;無機(jī)離子

中圖分類號：S513.06 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2022）11-0082-09

收稿日期：2021-08-21

基金項目：四川省重大科技專項（編號：2019YFS503）。

作者簡介：趙 軍（1968—），女，四川宜賓人，碩士，講師，主要從事植物生理生化研究。E-mail：1424596530@qq.com。

干旱半干旱灌溉區(qū)土壤鹽漬化的形成與增加已成為制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸^[1]。目前，我國鹽漬土面積超過總耕地面積的20%，隨著人類活動進(jìn)行，鹽漬化土地面積仍在不斷擴(kuò)大，鹽漬化程度也在不斷加劇^[2]。鹽脅迫對作物的影響可貫穿種子發(fā)芽到成熟各個生長發(fā)育環(huán)節(jié)，參與眾多信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，包括光反應(yīng)、暗反應(yīng)、離子運輸、滲透物質(zhì)積累等生理生化反應(yīng);當(dāng)鹽分超過一定濃度時，作物發(fā)育代謝嚴(yán)重受阻，加速植株枯萎死亡^[3]。氮作為植物生長的主要限制因子，對作物生長、產(chǎn)量及品質(zhì)具有不可替代的作用^[4]。一般認(rèn)為，有機(jī)態(tài)氮只有經(jīng)過微生物礦化作用轉(zhuǎn)化為無機(jī)態(tài)氮才能被植物所吸收，然而研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)植物與一些微生物共生時（如叢枝菌根真菌）^[5]，可以直接吸收有機(jī)態(tài)氮，但即便基于環(huán)境可控的室內(nèi)條件，植物吸收的有機(jī)氮源數(shù)量也僅占氮總吸收量的10%～20%，無機(jī)態(tài)氮是植物吸收的主要氮源形態(tài)^[6]。不同植物對氮形態(tài)的吸收偏好往往存在較大差異，大多數(shù)植物喜好吸收硝酸鹽（NO^-₃），只有少數(shù)植物偏好于吸收銨（NH⁺₄）^[7]，幾乎所有的植物在硝銨混合氮源下生長發(fā)育最好、品質(zhì)最佳^[8]。植物對氮形態(tài)的喜好主要取決于植物種類，但干旱、鹽漬、水澇以及大氣CO₂水平等環(huán)境因素也是影響植物吸收偏好的重要因素^[9]。

研究表明，土壤鹽漬化不會影響土壤環(huán)境氮素的有效性，而會影響根系表面對硝酸鹽（NO^-₃）和氯離子（Cl^-）、銨（NH⁺₄）和鈉（Na⁺）的競爭^[2，10]。不同氮素形態(tài)具有不同的物理化學(xué)性質(zhì)，對植物亦表現(xiàn)出明顯的生長差異，同時合適的氮素形態(tài)供應(yīng)可以調(diào)控植物對Cl^-和Na⁺的攝取并且提高植株的滲透代謝，從而緩解鹽脅迫對植物帶來的損傷^[11]。然而，目前關(guān)于銨態(tài)氮（NH⁺₄）和硝態(tài)氮（NO^-₃）2種形態(tài)對鹽脅迫下玉米植株生理代謝及無機(jī)離子吸收平衡的研究鮮有涉及?；诖耍狙芯炕邴}脅迫探索了不同形態(tài)氮素供應(yīng)對玉米生長及生理代謝的影響，以期為在鹽脅迫環(huán)境玉米生產(chǎn)過程中合理施用氮肥提供理論依據(jù)。3EAFA25E-20A4-4A9A-8E10-ABB1D401EFA7

1 材料與方法

1.1 試驗地點和供試材料

試驗于2020年5—8月在宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院盆栽大棚中進(jìn)行。棚中日夜平均溫度為28℃/18℃，相對濕度為65%～90%。

供試玉米品種為德玉4號，其母本D85是自交系8001的變異單株自交選育，父本D35是以 5237-196/Lx9801 為基礎(chǔ)材料選株自交選育，種子來自四川省宜賓市種子管理站，德玉4號是典型的耐鹽品種^[12]。

試驗采用氮肥類型為硝酸鈣[Ca（NO₃）₂]和硫酸銨[（NH₄）₂SO₄]，兩者均為分析純，產(chǎn)自Sigma化學(xué)試劑公司。

1.2 試驗設(shè)計

試驗所用氮肥形態(tài)為硝態(tài)氮（NO^-₃）、銨態(tài)氮（NH⁺₄），設(shè)置4個不同水平的硝銨比例NO^-₃（%）/NH⁺₄（%）=0/100、70/30、30/70、100/0，各處理總氮用量皆為9 mmol/L，同時加入8 μmol/L二氰胺（C₂H₄N₄），防止NH⁺₄向NO^-₃轉(zhuǎn)化。此外，設(shè)置3種鹽濃度（0、50、100 mmol/L NaCl），為了避免鹽過度帶來的沖擊效應(yīng)，采用NaCl逐步遞增處理的辦法，即每天遞增50 mmol/L，直至升至100 mmol/L。因此，本研究共設(shè)置4種氮素形態(tài)水平及3個鹽脅迫水平的組合試驗，共12個處理。各處理重復(fù)5次。

盆栽器具為塑料圓盆，高28 cm，直徑20 cm，試驗栽培基質(zhì)為石英砂與蛭石（體積比3∶1）的混合物，用量10 kg/盆。5月5日將玉米種子用1%次氯酸鈉溶液消毒5 min并采用蒸餾水沖洗干凈后，直接播種于裝滿沙石的塑料盆中，出苗后，根據(jù)幼苗的長勢和表觀葉片活力，將其減至2株/盆。此后采用Hoagland 營養(yǎng)液作為養(yǎng)分加入，其中營養(yǎng)液中的氮分別為上述氮素形態(tài)處理的氮源（9 mmol/L），每5 d加入1次100 mL的營養(yǎng)液，幼苗培養(yǎng)30 d后，分別在不同處理的營養(yǎng)液中加入鹽溶液（0、50、100 mmol/L）進(jìn)行脅迫處理，鹽脅迫60 d后，收獲植株，即盆栽培養(yǎng)周期為90 d。

1.3 樣品采集及測定分析

1.3.1 植株生物量、葉面積指數(shù)、脯氨酸含量以及可溶性糖含量測定

試驗結(jié)束時，在10：00—12：00收獲植株。用便攜式葉面積計（LI-3000A，Li-Cor Nebraska，USA）測量玉米植株葉片表面積后，用日本美能達(dá)公司產(chǎn)手持式SPAD-502型葉綠素計（SPAD 502 Plus，Konicaminolta，JAPAN）測定葉綠素相對含量（SPAD值）。之后植株地上、下部分離，殺青30min置于60℃環(huán)境下烘干樣品至恒定質(zhì)量并稱量記錄。將測定完干物質(zhì)的樣本粉碎后裝于自封袋中待測。用3%磺基水楊酸提取新鮮植株的脯氨酸，可溶性糖含量采用分光光度法測定，其具體過程參照高俊鳳的方法^[13]進(jìn)行分析。

1.3.2 光合氣體交換參數(shù)及葉綠素?zé)晒鈪?shù)測定

利用便攜式光合測定儀（Li-Cor 6400，Li-Cor Nebraska，USA）測定光合氣體交換參數(shù)[CO₂凈同化速率（C_i）、蒸騰速率（T_r）、氣孔導(dǎo)度（G_s）];測定時光源選擇、葉室溫度、光量子通量密度、CO₂濃度參數(shù)皆參照孫云飛等的方法^[14]設(shè)置。氣體交換測量是在NaCl處理開始59 d（晴天）進(jìn)行。各處理重復(fù)3次。

葉綠素?zé)晒鉁y定選定晴朗的10：30采用MINI-PAM便攜式式葉綠素?zé)晒鈨x（MINI-PAM-Ⅱ，WALZ，Germany），熒光參數(shù)參考孫云飛等的方法^[14]。測定經(jīng)過25min暗處理，測定植株生長點以下第3張完全展開葉暗適應(yīng)的初始熒光（F_o）、飽和最大熒光（F_m）及正常光照下的初始熒光（F_o′）、熒光上升到能化類囊體的最大熒光（F_m′）及穩(wěn)態(tài)熒光（F_s），各處理重復(fù)3次。葉綠素?zé)晒鈪?shù)中，PSⅡ的最大光化學(xué)效率（F_v/F_m）=（F_m-F_o）/F_m;實際光化學(xué)效率（Φ_PSⅡ）=（F_m′-F_s）/F_m′;光化學(xué)熒光猝滅系數(shù)（q_P）=（F_m′-F_s）/（F_m′-F_o′）;非光化學(xué)熒光猝滅系數(shù)（NPQ）=（F_m-F_m′）/F_m。

1.3.3 水勢及滲透壓的測定

在光照開始后6～8 h，溫度控制為28℃、濕度為75%條件下，用水勢儀測定每個處理的5張完全膨脹葉片的葉片水勢（Ψ_w）。

將新鮮收獲的葉片避開主脈打孔快速研磨放入離心管中，然后在4℃下以15 000 r/min離心 15 min，收集上清液，使用蒸氣壓滲透壓計測量葉液的滲透壓（L）。根據(jù)Vant Haff方程，將該值轉(zhuǎn)換為溶質(zhì)勢（Ψ_s）。Ψ_s=-L×（Mosmoles/kg）×2.58×10^-3，MPa;葉內(nèi)膨壓（Ψ_p）=（Ψ_w-Ψ_s）×0.753 6，MPa。3EAFA25E-20A4-4A9A-8E10-ABB1D401EFA7

1.3.4 無機(jī)離子測定

將0.50 g待測樣品溶于 5 mL 蒸餾水中，以2-苯基苯酚水合物為顯色化合物測定水提取物中的硝酸鹽（NO^-₃）濃度。將測定完干物質(zhì)的粉碎樣品用0.5%硝酸處理后，用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀測定樣品中的Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-含量;用原子吸收分光光度計測定樣品中的Na⁺、K⁺含量;根據(jù)鮑士旦的方法^[15]測定樣品銨（NH⁺₄）含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS 22.0在0.05顯著性水平上進(jìn)行單因素方差分析，采用Origin 2019 proC進(jìn)行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮形態(tài)對鹽脅迫下玉米干物質(zhì)累積的影響

由圖1-a可知，無論是地上部或根系中，且無論是否存在NaCl情況下，含有NH⁺₄和NO^-₃這2種氮形態(tài)處理的植株干質(zhì)量較高，施用硝酸鹽（NO^-₃）的處理植株干質(zhì)量最低，同一NaCl濃度下明顯低于其他氮素形態(tài)處理。就任一氮素形態(tài)處理而言，與0 mmol/L NaCl處理相比，添加 50 mmol/L NaCl顯著降低了地上部、根系的干質(zhì)量（P<0.05）;隨著NaCl濃度升高，其干質(zhì)量降低;在100 mmol/L NaCl脅迫程度下，地上部、根系干質(zhì)量均最低。由圖1-b可知，就各NaCl處理而言，根冠比皆呈0 mmol/L NaCl處理>50 mmol/L NaCl處理>100 mmol/L NaCl處理，其中50、100 mmol/L NaCl處理均顯著大于0 mmol/L NaCl處理，且在NO^-₃/NH⁺₄=100/0時，100 mmol/L NaCl處理顯著大于50 mmol/L NaCl處理。就氮素形態(tài)而言，以NO^-₃/NH⁺₄=100/0時根冠比值整體較高，但各處理根冠比波動較小。

2.2 不同氮形態(tài)對鹽脅迫下玉米葉片相關(guān)指標(biāo)的影響

由圖2-a可知，就氮素形態(tài)處理而言，以單施NH⁺₄（NO^-₃/NH⁺₄=0/100）處理的葉面積整體最高，2種氮素合施處理次之，單施NO^-₃處理最低。就NaCl濃度處理的數(shù)據(jù)來看，以0 mmol/L NaCl處理的葉面積最高，50 mmol/L NaCl處理次之，100 mmol/L NaCl處理最低。在0 mmol/L NaCl條件下，NO^-₃/NH⁺₄=0/100處理的葉面積最高（211.25 cm²），較其他3個氮素形態(tài)處理提高10.22%～22.71%，其中與NO^-₃/NH⁺₄=100/0處理差異顯著;而在50、100 mmol/L NaCl濃度中，各處理皆以100 mmol/L NaCl較小，但各氮素形態(tài)處理在50、100 mmol/L NaCl濃度間均無顯著差異。由圖2-b可知，各處理的SPAD值與葉面積趨勢趨于一致，僅NO^-₃/NH⁺₄=100/0氮素形態(tài)處理中50、100 mmol/L NaCl濃度處理間SPAD值差異不顯著。

由圖2-c可知，在NaCl濃度為50 mmol/L條件下，各氮素形態(tài)處理的葉片脯氨酸濃度均最低，在NaCl濃度為0、100 mmol/L條件下，單一NH⁺₄處理植株脯氨酸含量高于其他氮素形態(tài)處理;在高鹽度（100 mmol/L）下，單一NH⁺₄氮素處理植物葉片脯氨酸濃度比單一NO^-₃處理植物高4.88倍。此外，在NaCl濃度為0、50 mmol/L條件下，單一NO^-₃氮素處理植物葉片中可溶性糖的濃度最低;就NaCl濃度而言，各氮素形態(tài)處理的可溶性糖濃度表現(xiàn)為0 mmol/L NaCl處理<50 mmol/L NaCl處理< 100 mmol/L NaCl處理（圖2-d）。

2.3 不同氮形態(tài)對鹽脅迫下玉米葉片光合氣體交換參數(shù)的影響

由圖3-a可知，胞間CO₂濃度（C_i）中，就NaCl濃度而言，各氮素形態(tài)處理中的NaCl濃度均表現(xiàn)為0 mmol/L處理>50 mmol/L處理>100 mmol/L處理，在無NaCl條件下，以NO^-₃/NH⁺₄=70/30處理的C_i最高，NO^-₃/NH⁺₄=30/70處理次之，但各氮素比例處理間差異不顯著。而在50 mmol/L NaCl條件下，C_i以NO^-₃/NH⁺₄=70/30、0/100處理最高，兩者與NO^-₃/NH⁺₄=30/70處理顯著差異;在100 mmol/L NaCl條件下，各氮素形態(tài)處理差異不顯著。在凈光合速率（P_n）中，P_n與C_i規(guī)律基本趨于一致，但不同NaCl濃度的P_n值存在顯著差異，以0 mmol/L NaCl處理最高（圖3-b）。3EAFA25E-20A4-4A9A-8E10-ABB1D401EFA7

由圖3-c可知，氣孔導(dǎo)度（G_s）中，就氮素形態(tài)而言，從NO^-₃/NH⁺₄=100/0、70/30、30/70、0/100的數(shù)據(jù)來看，G_s基本隨NH⁺₄比例的增加而增加。在 0 mmol/L NaCl條件下，各處理G_s以NO^-₃/NH⁺₄=70/30處理最高;在50 mmol/L NaCl條件下，隨著NH⁺₄比例的增加，G_s呈明顯增加趨勢，以NO^-₃/NH⁺₄=0/100處理最高，顯著高于NO^-₃/NH⁺₄=100/0處理;在100 mmol/L NaCl條件下，隨著NH⁺₄比例的增加，G_s也整體呈增加趨勢，其中NO^-₃/NH⁺₄=0/100處理顯著大于其他氮素形態(tài)處理。各處理蒸騰速率（T_r）趨勢與G_s規(guī)律基本趨于一致（圖3-d）。

2.4 不同氮形態(tài)對鹽脅迫下玉米熒光參數(shù)的影響

由圖4可知，在氮素形態(tài)及脅迫復(fù)合處理下，各處理熒光參數(shù)間存在明顯差異。PSⅡ最大量子效率（F_v/F_m）、PSⅡ?qū)嶋H量子效率（Φ_PSⅡ）以及熒光猝滅光化學(xué)猝滅系數(shù)（q_P）分別反映PSⅡ的原初光能轉(zhuǎn)換效率、實際原初光能的捕獲效率以及反應(yīng)中心的開放與獲取程度^[16]。在圖4-a、圖4-b、圖4-c 中，F(xiàn)_v/F_m、Φ_PSⅡ、q_P的規(guī)律基本一致，即就同一氮素形態(tài)的試驗數(shù)據(jù)來看，隨著鹽濃度水平升高，上述3個指標(biāo)數(shù)值皆表現(xiàn)為顯著下降趨勢;就同一鹽濃度而言，其F_v/F_m、Φ_PSⅡ、q_P隨著NH⁺₄供給的增加整體表現(xiàn)為略微增加趨勢。非化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ）反映PSⅡ反應(yīng)中心吸收的光能無法用于光合電子傳遞，而以熱能形式損失掉的光能部分。試驗數(shù)據(jù)表明，就同一氮素形態(tài)而言，隨著鹽水平增加，NPQ顯著增加。就同一鹽水平而言，在 0 mmol/L NaCl處理中，4個氮素處理間均無顯著差異;50 mmol/L NaCl處理中，純NO^-₃處理的NPQ顯著高于純NH⁺₄處理;100 mmol/L NaCl處理中，純NH⁺₄處理顯著低于其他氮素形態(tài)處理。

2.5 不同氮形態(tài)對鹽脅迫下玉米葉片水分關(guān)系參數(shù)的影響

由圖5-a可知，在葉片水勢（Ψ_w）中，就NaCl濃度條件而言，隨著NaCl濃度越大，Ψ_w就越大;在NaCl濃度為0、50 mmol/L條件下，隨著NH⁺₄比例升高，其Ψ_w呈整體升高趨勢。僅從NaCl脅迫處理的數(shù)據(jù)來看，0、50 mmol/L NaCl條件下，各氮素比例處理之間的Ψ_w值均無顯著差異，在100 mmol/L NaCl條件下，以NO^-₃/NH⁺₄=70/30處理最高，顯著大于NO^-₃/NH⁺₄=100/0處理。

由圖5-b可知，在溶質(zhì)勢（Ψ_s）中，就NaCl濃度處理而言，隨著NaCl濃度提高，Ψ_s增加;就氮素形態(tài)而言，隨著NH⁺₄比例升高，其Ψ_s呈升高趨勢。就氮素形態(tài)數(shù)據(jù)來看，各氮素形態(tài)處理中，50、100 mmol/L NaCl處理間多無顯著差異，100 mmol/L NaCl處理均顯著高于0 mmol/L NaCl處理（NO^-₃/NH⁺₄=70/30氮素處理除外）。

由圖5-c可知，在葉片膨壓（Ψ_p）中，隨著NH⁺₄比例提高，各處理Ψ_p呈整體升高趨勢，但在不同NaCl濃度處理中，Ψ_p變化規(guī)律不明顯。在NO^-₃/NH⁺₄=100/0處理中，以0 mmol/L NaCl處理的Ψ_p最高，但與50、100 mmol/L NaCl處理未達(dá)顯著差異水平。在NO^-₃/NH⁺₄=70/30處理中，以 50 mmol/L NaCl處理最高，與0、100 mmol/L NaCl處理未達(dá)顯著差異水平。在NO^-₃/NH⁺₄=30/70處理中，以50 mmol/L NaCl處理最低，與0、100 mmol/L NaCl處理未達(dá)顯著差異水平。在NO^-₃/NH⁺₄=0/100氮素處理中，隨著NaCl濃度升高，Ψ_p增加，以100 mmol/L NaCl處理最大，顯著大于 0 mmol/L NaCl處理。3EAFA25E-20A4-4A9A-8E10-ABB1D401EFA7

由圖5-d可知，葉內(nèi)溫度中，各氮素比例處理差距較小，但就NaCl濃度處理的溫度來看，均以100 mmol/L NaCl處理最高，且在NO^-₃/NH⁺₄=100/0、70/30、30/70的氮素形態(tài)比例中，100 mmol/L NaCl處理均顯著大于0、50 mmol/L NaCl處理，而在NO^-₃/NH⁺₄=0/100時，各NaCl濃度處理均無顯著差異。

2.6 不同氮形態(tài)對鹽脅迫下玉米無機(jī)溶質(zhì)濃度的影響

由表1可知，盆栽結(jié)束時各處理葉片無機(jī)離子（Na⁺、K⁺、NH⁺₄、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、NO^-₃）濃度存在一定差異。Na⁺濃度對氮素形態(tài)和NaCl濃度皆表現(xiàn)出一定的相關(guān)性，NaCl的存在使葉片細(xì)胞液中Na⁺含量逐漸增加，但其積累水平也與各形態(tài)氮素比例有關(guān)，在50 mmol/L NaCl 和100 mmol/L NaCl下，與純NO^-₃處理相比，純NH⁺₄處理分別使葉片組織中Na⁺積累量減少了35.34%和80.96%。各處理K⁺濃度中，含較高NO^-₃比例的處理比含較高NH⁺₄處理具有更高的K⁺濃度，同時NaCl的存在降低了K⁺的吸收，在純NO^-₃培養(yǎng)條件下更是如此。在0 mmol/L NaCl條件下，當(dāng)營養(yǎng)液中NO^-₃比例降低時，K⁺/Na⁺下降，相反，在50、100 mmol/L NaCl條件下，K⁺/Na⁺則呈升高趨勢。在不同氮源處理下，Ca²⁺濃度均高于Mg²⁺，NaCl的存在使Ca²⁺濃度升高，Mg²⁺濃度降低。葉片NH⁺₄濃度隨供NH⁺₄比例的增加而增加，葉片NO^-₃濃度隨著NO^-₃比例的降低而降低，在單施NO^-₃的處理中，50 mmol/L NaCl使得葉片NO^-₃濃度增加了11.57%，相反，在100 mmol/L NaCl條件下，NH⁺₄濃度比沒有NaCl的處理提高了1.76倍。葉片中Cl^-含量與Na⁺含量規(guī)律相似，然而，在氮素形態(tài)中NH⁺₄的存在顯著減少了葉片中Cl^-的積累，且隨著NH⁺₄濃度增加，Cl^-含量越低。

3 討論與結(jié)論

植物對鹽的耐受性取決于植物種類、鹽脅迫強度、持續(xù)時間以及環(huán)境氮素形態(tài)和濃度^[17]。NO^-₃和NH⁺₄是大部分陸生植物主要氮素吸收的氮素形態(tài)，盡管植株吸收NO^-₃所耗的能量成本比其他氮形態(tài)更高，但一部分植物通常能很好地平衡吸收NO^-₃營養(yǎng)，且即便環(huán)境NO^-₃濃度比正常濃度高出幾倍，仍很少出現(xiàn)植物NO^-₃中毒^[18]。相比之下，即使環(huán)境中存在相對較低濃度的NH⁺₄也會誘發(fā)植物葉片壞死、生物膜降解以及滲透狀態(tài)紊亂^[19]。一些耐鹽植物可能同時耐NH⁺₄脅迫以至于在NH⁺₄下比在NO^-₃下生長得更好。本研究采用耐鹽性玉米品種德玉4號，其植株干物質(zhì)試驗數(shù)據(jù)表明，該耐鹽品種干物質(zhì)累積量在單一NH⁺₄供給下比單一NO^-₃氮素形態(tài)供應(yīng)下更高，且對地上部的生物量累積影響更大;隨著NaCl濃度升高，生物量累積顯著減少，在100 mmol/L NaCl濃度下，根冠比最大，葉面積及SPAD值最小。說明無論氮素形態(tài)如何，NaCl的存在都對玉米生長存在一定的抑制作用，且隨著NaCl濃度增加其抑制作用加劇，其中對地上部生長的抑制作用大于對根系生長的抑制作用，說明地上部對鹽度的直接敏感性更高。此外，本研究發(fā)現(xiàn)，氮供給形態(tài)中，NH⁺₄的存在可有效減輕植株的NaCl脅迫（如100 mmol/L）對葉片和根系生長帶來的不利影響。幾項研究報告顯示，單獨供給NH⁺₄的植物對鹽度的敏感性會明顯增加^[20]，但在本研究中，單一供給NH⁺₄的處理對NaCl的敏感度沒有體現(xiàn)出明顯變化，這可能是本研究對象為耐鹽植物的緣故。3EAFA25E-20A4-4A9A-8E10-ABB1D401EFA7

植物生長受許多生理和分子過程的調(diào)控，特別體現(xiàn)在對光合作用的影響。鹽脅迫對光合作用的影響很大程度上取決于氮素形態(tài)、植物種類以及脅迫強度^[21]。本研究發(fā)現(xiàn)，在無NaCl脅迫情況下，凈光合速率、胞間CO₂濃度等光合參數(shù)變化與氮的形態(tài)無關(guān)，而單一NH⁺₄處理的植株氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率較其他氮素形態(tài)處理更高，Gs和Tr的增加也意味著呼吸作用與凈同化作用之間更為協(xié)調(diào)^[22]。植物的絕大多數(shù)生物量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量來源于光合作用產(chǎn)生的碳水化合物^[23]，葉綠素?zé)晒鈪?shù)是體現(xiàn)光合作用速率及其生產(chǎn)力的重要表征，其變化取決于植物自身的生物學(xué)特性，同時也受外界環(huán)境因素所影響^{[17，24]}。本研究發(fā)現(xiàn)，各處理F_v/F_m、Φ_PSⅡ以及q_P的變化規(guī)律基本一致，即隨著鹽濃度水平升高，F(xiàn)_v/F_m、Φ_PSⅡ及q_P均表現(xiàn)為明顯的下降趨勢，同時隨著NH⁺₄供給比例的增加其參數(shù)總體表現(xiàn)為略微增加趨勢。各處理的非光化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ）規(guī)律則與F_v/F_m、Φ_PSⅡ、q_P相反。說明鹽脅迫可降低光合吸收效率，而供應(yīng)NH⁺₄可在一定程度上降低鹽脅迫帶來的不利影響。本研究中，無論氮素形態(tài)如何，在NaCl存在下，葉片水勢均顯著下降，在較高濃度NaCl（100 mmol/L）條件下其降幅進(jìn)一步加大。葉溫與植株水分狀況密切相關(guān)，試驗數(shù)據(jù)表明，鹽脅迫程度越高，葉內(nèi)溫度越高，且溶質(zhì)滲透勢（Ψ_s）、膨壓（Ψ_p）也呈下降趨勢，表明鹽脅迫下玉米難以維持細(xì)胞組織的水分。NaCl脅迫條件下，單一NH⁺₄供應(yīng)處理比單一NO^-₃供應(yīng)或混合供應(yīng)處理中下降更多。這表明面對鹽脅迫，單一NH⁺₄供應(yīng)處理下耐鹽玉米植株更加具備其他鹽生植物相同的策略，即降低細(xì)胞滲透勢、保持細(xì)胞膨壓^{[10，17，25]}。

盡管鈉（Na⁺）和氯（Cl^-）對大多數(shù)植物不是必需的，但對某些C4作物，例如甘蔗、玉米等卻是有益的，甚至是細(xì)胞代謝所必需^[26]，因為在土壤水勢較低時，這2種礦物質(zhì)在細(xì)胞液泡中積極積累，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透，以降低滲透勢和保持膨脹壓，從而吸引水分進(jìn)入細(xì)胞^[10]。然而，高濃度的Na⁺和Cl^-會對植物造成生理生化和分子干擾^[17]。本研究中，單一NH⁺₄形態(tài)供應(yīng)下的植株比單一NO^-₃的植株生長得更好，即使根系暴露在100 mmol/L NaCl中 60 d，其葉片Na⁺濃度也保持在相對較低的水平。這表明耐鹽性植物在單一NH⁺₄或NO^-₃環(huán)境對鹽濃度的生長策略不同，單一NH⁺₄供給的玉米Na⁺含量較低可能是由于根系通過非特異性陽離子通道運輸被占據(jù)從而降低對Na⁺的吸收^[27]。單一NO^-₃供應(yīng)的玉米Na⁺含量較高，可能是由于葉片累積Na⁺用以補償土壤溶液中鹽分造成的負(fù)水勢的結(jié)果^[17]。

環(huán)境鹽濃度對植物吸收NO^-₃的影響尚存在爭議，在某些C₄植物中，其植株在吸收Na⁺的同時能特異地促進(jìn)NO^-₃的吸收，這對植物的生長有積極作用^[28]。然而，在其他植物類型中，NaCl處理會影響植株對NO^-₃的攝取，即高濃度Cl^-會干擾根系吸收NO^-₃^[2，17]。本研究中，在NaCl處理（50、100 mmol/L）中，以NO^-₃為唯一氮源處理的植株葉片Cl^-積累增加，在100 mmol NaCl條件下葉片NO^-₃含量顯著降低，表現(xiàn)出明顯的缺氮癥狀，說明在根系吸收養(yǎng)分的過程中存在NO^-₃被Cl^-廣泛替代^[29]。Cl^-對NO^-₃的吸收抑制取決于植物種類和吸收介質(zhì)中NO^-₃和Cl^-的濃度，一般而言，鹽敏感植物中Cl^-和NO^-₃之間的競爭程度比耐鹽植物中表現(xiàn)得更突出^[10，17]。本研究中，100 mmol/L NaCl處理增加了以NO^-₃為唯一氮源的葉片NH⁺₄濃度;參照Hessini等的試驗結(jié)果^[30]，推測在根系養(yǎng)分吸收過程中NO^-₃被Cl^-取代從而導(dǎo)致缺乏硝轉(zhuǎn)運蛋白造成養(yǎng)分運輸受限是鹽脅迫抑制玉米植株生長發(fā)育的重要原因之一。3EAFA25E-20A4-4A9A-8E10-ABB1D401EFA7

對鹽脅迫誘導(dǎo)的抗氧化反應(yīng)是一種潛在的耐鹽機(jī)制，它可為單一NH⁺₄氮素供給的植物提供優(yōu)勢。植株組織NH⁺₄水平取決于酶代謝消耗[谷氨酸合成酶（GS）、管氨酸脫氫酶（GDH）]和增強酶活[硝酸還原酶（NR）、亞硝酸還原酶（Nir）氨基酸分解代謝]銨之間的平衡，在鹽脅迫條件下上述NH⁺₄代謝可能會發(fā)生重大改變^[30-31]。例如，在互花米中，超氧化物歧化酶（SOD）活性在單一NH⁺₄供給處理的植株比單一NO^-₃處理高出近3倍，這與單一NH⁺₄供給的植物發(fā)生電解質(zhì)泄漏、丙二醛（MDA）和過氧化氫（H₂O₂）濃度較低有關(guān)^[21]。一般而言，鹽脅迫會影響植物的養(yǎng)分有效性、運輸以及分配來干擾植物體內(nèi)的礦質(zhì)養(yǎng)分間的相互關(guān)系^[10，32]。本研究中，也觀察到NH⁺₄和Na⁺可能也存在根系吸收競爭，與單一供應(yīng)NO^-₃處理相比，100 mmol/L NaCl脅迫下，單一NH⁺₄供應(yīng)處理的K⁺/Na⁺增加，表明鹽脅迫下單一NH⁺₄供應(yīng)的植株根系可能并不存在NH⁺₄、Na⁺之間吸收位點競爭。有趣的是，本研究發(fā)現(xiàn)，在單一NH⁺₄供給的處理中，Ca²⁺在葉片中濃度同樣增加了，然而通過細(xì)胞轉(zhuǎn)運蛋白轉(zhuǎn)運的陽離子之間的競爭并不涉及Ca²⁺;由于Ca²⁺的本身是信號傳遞物質(zhì)，推測當(dāng)玉米植株受到脅迫時，Ca²⁺可能作為脅迫信號傳遞的次級信使^[33]，因此Ca²⁺增加。

綜上，本研究表明，隨著鹽脅迫程度的增加，對植物生長及生理代謝越不利。鹽脅迫下，較純NO^-₃處理相比，銨態(tài)氮（NH⁺₄）的存在對耐鹽玉米品種的生長發(fā)育存在一定的緩解作用，提高NH⁺₄供給水平可進(jìn)一步促進(jìn)植物干物質(zhì)累積、葉片發(fā)育、光合交換及調(diào)節(jié)細(xì)胞水合度。這意味著通過培育耐鹽性較高的作物品種和施用NH⁺₄肥料，對于開發(fā)利用中度鹽漬化土壤具有可行性。

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