不同施肥處理與保水劑互作對(duì)黃芪生理指標(biāo)的影響及干旱緩解評(píng)價(jià)

宿翠翠，王振龍，施志國(guó)*，鄧超超，高正睿，趙 璽，張 靖，柳 洋，魏玉杰

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究院，甘肅武威 733006；2.甘肅省特種藥源植物種質(zhì)創(chuàng)新與安全利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅武威 733006；3.武威市農(nóng)田土壤改良與耕地保育技術(shù)創(chuàng)新中心，甘肅武威 733006)

甘肅作為全國(guó)中藥材主產(chǎn)區(qū)之一，由于中藥材及其保健產(chǎn)品的需求不斷加大，黃芪等中藥材栽培面積大規(guī)模擴(kuò)大，黃芪種植區(qū)域已由原傳統(tǒng)道地產(chǎn)區(qū)隴西、渭源等地延伸至河西地區(qū)。前期依托國(guó)家中藥材產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系河西綜合試驗(yàn)站，開展了河西地區(qū)黃芪種植調(diào)查，發(fā)現(xiàn)河西地區(qū)全年降雨量少且時(shí)間分布不均勻，特別是黃芪苗期(5月初—6月底)降水較少，干旱脅迫較為嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重制約了該地區(qū)黃芪的產(chǎn)量和品質(zhì)。

目前，已有研究表明，施用有機(jī)肥可以增加作物的根長(zhǎng)、根重及地上部分生長(zhǎng)，提高土壤水分含量，改善土壤環(huán)境，促進(jìn)光合進(jìn)程；施用緩釋肥能顯著提高作物養(yǎng)分含量及肥料利用率，減量使用仍可提高作物產(chǎn)量；保水劑和氮肥交互可提升馬鈴薯產(chǎn)量、提高小麥根系活力、改善土壤理化性狀、提升土壤保肥保墑能力。該研究通過凹土棒有機(jī)肥配施緩釋尿素與保水劑互作，綜合評(píng)價(jià)不同施肥處理與保水劑互作對(duì)黃芪干旱的緩解效果，探究河西地區(qū)緩解黃芪干旱的最佳施肥方式，為黃芪高效經(jīng)濟(jì)綠色人工栽培提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料與方法

該試驗(yàn)供試材料為甘肅黃芪幼苗(長(zhǎng)約20 cm)，由渭源縣天成中藥材種植專業(yè)合作社提供。供試肥料：海瑞達(dá)保水劑，甘肅海瑞達(dá)生態(tài)環(huán)境科技有限公司生產(chǎn)；凹土棒有機(jī)肥(有機(jī)質(zhì)>45%，N+PO+KO>5%)，臨澤縣鼎豐源凹土高新技術(shù)開發(fā)有限公司生產(chǎn)；緩釋尿素(N含量≥44%)、尿素(N含量≥46%)、過磷酸鈣(PO含量≥16%)、硫酸鉀(KO含量≥40%)均為市售。

該試驗(yàn)在武威市涼州區(qū)黃羊鎮(zhèn)新鎮(zhèn)路甘肅省農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究院試驗(yàn)田內(nèi)進(jìn)行開展，采用露天開溝斜栽方式種植，行距50 cm，株距15 cm，溝深25 cm，采用滴灌灌溉，分別在播種后、苗期、現(xiàn)蕾期各灌水150 m/hm。前茬作物為大麥，播種前取0～20 cm土層土壤測(cè)得種植區(qū)域土壤全氮0.88 g/kg、有效磷0.05 g/kg、速效鉀0.30 g/kg、有機(jī)質(zhì)18.56 g/kg，pH為7.83。

試驗(yàn)采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主處理為保水劑，副處理為有機(jī)肥、緩釋尿素、普通尿素，設(shè)保水劑-有機(jī)肥-普通尿素(B+OM+N)、保水劑-有機(jī)肥-緩釋尿素(B+OM+HN)、保水劑-普通尿素(B+N)、有機(jī)肥-普通尿素(OM+N)、有機(jī)肥-緩釋尿素(OM+HN)和普通尿素(N)6個(gè)處理，以常規(guī)種植中施普通尿素和不施保水劑(N)為對(duì)照，每個(gè)處理4個(gè)重復(fù)。其中保水劑用量150 kg/hm，有機(jī)肥用量3 000 kg/hm，尿素用量326.09 kg/hm，緩釋尿素341 kg/hm，其中緩釋尿素(N≥44%)施氮量為普通尿素施N量的2/3；磷肥用過磷酸鈣，用量1 406.3 kg/hm，鉀肥用硫酸鉀，用量500 kg/hm，以上有機(jī)肥、40%的氮肥和磷鉀肥全部基施。剩余60%的氮肥分3次在苗期、現(xiàn)蕾期和花莢期分別追施。

在黃芪苗期和現(xiàn)蕾期，每個(gè)處理采集10株供試材料葉片，葉片經(jīng)液氮速凍后放入-80 ℃冰箱中保存，用于各生理指標(biāo)測(cè)定。

表型性狀指標(biāo)測(cè)定。對(duì)供試材料的株高、根長(zhǎng)、蘆頭直徑(黃芪蘆頭向下1 cm處的根直徑)、莖根比、地上地下生物量進(jìn)行測(cè)定。株高、根長(zhǎng)用卷尺進(jìn)行測(cè)量，蘆頭直徑用千分尺測(cè)定，生物量用烘干法測(cè)定，莖根比采用稱重法進(jìn)行。

抗旱機(jī)理指標(biāo)測(cè)定。取供試材料新鮮葉片測(cè)定葉綠素含量、葉綠素?zé)晒鈪?shù)、丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性糖以及葉片保護(hù)性酶超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)活性。其中，葉綠素含量用葉片SPAD計(jì)測(cè)定，葉綠素?zé)晒鈪?shù)用葉綠素?zé)晒獬上駜x測(cè)定，丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性含量、SOD、POD、CAT抗性酶活性用索萊寶生產(chǎn)試劑盒測(cè)定。以上比色均用紫外可見分光光度計(jì)。

采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法，單項(xiàng)評(píng)估各處理供試材料株高、根長(zhǎng)、莖根比、地上和地下干物質(zhì)積累量、葉綠素含量、/、可溶性糖、丙二醛含量、脯氨酸含量以及葉片保護(hù)性酶超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)活性等指標(biāo)，加權(quán)算術(shù)平均各指標(biāo)隸屬度，計(jì)算其綜合隸屬度。隸屬函數(shù)值公式如下：

(1)

式中，()為處理指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，為處理指標(biāo)性狀測(cè)定值，max和min分別為所有處理中第指標(biāo)的最大值和最小值。若某指標(biāo)與耐旱性呈負(fù)相關(guān)，則用反隸屬函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：

(2)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用WPS處理作圖，采用SPSS 21.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用Duncan法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

從圖1可以看出，B+OM+N處理下黃芪株高最高，對(duì)照N處理下黃芪株高最低，比B+OM+N處理低61.46%，表現(xiàn)差異顯著(<0.05)，B+N、B+OM+HN、OM+N和OM+HN處理間黃芪株高差異不顯著(>0.05)；根長(zhǎng)B+OM+N和B+OM+HN處理表現(xiàn)較長(zhǎng)，分別比對(duì)照N處理長(zhǎng)38.56%、42.19%，各處理間差異不顯著(>0.05)；蘆頭直徑B+OM+N處理表現(xiàn)最大，對(duì)照N處理表現(xiàn)最小，差異顯著(<0.05)，其他處理間無顯著差異(>0.05)。

注：不同小寫字母表示同一指標(biāo)不同處理間差異顯著(P<0.05)Note:Different lowercase letters indicate significant differences among different treatments for the same index (P<0.05)圖1 不同處理對(duì)黃芪現(xiàn)蕾期株高、根長(zhǎng)、蘆頭直徑的影響Fig.1 Effects of different treatments on plant height，root length and reed diameter in squaring stage of Astragalus membranaceus

從圖2可以看出，黃芪地上干物質(zhì)積累量B+OM+N處理表現(xiàn)最高，N處理表現(xiàn)最低，比B+OM+N處理低50.20%，呈顯著差異(<0.05)，其他處理間無顯著差異(>0.05)；地下干物質(zhì)積累量B+OM+HN表現(xiàn)最高，N處理表現(xiàn)最低，低42.11%，呈顯著差異(<0.05)，其他處理間無顯著差異(>0.05)；莖根比N處理表現(xiàn)最高，其次是OM+HN、B+OM+N、OM+N、B+N，B+OM+HN表現(xiàn)最低，比N處理低33.42%，差異顯著(<0.05)。

注：不同小寫字母表示同一指標(biāo)不同處理間差異顯著(P<0.05)Note:Different lowercase letters indicate significant differences among different treatments for the same index (P<0.05)圖2 不同處理對(duì)黃芪現(xiàn)蕾期地上、地下干物質(zhì)積累量和莖根比的影響Fig.2 Effect of different treatments on the above and underground dry matter accumulation and shoot-root ratio in squaring stage of Astragalus membranaceus

葉綠素含量。干旱環(huán)境下會(huì)抑制植物體合成葉綠素，隨著干旱程度的加深，抗旱能力越強(qiáng)的植物，葉綠素含量的變化幅度就會(huì)越小。對(duì)比苗期和現(xiàn)蕾期黃芪葉綠素含量(圖3)發(fā)現(xiàn)，2個(gè)時(shí)期施保水劑處理(B+N)比未施保水劑處理(N)黃芪葉綠素含量高，施有機(jī)肥(OM+N)比未施有機(jī)肥(N)黃芪葉綠素含量高。苗期施緩釋尿素(OM+HN)黃芪葉綠素含量與施普通尿素(OM+N)差異不明顯，現(xiàn)蕾期施緩釋尿素(OM+HN)處理表現(xiàn)略高，可能與緩釋尿素釋放的氮素的速度有關(guān)。保水劑、有機(jī)肥、緩釋尿素三者互作處理(B+OM+HN)黃芪葉綠素含量在苗期和現(xiàn)蕾期均表現(xiàn)顯著差異(<0.05)，分別比對(duì)照(N)高22.51%和29.24%。

注：不同小寫字母表示同一時(shí)期不同處理間差異顯著(P<0.05)Note:Different lowercase letters indicate significant differences among different treatments in the same period (P<0.05)圖3 不同處理對(duì)黃芪苗期和現(xiàn)蕾期葉綠素含量的影響Fig.3 Effects of different treatments on chlorophyll content in seedling stage and squaring stage of Astragalus membranaceus

熒光參數(shù)、、ETR、/、NPQ、。是初始熒光，是PSⅡ 反應(yīng)中心都處于開放狀態(tài)時(shí)的最小熒光，升高表示 PSⅡ 反應(yīng)中心受到傷害或不可逆失活；代表最大熒光，是暗適應(yīng)后執(zhí)行飽和脈沖當(dāng)PSⅡ 反應(yīng)中心都處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的最大熒光，降低是光抑制過程的重要特征。從圖4可以看出，苗期各處理的值無明顯變化，差異不顯著(>0.05)；現(xiàn)蕾期B+OM+HN、B+N、B+OM+N、OM+N、OM+HN處理間值差異不顯著(>0.05)，與對(duì)照(N)呈顯著差異(<0.05)，比N處理值低7.83%～45.60%。苗期和現(xiàn)蕾期B+OM+N、B+N、B+OM+HN、OM+HN處理間值無顯著差異(>0.05)，但顯著高于OM+N和N處理(<005)，苗期和現(xiàn)蕾期B+OM+HN處理分別比OM+N處理高40.20%和33.67%，分別比N處理高46.94%和43.12%。說明苗期和現(xiàn)蕾期OM+N和N處理的黃芪光合功能降低。

/反映植物的潛在最大光能轉(zhuǎn)換效率，是光抑制或各種環(huán)境脅迫對(duì)光合作用影響的重要指標(biāo)，/下降表示植物受到了逆境脅迫；ETR是光系統(tǒng) Ⅱ 的相對(duì)電子傳遞速率，可以一定程度反映植物潛在最大光合能力。從圖5可以看出，苗期其他處理的/值與對(duì)照處理(N)差異顯著(<0.05)，其他處理的/值比N 處理高10.16%～28.38%，其他處理的/值之間無顯著差異(>0.05)；現(xiàn)蕾期B+N和N處理的/值比B+OM+HN、B+OM+N、OM+N、OM+HN處理低4.80%～16.01%，其中B+OM+N和B+OM+HN處理與對(duì)照N處理差異顯著(<0.05)。苗期各處理間ETR值無顯著差異(>0.05);現(xiàn)蕾期N處理的ETR值比其他處理低9.34%～ 31.15%，與B+OM+N和B+OM+HN處理差異顯著(<0.05)。

注：不同小寫字母表示同一時(shí)期不同處理間差異顯著(P<0.05)Note:Different lowercase letters indicate significant differences among different treatments in the same period (P<0.05)圖4 不同處理對(duì)黃芪苗期和現(xiàn)蕾期Fo和Fm的影響Fig.4 Effects of different treatments on Fo and Fm in the seedling stage and squaring stage of Astragalus membranaceus

稱之為光化學(xué)淬滅，是由光合作用引起的熒光淬滅；NPQ稱之為非光化學(xué)淬滅，是由熱耗散引起的熒光淬滅。葉綠素?zé)晒猱a(chǎn)量的下降(淬滅)可以由光合作用的增加引起，也可以由熱耗散的增加引起。光化學(xué)淬滅反映植物光合活性的高低；非光化學(xué)淬滅反映植物耗散過剩光能為熱的能力，也就是光保護(hù)能力。從圖6可以看出，苗期各處理間黃芪的值無顯著差異(>0.05)；現(xiàn)蕾期B+OM+HN 和B+OM+N處理的值比B+N、OM+N、OM+HN、N處理的高，分別比N處理值高35.80%、18.20%，表現(xiàn)顯著差異(<0.05)，B+N、OM+N、OM+HN、N處理間值無顯著差異(>0.05)。苗期和現(xiàn)蕾期黃芪各處理間的NPQ值均無顯著差異(>0.05)，現(xiàn)蕾期黃芪NPQ值與苗期相比，降低幅度很大，說明現(xiàn)蕾期黃芪光合強(qiáng)度比苗期高。

注：不同小寫字母表示同一時(shí)期不同處理間差異顯著(P<0.05)Note：Different lowercase letters indicate significant differences among different treatments in the same period (P<0.05)圖5 不同處理對(duì)黃芪苗期和現(xiàn)蕾期Fv/Fm 和ETR的影響Fig.5 Effects of different treatments on Fv/Fm and ETR in the seedling stage and squaring stage of Astragalus membranaceus

注：不同小寫字母表示同一時(shí)期不同處理間差異顯著(P<0.05)Note：Different lowercase letters indicate significant differences among different treatments in the same period (P<0.05)圖6 不同處理對(duì)黃芪苗期和現(xiàn)蕾期qL和NPQ的影響Fig.6 Effects of different treatments on qL and NPQ in the seedling stage and budding stage of Astragalus membranaceus

注：不同小寫字母表示同一時(shí)期不同處理間差異顯著(P<0.05)Note:Different lowercase letters indicate significant differences among different treatments in the same period (P<0.05)圖7 不同處理對(duì)黃芪苗期和現(xiàn)蕾期過氧化氫酶活性的影響Fig.7 Effects of different treatments on CAT activity in the seedling stage and budding stage of Astragalus membranaceus

過氧化氫酶(CAT)活性。CAT是植物體內(nèi)主要的抗氧化酶之一，可以清除植物在逆境下或衰老時(shí)由于體內(nèi)活性氧代謝加強(qiáng)而累積的HO，其活性水平與植物的代謝強(qiáng)度及抗逆性密切相關(guān)。從圖7可以看出，苗期B+OM+HN處理的黃芪CAT活性較其他處理低，表現(xiàn)顯著差異(<0.05)；現(xiàn)蕾期黃芪CAT活性與對(duì)照N處理相比，B+OM+N、B+N、B+OM+HN、OM+N、OM+HN處理均表現(xiàn)顯著差異(<0.05)，分別比N處理CAT活性低64.82%、68.07%、72.47%、21.61%、59.66%。

可溶性糖含量。植物體內(nèi)可溶性糖不僅為植物的生長(zhǎng)發(fā)育提供能量和代謝，也是植物受干旱脅迫的重要調(diào)節(jié)因子。從圖8可以看出，苗期B+OM+N、B+N、B+OM+HN、OM+N處理的黃芪可溶性糖含量較對(duì)照N處理低20.36%～32.14%，表現(xiàn)顯著差異(<0.05)，OM+HN和N處理間無顯著差異(>0.05)；現(xiàn)蕾期B+OM+N處理的黃芪可溶性糖含量較其他處理低，表現(xiàn)顯著差異(<0.05)，其他處理間無顯著差異(>0.05)，說明苗期B+OM+N、B+N、B+OM+HN、OM+N均不同程度緩解黃芪干旱脅迫，現(xiàn)蕾期B+OM+N處理較有效緩解黃芪干旱脅迫，其他處理緩解效果不顯著。

丙二醛(MDA)含量。MDA含量是反映機(jī)體抗氧化潛在能力的重要參數(shù)，植物功能器官衰老或遭受逆境迫害，體內(nèi)自由基將作用于脂質(zhì)，膜脂發(fā)生過氧化作用產(chǎn)生大量MDA，具有細(xì)胞毒性，一定濃度損傷植物生物膜結(jié)構(gòu)，改變膜的通透性，是機(jī)體脂質(zhì)過氧化速率和強(qiáng)度的直接反映，也是組織過氧化損傷程度間接表現(xiàn)。從圖9可以看出，苗期各處理下的黃芪MDA含量無顯著差異(>0.05)。現(xiàn)蕾期B+OM+N、B+N、B+OM+HN、OM+N處理的黃芪MDA含量比N處理含量略微降低23.62%～25.60%，差異顯著(<0.05)，表現(xiàn)出對(duì)干旱脅迫的緩解；OM+HN處理與N處理無顯著差異(>0.05)。

注：不同小寫字母表示同一時(shí)期不同處理間差異顯著(P<0.05)Note:Different lowercase letters indicate significant differences among different treatments in the same period (P<0.05)圖8 不同處理對(duì)黃芪苗期和現(xiàn)蕾期可溶性糖含量的影響Fig.8 Effects of different treatments on soluble sugar content in the seedling stage and budding stage of Astragalus membranaceus

超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)活性。SOD和POD是截至目前學(xué)者發(fā)現(xiàn)可以專一清除超氧陰離子自由基(O·)和控制膜脂過氧化的非促活性酶，兩者協(xié)同可以防止氧自由基破壞細(xì)胞的組成、結(jié)構(gòu)和功能，保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷，并能預(yù)防治療由其引發(fā)的相關(guān)疾病的作用。從圖10可以看出，苗期和現(xiàn)蕾期各處理間的黃芪SOD活性表現(xiàn)顯著差異(<0.05)，B+OM+HN處理的黃芪SOD活性水平最低，N處理的最高，分別比B+OM+HN處理增加了3.29和3.02倍，2個(gè)時(shí)期B+N、OM+N和OM+HN處理的SOD活性水平也相對(duì)較高。苗期和現(xiàn)蕾期各處理黃芪POD活性水平均低于N處理，苗期POD活性以B+OM+HN處理表現(xiàn)最低，與N處理差異顯著(<005)，其他處理間均無顯著差異(>0.05)；現(xiàn)蕾期各處理POD活性均與N處理差異顯著(<0.05)，分別比N處理低1.61、1.22、1.94、1.18、0.70倍，其中B+OM+HN處理POD活性水平最低。

注：不同小寫字母表示同一時(shí)期不同處理間差異顯著(P<0.05)Note:Different lowercase letters indicate significant differences among different treatments in the same period (P<0.05)圖9 不同處理對(duì)黃芪苗期和現(xiàn)蕾期MDA含量的影響Fig.9 Effects of different treatments on MAD content in the seedling stage and budding stage of Astragalus membranaceus

脯氨酸含量。從圖11可以看出，苗期，B+OM+N和B+N處理黃芪脯氨酸含量高于N處理，其他處理低于N處理；現(xiàn)蕾期，各處理黃芪脯氨酸含量均不同程度低于N處理，表現(xiàn)顯著差異(<0.05)，各處理比N處理低11.34%～72.15%。2個(gè)時(shí)期均以B+OM+HN處理脯氨酸含量最低。

注：不同小寫字母表示同一時(shí)期不同處理間差異顯著(P<0.05)Note:Different lowercase letters indicate significant differences among different treatments in the same period (P<0.05)圖10 不同處理對(duì)黃芪苗期和現(xiàn)蕾期SOD、POD活性的影響Fig.10 Effects of different treatments on SOD and POD activity in the seedling stage and budding stage of Astragalus membranaceus

采用模糊隸屬函數(shù)法，根據(jù)公式(1)、(2)計(jì)算不同處理下的黃芪各指標(biāo)隸屬函數(shù)值，用綜合隸屬度作為評(píng)價(jià)不同處理對(duì)黃芪干旱的緩解效果，分析結(jié)果見表1。從表1 可以看出，不同處理的綜合隸屬度為0.15～0.84，根據(jù)綜合隸屬度大小對(duì)不同處理緩解黃芪干旱程度進(jìn)行排序，從大到小依次為B+OM+HN>B+OM+N>OM+N>B+N>OM+HN>N，耐旱性最強(qiáng)的處理綜合隸屬度比其他處理的平均值高1.11倍。

3 結(jié)論與討論

干旱是影響作物生長(zhǎng)的重要因素，干旱對(duì)作物產(chǎn)量的影響程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他非生物因素綜合引起的減產(chǎn)。宋利兵等對(duì)旱區(qū)夏玉米研究發(fā)現(xiàn)不同生育階段不同水分脅迫處理下夏玉米的生物量和產(chǎn)量不同，且均低于對(duì)照。呂文河等研究不同濃度的聚乙二醇(PEG-6000)對(duì)馬鈴薯試管苗處理的結(jié)果顯示，隨著PEG-6000濃度的不斷增大，馬鈴薯試管苗生長(zhǎng)受到不同程度的抑制，株高、莖粗、根長(zhǎng)等表型指標(biāo)呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。陳亮等研究發(fā)現(xiàn)對(duì)孕穗期水稻進(jìn)行干旱處理，其葉片光合速率和產(chǎn)量呈大幅度下降趨勢(shì)。河西地區(qū)全年降雨量少，特別是5—6月份，緩解苗期和現(xiàn)蕾期干旱是河西黃芪增產(chǎn)增質(zhì)的關(guān)鍵。通過觀測(cè)黃芪苗期和現(xiàn)蕾期表型形狀發(fā)現(xiàn)，與普通尿素對(duì)比，增施保水劑、有機(jī)肥、緩釋尿素會(huì)不同程度促進(jìn)黃芪生長(zhǎng)發(fā)育，有機(jī)肥與緩釋尿素互作(OM+HN)對(duì)黃芪生長(zhǎng)的促進(jìn)作用強(qiáng)于其與普通尿素互作(OM+N)，但增施保水劑后，促進(jìn)效果更加明顯，保水劑-有機(jī)肥-緩釋尿素互作(B+OM+HN)對(duì)黃芪根長(zhǎng)、地下干物質(zhì)積累量和莖根比促進(jìn)作用優(yōu)于其他處理，保水劑-有機(jī)肥-普通尿素(B+OM+N)對(duì)黃芪株高、地上干物質(zhì)積累量、蘆頭直徑促進(jìn)作用優(yōu)于其他處理。

注：不同小寫字母表示同一時(shí)期不同處理間差異顯著(P<0.05)Note:Different lowercase letters indicate significant differences among different treatments in the same period (P<0.05)圖11 不同處理對(duì)黃芪苗期和現(xiàn)蕾期脯氨酸含量的影響Fig.11 Effects of different treatments on proline content in the seedling stage and budding stage of Astragalus membranaceus

表1 不同處理黃芪性狀的隸屬函數(shù)值及綜合隸屬度

干旱脅迫會(huì)引起植物生理功能失常、細(xì)胞膜損壞、光合作用減弱、光能轉(zhuǎn)化效率降低、同化物產(chǎn)量降低等形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理變化。劉文瑜等對(duì)藜麥進(jìn)行干旱脅迫和復(fù)水研究，發(fā)現(xiàn)干旱脅迫可使藜麥幼苗葉片、、/顯著下降，NPQ顯著升高，MAD和產(chǎn)氧速率及抗氧化活性酶顯著提高，復(fù)水后各指標(biāo)恢復(fù)到干旱脅迫處理前水平。水分脅迫一定程度降低植株葉綠體光下質(zhì)子轉(zhuǎn)移，抑制光合電子傳遞速率，損傷和破壞葉片 PSⅡ的結(jié)構(gòu)與功能。史瑩瑩等研究發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫45 d后，報(bào)春苣苔、/、ETR顯著降低，NPQ先升高后降低，先降低后升高。前人也有研究顯示，中輕度水分脅迫下，/未發(fā)生明顯降低，沒有對(duì)光合機(jī)構(gòu)產(chǎn)生持久破壞。該研究發(fā)現(xiàn)，苗期有機(jī)肥、保水劑配施處理的黃芪相比于普通尿素處理，葉綠素含量升高，初始熒光()降低，最大熒光()升高，最大光能轉(zhuǎn)換效率(/)顯著升高，相對(duì)光合電子傳遞速率(ETR)和光化學(xué)淬滅系數(shù)()無顯著變化?，F(xiàn)蕾期各處理普通尿素處理相比，降低，、/升高，ETR升高，保水劑-有機(jī)肥-緩釋尿素互作(B+OM+HN)處理和保水劑-有機(jī)肥-普通尿素互作(B+OM+N)處理顯著高于普通尿素(N)處理，與前人研究結(jié)果較吻合。說明苗期和現(xiàn)蕾期普通尿素處理對(duì)黃芪PSⅡ 反映中心產(chǎn)生一定程度的破壞，光合功能降低，刺激了光破壞防御機(jī)制發(fā)揮作用。隨著苗期到現(xiàn)蕾期，保水劑對(duì)水分的團(tuán)聚，緩釋尿素N素的釋放，保水劑-有機(jī)肥-緩釋尿素互作緩解了環(huán)境迫害，光化學(xué)反應(yīng)速度加快。在整個(gè)苗期和現(xiàn)蕾期黃芪非光化學(xué)淬滅系數(shù)(NPQ)各處理間無顯著差異，PSⅡ 反映中心潛在熱耗散能力處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)，反而在現(xiàn)蕾期光化學(xué)反應(yīng)加強(qiáng)，升高的同時(shí)，NPQ呈大幅度降低，二者在一定程度呈相關(guān)，說明苗期和現(xiàn)蕾期黃芪生生長(zhǎng)過程中過剩光能積累較少，大多用于光化學(xué)反應(yīng)，熱耗散能力較弱。

干旱脅迫可以使植物的生長(zhǎng)發(fā)育受到不同程度的傷害，目前已經(jīng)證實(shí)植物體內(nèi)的活性氧與干旱引起植物的損傷之間有較大的關(guān)系。SOD、POD、CAT是植物活性氧代謝過程中的關(guān)鍵活性酶，有清除植物體內(nèi)因脅迫積累的活性氧，三者相互協(xié)同促使自由基穩(wěn)定在較低水平，對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)起到保護(hù)作用，此外植物自身還會(huì)產(chǎn)生大量可溶性糖、MDA、合成脯氨酸來緩解脅迫環(huán)境對(duì)自身的損傷，提高防御抵抗能力，其活性變化可以反映植物對(duì)環(huán)境脅迫的適應(yīng)能力。錢瑭璜等研究指出對(duì)園林地被植物控水后，葉片MDA、可溶性糖隨控水量加大而升高；肖涵等對(duì)3 種宿根花卉進(jìn)行盆栽水分脅迫處理后，隨著脅迫時(shí)間的增多，可溶性糖和可溶性蛋白含量呈先上升后下降的趨勢(shì)。田豐等研究表明，植株體內(nèi)游離脯氨酸含量與其抗旱性呈現(xiàn)顯著正相關(guān)。廖亮等研究發(fā)現(xiàn)干旱脅迫下桂花葉片SOD、POD、相對(duì)電導(dǎo)率、MAD、游離脯氨酸、可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著上升。該研究顯示，苗期除OM+HN處理，其余各處理的黃芪可溶性糖含量顯著低于對(duì)照(N)，現(xiàn)蕾期B+OM+N處理顯著低于對(duì)照；CAT、SOD、POD活性及游離脯氨酸含量在苗期和現(xiàn)蕾期各處理均比對(duì)照(N)低，不同程度表現(xiàn)出對(duì)干旱脅迫的緩解，以保水劑-有機(jī)肥-緩釋尿素(B+OM+HN)表現(xiàn)最為顯著。此結(jié)果與王銘涵等的研究結(jié)果在一致。黃芪MDA含量在苗期各處理間無顯著差異，現(xiàn)蕾期除OM+HN處理，其余各處理顯著低于對(duì)照(N)，可能是該試驗(yàn)環(huán)境對(duì)黃芪苗期的干旱脅迫程度并沒有引起細(xì)胞質(zhì)膜的破壞。

干旱脅迫對(duì)植株生長(zhǎng)發(fā)育的影響不單單是某一因素的表現(xiàn)，是一個(gè)受多種因素影響的復(fù)雜生理綜合狀態(tài)，是多種生理機(jī)能系統(tǒng)反映抵御逆境的過程，故需采用隸屬函數(shù)對(duì)各種特征因素進(jìn)行加權(quán)算數(shù)平均，計(jì)算綜合隸屬度。模糊隸屬函數(shù)法是廣大學(xué)者采用比較可靠準(zhǔn)確的一種綜合評(píng)估方法。該研究采用模糊隸屬函數(shù)法計(jì)算各處理黃芪株高、根長(zhǎng)、蘆頭直徑、地上地下干物質(zhì)積累量、莖根比、葉綠素含量、/、可溶性糖、MDA含量、脯氨酸含量以及CAT、SOD、POD綜合隸屬度，比較不同處理綜合隸屬度，發(fā)現(xiàn)保水劑-有機(jī)肥-緩釋尿素(B+OM+HN)互作處理對(duì)黃芪干旱緩解效果最佳。至于具體保水劑-有機(jī)肥-緩釋尿素配比多少、施多少量，還需要進(jìn)一步設(shè)置梯度試驗(yàn)進(jìn)行研究。