調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下烤煙生理特性的影響

彭 友，舒義鵬，葉征宇，徐益明，方 平，楊 宇

（貴州省煙草公司遵義市公司 習(xí)水分公司，貴州 習(xí)水 564600）

烤煙栽培中化學(xué)肥料的大量施用和不恰當(dāng)?shù)母鲗?dǎo)致了植煙土壤的鹽漬化[1]，部分省份植煙土壤的鹽漬化面積已經(jīng)達(dá)到總面積的10.23%，這對烤煙的生長發(fā)育和產(chǎn)量形成具有較大影響[2]。因此，通過外源物質(zhì)緩解烤煙鹽脅迫危害對生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉具有十分重要的實(shí)踐意義。調(diào)環(huán)酸鈣是目前生產(chǎn)中使用的一種新型植物生長調(diào)節(jié)劑，適宜的噴施濃度可以使作物莖稈粗壯，莖葉緊湊，抗逆性增強(qiáng)，對抵抗低溫、鹽脅迫具有重要作用，可以有效緩解逆境脅迫對烤煙的危害[3]。從大豆的相關(guān)研究來看，調(diào)環(huán)酸鈣通過提高植物葉片內(nèi)葉綠素含量增強(qiáng)光合能力，提高抗氧化酶活性和活性氧清除能力，從而有效緩解鹽脅迫對大豆的危害[4]；李瑤等[5]研究認(rèn)為，外源調(diào)環(huán)酸鈣可以顯著提高水稻根系活力，提高水稻植株可溶性蛋白和游離脯氨酸含量，降低活性氧產(chǎn)生速率，顯著促進(jìn)水稻生長；王才斌等[6]研究認(rèn)為，外源調(diào)環(huán)酸鈣可以顯著提高花生葉片內(nèi)葉綠素含量和抗氧化酶活性，但不會(huì)對根系活力產(chǎn)生顯著影響。從前人的相關(guān)研究來看，目前鮮見關(guān)于調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下烤煙生理特性影響的相關(guān)報(bào)道。筆者通過研究調(diào)環(huán)酸鈣對緩解烤煙鹽脅迫生理效應(yīng)的基本規(guī)律，以期為生產(chǎn)中科學(xué)合理施用調(diào)環(huán)酸鈣提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2021年4月至8月在貴州省習(xí)水縣煙草公司試驗(yàn)田防雨棚內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)地處東經(jīng)106°42′21″，北緯28°37′8″，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候。試驗(yàn)所選烤煙品種為‘云煙87’，土壤類型為黃壤。試驗(yàn)采取盆栽方式，所用栽植盆均帶托盤，栽植盆規(guī)格為30 cm×25 cm×30 cm（長×寬×高），盆栽土取自田間0～20 cm土壤，每盆裝土7 kg，土壤養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)25.43 g·kg-1，堿解氮61.57 mg·kg-1，P2O515.36 mg·kg-1，K2O 165.86 mg·kg-1，pH值6.88。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)處理，其中CK為對照，6 g·L-1NaCl+0 mg·L-1調(diào)環(huán)酸鈣，T1為6 g·L-1NaCl+55 mg·L-1調(diào)環(huán)酸鈣，T2為6 g·L-1NaCl+110 mg·L-1調(diào)環(huán)酸鈣，T3為6 g·L-1的NaCl+165 mg·L-1調(diào)環(huán)酸鈣。4月10日，挑選飽滿一致的種子，高錳酸鉀消毒后浸種24 h，然后播種于栽植盆中，每盆播種5株，出苗后長至2片針葉時(shí)進(jìn)行間苗，每盆剩余1株。4月20日，將栽植盆全部搬至防雨棚中，并用標(biāo)簽做好標(biāo)記。4月28日，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)，將配置好的NaCl溶液澆入栽植盆內(nèi)，每盆澆入1 500 mL，同時(shí)，栽植盆托盤收集滲出液后全部澆入栽植盆中。4月28日至5月1日，每天18:00用小噴壺按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)對烤煙噴施調(diào)環(huán)酸鈣，每次噴施量為80 mL·株-1，T1處理噴施等量的清水作為對照。烤煙生長過程中要防止發(fā)生干旱脅迫，每次澆水后都將盆拖內(nèi)的滲漏液澆入栽植盆中。每個(gè)處理15株，共計(jì)60株，栽植盆隨機(jī)排列。

1.3 測定項(xiàng)目

試驗(yàn)分別于6—9月每月1日取樣，每株摘取從上至下數(shù)第4片葉，每處理每次取樣3株烤煙，將煙葉帶回實(shí)驗(yàn)室后清洗干凈，然后測定各項(xiàng)生理指標(biāo)。其中葉綠素含量測定采用浸提法[7]，丙二醛（MDA）含量測定采用硫代巴比妥酸法[8]，游離脯氨酸含量測定采用茚三酮法[8]，可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍(lán)法[8]，可溶性糖含量測定采用蒽酮法[8]，超氧化物歧化酶（SOD）活性測定采用NBT還原法[8]。每個(gè)指標(biāo)測定3次，取平均值作為最終結(jié)果。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理與圖表制作使用Excel 2013版軟件，方差分析使用DPS 7.05版軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下烤煙葉片葉綠素含量的影響

由圖1可知，調(diào)環(huán)酸鈣提高了烤煙葉片內(nèi)的葉綠素含量，不同濃度處理對葉綠素含量的影響存在差異。6—9月，烤煙葉片內(nèi)葉綠素含量表現(xiàn)為隨著調(diào)環(huán)酸鈣濃度的增加而升高，其中T3處理為最高值，與對照相比分別提高了15.63%、20.08%、24.95%和29.45%，且差異顯著。T2與T3之間無顯著差異，這表明T2和T3均可以顯著提高烤煙葉片內(nèi)的葉綠素含量。6月和9月，T2與T1之間無顯著差異，7—8月，T2分別比T1提高了10.49%和6.36%，且差異顯著，這表明T2與T1相比，在這2個(gè)月份會(huì)顯著提高烤煙葉片內(nèi)的葉綠素含量。6—7月，T1與對照之間無顯著差異，8—9月T1顯著高于對照；9月T1、T2、T3之間無顯著差異，這表明在9月不同調(diào)環(huán)酸鈣濃度對葉綠素含量的影響處于同一水平。

圖1 調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下烤煙葉片葉綠素含量的影響

2.2 調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下烤煙MDA含量的影響

由圖2可知，烤煙葉片內(nèi)MDA含量表現(xiàn)為隨著脅迫持續(xù)時(shí)間延長表現(xiàn)出一直升高，在同一月份表現(xiàn)為隨著調(diào)環(huán)酸鈣濃度升高而降低。6—9月，T2處理MDA含量分別比對照降低了16.80%、19.74%、14.22%、8.51%，且差異顯著，這表明該濃度的調(diào)環(huán)酸鈣對降低鹽脅迫下烤煙MDA含量效果達(dá)到了顯著水平；T3與T2相比降低了烤煙MDA含量，但是2個(gè)處理之間無顯著差異，這表明調(diào)環(huán)酸鈣濃度從110 mg·L-1提高到165 mg·L-1并不會(huì)對鹽脅迫下烤煙MDA含量產(chǎn)生顯著影響。整個(gè)試驗(yàn)期間，T1與T2之間無顯著差異，T1與對照之間無顯著差異，這表明55mg·L-1的調(diào)環(huán)酸鈣不會(huì)顯著降低干旱脅迫下烤煙葉片中的MDA含量。9月，不同濃度的調(diào)環(huán)酸鈣對MDA含量的影響處于同一水平。

圖2 調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下烤煙MDA含量的影響

2.3 調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下烤煙游離脯氨酸含量的影響

由圖3可知，調(diào)環(huán)酸鈣提高了鹽脅迫下烤煙游離脯氨酸含量，不同處理在不同月份對游離脯氨酸含量的影響存在差異。6—8月，T2處理游離脯氨酸含量分別比對照提高了32.08%、43.03%、53.83%，且差異顯著，這表明該處理在這3個(gè)月份可以顯著提高鹽脅迫下烤煙游離脯氨酸含量；T2顯著高于T1，這表明調(diào)環(huán)酸鈣濃度從55 mg·L-1提高至110 mg·L-1會(huì)顯著提高烤煙葉片內(nèi)的游離脯氨酸含量；T3與T2之間無顯著差異，這表明在T2基礎(chǔ)上提高調(diào)環(huán)酸鈣濃度不會(huì)對游離脯氨酸含量產(chǎn)生顯著影響；6月、7月、9月T1與對照之間無顯著差異，8月T1顯著高于對照，這表明該處理僅在8月會(huì)顯著提高鹽脅迫下烤煙葉片內(nèi)的游離脯氨酸含量。

圖3 調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下烤煙游離脯氨酸含量的影響

2.4 調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下烤煙可溶性蛋白含量的影響

由圖4可知，整個(gè)試驗(yàn)期間，烤煙可溶性蛋白含量表現(xiàn)為持續(xù)升高，不同濃度的調(diào)環(huán)酸鈣對烤煙可溶性蛋白含量的影響不同。6—7月，T2與對照相比可溶性蛋白含量分別提高了22.39%、29.74%，且差異顯著；T3與T2之間無顯著差異，T2與T1之間無顯著差異，這表明調(diào)環(huán)酸鈣濃度從T1提高至T2在6—7月不會(huì)對烤煙可溶性蛋白含量產(chǎn)生顯著影響；8月，T2、T3之間無顯著差異，2個(gè)處理顯著高于對照和T1，T1與對照之間無顯著差異；9月，T1、T2、T3之間無顯著差異，這表明不同濃度的調(diào)環(huán)酸鈣對烤煙可溶性蛋白含量的影響在9月處于同一水平。T2、T3顯著高于對照，T1與對照之間無顯著差異，這表明55 mg·L-1的調(diào)環(huán)酸鈣不會(huì)對烤煙可溶性蛋白含量產(chǎn)生顯著影響。

圖4 調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下烤煙可溶性蛋白含量的影響

2.5 調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下烤煙可溶性糖含量的影響

由圖5可知，烤煙可溶性糖含量在整個(gè)試驗(yàn)期間表現(xiàn)為一直降低的變化，同一月份可溶性糖含量隨著調(diào)環(huán)酸鈣濃度的增加而升高。6—9月，T2與對照相比可溶性糖含量分別提高了26.42%、24.26%、41.35%和57.28%，且差異顯著，這表明該處理與對照相比，可以顯著提高烤煙可溶性糖含量；T2顯著高于T1，T3與T2之間無顯著差異，這表明調(diào)環(huán)酸鈣濃度從T1提高至T2對提高烤煙可溶性糖含量效果顯著，但濃度從T2提高至T3不會(huì)對可溶性糖含量產(chǎn)生顯著影響；T1與對照之間無顯著差異，這表明55 mg·L-1的調(diào)環(huán)酸鈣不會(huì)對烤煙可溶性糖含量產(chǎn)生顯著影響。

圖5 調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下烤煙可溶性糖含量的影響

2.6 調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下烤煙SOD活性的影響

由圖6可知，烤煙SOD活性表現(xiàn)為隨著調(diào)環(huán)酸鈣濃度的增加先升高后降低，其中T2處理在6—9月始終處于最高值，與對照相比，SOD活性分別提高了23.27%、21.83%、17.93%、30.60%，且差異顯著，這表明該處理與對照相比，可以顯著提高烤煙SOD活性。6—9月，T1顯著低于T2處理，T2與T3之間無顯著差異，這表明調(diào)環(huán)酸鈣濃度從T1提高至T2會(huì)顯著提高烤煙SOD活性，從T2提高至T4后SOD活性降低，但并未達(dá)到顯著水平。7—9月，T1顯著高于對照，這表明55 mg·L-1的調(diào)環(huán)酸鈣在這3個(gè)月份對提高SOD活性的作用達(dá)到了顯著水平。

圖6 調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下烤煙可溶性糖含量的影響

3 結(jié)論與討論

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的重要色素，其含量高低直接影響植物光合作用的進(jìn)行[9]。葉綠素含量提高有利于植物形成更多的光合產(chǎn)物，以促進(jìn)植物生長[10]，且可以有效緩解非生物脅迫對植物的危害。本研究結(jié)果表明，調(diào)環(huán)酸鈣提高了鹽脅迫下烤煙葉片內(nèi)的葉綠素含量，這與章世奎等[11]的研究結(jié)果相似，筆者分析認(rèn)為調(diào)環(huán)酸鈣可以抑制鹽脅迫下烤煙葉綠素分解，從而有利于烤煙葉綠素含量升高，緩解鹽脅迫對烤煙的危害。另外，9月份不同濃度的調(diào)環(huán)酸鈣對葉綠素含量的影響處于同一水平，這可能與該月份烤煙生長量顯著降低，葉片處于落黃期有關(guān)。

鹽脅迫會(huì)導(dǎo)致植物體內(nèi)積累大量的超氧基陰離子，從而導(dǎo)致膜脂過氧化引起MDA含量升高，影響植物正常代謝活動(dòng)的進(jìn)行[12]。調(diào)環(huán)酸鈣具有緩解作物鹽脅迫危害的作用，適宜濃度的調(diào)環(huán)酸鈣可以顯著降低逆境脅迫下烤煙葉片內(nèi)的MDA含量，降低鹽脅迫對膜系統(tǒng)的危害[3]。本研究結(jié)果中，T3處理顯著降低了鹽脅迫下烤煙葉片內(nèi)的MDA含量，這也說明110 mg·L-1的調(diào)環(huán)酸鈣可以有效緩解鹽脅迫對烤煙的危害。植物在鹽脅迫條件下會(huì)大量積累游離脯氨酸，從而提高細(xì)胞持水和清除活性氧能力，有利于緩解鹽脅迫對植物的危害[13]。調(diào)環(huán)酸鈣提高了鹽脅迫下烤煙葉片內(nèi)的游離脯氨酸含量，這有利于增強(qiáng)烤煙葉片持水能力，降低鹽脅迫對烤煙的危害。從不同濃度調(diào)環(huán)酸鈣處理比較來看，T3對提高游離脯氨酸含量效果顯著優(yōu)于T2，T4與T3相比效果不顯著。

可溶性蛋白是重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，鹽脅迫下植物體內(nèi)可溶性蛋白含量會(huì)升高，從而有效緩解鹽脅迫對植物的危害[14]。調(diào)環(huán)酸鈣可以防止鹽脅迫下植物體內(nèi)可溶性蛋白的分解，從而有效提高植物耐鹽能力[15]。本研究結(jié)果表明，調(diào)環(huán)酸鈣濃度在110～165 mg·L-1范圍內(nèi)顯著提高了烤煙葉片內(nèi)的可溶性蛋白含量，余明龍等[15]研究認(rèn)為這可能與調(diào)環(huán)酸鈣可以誘導(dǎo)鹽脅迫下可溶性蛋白的合成和減少分解來提高可溶性蛋白含量，以緩解鹽脅迫對烤煙的危害有關(guān)。

可溶性糖是對鹽脅迫較為敏感的小分子物質(zhì)，植物在鹽脅迫的早期主要通過提高可溶性糖含量來提高抗逆性，但隨著鹽脅迫持續(xù)時(shí)間的延長，可溶性糖含量常常表現(xiàn)出降低的變化[15]。本研究結(jié)果表明，110～165 mg·L-1的調(diào)環(huán)酸鈣顯著提高了鹽脅迫下烤煙葉片內(nèi)的可溶性糖含量，這與余明龍等[15]的研究結(jié)果相似，表明調(diào)環(huán)酸鈣可通過增加烤煙葉片內(nèi)可溶性糖含量來增強(qiáng)烤煙的耐鹽性。

SOD是植物體內(nèi)重要的抗氧化酶，其可以將多余的活性氧歧化為過氧化氫，降低活性氧對植物的危害[16]。適宜濃度的調(diào)環(huán)酸鈣可以顯著提高植物體內(nèi)SOD活性，但是過高濃度的調(diào)環(huán)酸鈣會(huì)降低植物體內(nèi)SOD活性[5]。本研究結(jié)果表明，110 mg·L-1的調(diào)環(huán)酸鈣處理SOD活性處于最高值，這表明該濃度對緩解烤煙鹽脅迫效果優(yōu)于55、165 mg·L-1處理。

綜上所述，110 mg·L-1的調(diào)環(huán)酸鈣可以顯著提高鹽脅迫下烤煙葉片內(nèi)葉綠素含量，顯著降低烤煙葉片MDA含量，并促進(jìn)鹽脅迫下烤煙葉片內(nèi)游離脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖積累，提高超氧化物歧化酶活性，有效緩解鹽脅迫對烤煙的危害。