基于TOPSIS法對嫁接提高黃瓜耐Ca（NO3）2脅迫的綜合評價

郭佩金 ，陳小玲 ，王智鈺 ，梁佳毅 ，王德亨 ，甄 愛 ,

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北設(shè)施園藝工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100；3.陜西省設(shè)施農(nóng)業(yè)工程中心，陜西 楊凌 712100）

我國是蔬菜生產(chǎn)、消費(fèi)大國，但因設(shè)施蔬菜生產(chǎn)缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，大量施用氮肥追求高產(chǎn)，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加且設(shè)施土壤次生鹽漬化日益嚴(yán)重[1]。硝酸鈣（Ca（NO3）2）作為一種主要氮肥化合物，其硝酸根（NO3-）是植物吸收利用最主要氮源，是造成設(shè)施土壤次生鹽漬化的主要鹽分陰離子，對植物造成滲透脅迫、離子拮抗、氧化損傷等多種脅迫傷害，減緩植株生長并對其造成鹽傷害[2-3]。黃瓜是我國蔬菜產(chǎn)業(yè)中栽培面積較大的瓜類作物，其根系淺，葉面大，根系吸收能力弱，為鹽敏感蔬菜。設(shè)施內(nèi)土壤鹽漬化嚴(yán)重制約黃瓜生長發(fā)育，導(dǎo)致黃瓜產(chǎn)量和商品性降低，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。所以，采取有效措施提高黃瓜耐鹽性，對解決設(shè)施黃瓜因土壤次生鹽漬化導(dǎo)致的生產(chǎn)受阻等問題具有重要指導(dǎo)意義。

研究表明，砧木嫁接是提高植株耐鹽性的簡單、快速且安全可行的措施[4-5]。鹽脅迫下砧木嫁接黃瓜通過更強(qiáng)的光化學(xué)猝滅和葉黃素循環(huán)能力，減輕光抑制程度，降低活性氧生成效率，通過維持Rubisco 活性保持光合系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時增強(qiáng)體內(nèi)抗氧化酶活性，降低鹽脅迫對植物造成的氧化傷害[6]。鹽脅迫下砧木嫁接植株體內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量也高于自根青椒幼苗植株，緩解鹽脅迫下植株體內(nèi)滲透失衡[7]。可見，嫁接提高植株耐鹽性的機(jī)制涉及上述多方面生理代謝，僅從單一生理角度開展研究對解析嫁接耐鹽機(jī)制均有局限性。因此，基于多指標(biāo)協(xié)同綜合評價嫁接植株的耐鹽性非常必要。層次分析法（Analytic hierarchy process，AHP）是一種主觀賦權(quán)法，但存在決策者對屬性的偏好以及賦權(quán)的主觀隨意性問題[8]?？陀^賦權(quán)法（Criteria importance though intercrieria correlation，CRITIC）是從實(shí)際數(shù)據(jù)出發(fā)，利用指標(biāo)值反映的客觀信息確定權(quán)重的一種方法，但卻忽視指標(biāo)間的實(shí)際輕重關(guān)系[9]。為避免賦權(quán)的主觀隨意性，提高權(quán)重科學(xué)性與合理性，通過博弈論的組合賦權(quán)法將AHP 法和CRITIC法兩個權(quán)重值進(jìn)行融合，再基于TOPSIS 法構(gòu)建評價體系，可實(shí)現(xiàn)對多指標(biāo)內(nèi)容的科學(xué)評價[10]。嫁接植株耐鹽性與其鹽脅迫下光合特性、抗氧化特性及滲透調(diào)節(jié)能力均密切相關(guān)。因此，采用多指標(biāo)協(xié)同綜合評判嫁接植株耐鹽性，為準(zhǔn)確篩選耐鹽性砧木和解析嫁接黃瓜耐鹽性機(jī)理提供理論依據(jù)。本研究以‘津春4號’黃瓜自嫁苗及其與南瓜‘強(qiáng)力士’和‘青藤臺木’砧木的嫁接苗為試材，基于多指標(biāo)協(xié)同對嫁接黃瓜耐鹽性進(jìn)行綜合評判，分析不同砧木嫁接黃瓜幼苗生長、光合熒光特性、抗氧化性和滲透調(diào)節(jié)能力等方面對鹽脅迫的響應(yīng)，以期獲得適于提高黃瓜耐鹽性的最適砧木，并為解釋砧木嫁接提高黃瓜耐鹽性機(jī)理、為設(shè)施黃瓜嫁接栽培高效生產(chǎn)提供理論和技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與處理

本試驗(yàn)于2021 年3～8 月在西北農(nóng)林科技大學(xué)揉谷試驗(yàn)基地進(jìn)行。以黃瓜（Cucumis sativusL.）品種‘津春4 號’為接穗，以南瓜（Cucurbita moschataDuch.）品種‘強(qiáng)力士’和‘青藤臺木’為砧木材料，黃瓜和南瓜種子分別購于天津科潤黃瓜研究所和山東壽禾種業(yè)有限公司。育苗基質(zhì)以草炭、蛭石和珍珠巖為主要成分，購于內(nèi)蒙古蒙肥生物科技有限公司。

采用50 孔穴盤育苗，于3 月11 日先播種黃瓜自嫁砧木種子，3月19日再播種南瓜砧木種子，待南瓜砧木出土后，于3月28日播種黃瓜接穗種子。待砧木第一片真葉剛剛展平且接穗子葉半展平時采用插接法進(jìn)行嫁接[11]，得到黃瓜自嫁苗（J/J）、強(qiáng)力士砧木嫁接苗（J/L）和青藤臺木砧木嫁接苗（J/T）。5 月 6 日待苗長至 2 葉 1 心時，將其移栽至 1 L 塑料花盆。花盆中填充草炭、蛭石和珍珠巖體積比為1∶1∶1，以1/2 日本山崎黃瓜專用配方營養(yǎng)液進(jìn)行澆灌，每3 d 一次，每次150 mL。嫁接苗長至5 葉1 心時，對其進(jìn)行 0 和 80 mmol·L-1Ca（NO3）2鹽處理，為防止鹽激，前一天下午先將一半的Ca（NO3）2用量溶于營養(yǎng)液中進(jìn)行鹽處理，一天后增加至 80 mmol·L-1，每 5 d 進(jìn)行一次鹽處理，共 3 次，對照為營養(yǎng)液，每次鹽處理前一天先用清水沖洗基質(zhì)，以保持鹽處理濃度穩(wěn)定。本試驗(yàn)共6 個處理，即：黃瓜自嫁苗+0 mmol·L-1Ca（NO3）（2J/J-0 mmol·L-1），強(qiáng)力士砧木嫁接苗+0 mmol·L-1Ca（NO3）（2J/L-0 mmol·L-1），青藤臺木砧木嫁接苗+0 mmol·L-1Ca（NO3）（2J/T-0 mmol·L-1），黃瓜自嫁苗+80 mmol·L-1Ca（NO3）（2J/J-80 mmol·L-1），強(qiáng)力士砧木嫁接苗+80 mmol·L-1Ca（NO3）（2J/L-80 mmol·L-1），青藤臺木砧木嫁接苗+80 mmol·L-1Ca（NO3）（2J/T-80 mmol·L-1），每個處理3次重復(fù)，每個重復(fù)36株植株，所有處理采取完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。以處理當(dāng)天記為0 d，于處理14 d 測定光合熒光數(shù)據(jù)并取樣冷凍保存。

1.2 測定方法

1.2.1 生長參數(shù)測定

使用 Imagery Scan Screen（Epson perfect V700 Photo，Indonesia）掃描根系，采用WinRHIZO Pro 2012a軟件分析圖像，測量總根長、根表面積；蒸餾水沖凈植株，擦干表面水分，之后將材料置于105 ℃烘箱殺青15 min，再轉(zhuǎn)至70 ℃下烘干至恒重，稱取干重；狀苗指數(shù)計(jì)算公式為：狀苗指數(shù)=（莖粗/株高+地下干重/地上干重）×全株干重。

1.2.2 光合熒光參數(shù)測定

光合參數(shù)測定于處理開始第14 天上午9：00～11:00，選取各處理黃瓜植株生長點(diǎn)下第3 片完全展開功能葉片，Li-6800 光合儀測定該時期葉片凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）；熒光參數(shù)測定采用Li-6800 光合儀于處理開始第14 天夜晚，待生長點(diǎn)下第3 片完全展開葉充分暗適應(yīng)，以Li-6800光合儀測定PSII最大光化學(xué)量子效率[Fv/Fm=（Fm-Fo）/Fm]，之后于第2 天上午使其對應(yīng)葉片在自然光下充分適應(yīng)1 h，測定其PSII 有效光化學(xué)量子效率 [Fv'/Fm'=（Fm'-Fo'）/Fm']、非光化學(xué)淬 滅 系 數(shù)[NPQ=（Fm-Fm'）/Fm']，其中 Fo、Fm 分別為初始熒光和最大熒光，F(xiàn)o'、Fm'分別為光下最小熒光、光下最大熒光。

1.2.3 抗氧化指標(biāo)測定

本試驗(yàn)分別測定地上部與地下部指標(biāo)含量，通過計(jì)算得出全株含量，全株含量=（地上部指標(biāo)含量×地上部鮮重+地下部指標(biāo)含量×地下部鮮重）/（地上部鮮重+地下部鮮重）。其中超氧化物歧化酶（SOD）活性測定采用氮藍(lán)四唑（NBT）光化還原法；過氧化物酶（POD）活性測定采用愈創(chuàng)木酚法；過氧化氫酶（CAT）活性測定采用紫外吸收法；丙二醛（MDA）含量測定采用硫代巴比妥酸法[12]。

1.2.4 滲透調(diào)節(jié)指標(biāo)測定

全株含量計(jì)算方法與1.2.3 相同，指標(biāo)測定參照李合生方法測定脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量，脯氨酸含量以μg·g-1FW表示，其他兩者則均以mg·g-1FW表示[13]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

利用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS 20.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，采用Duncan 新復(fù)極差法作多重比較（α=0.05），以Microsoft Excel 2016 軟件制圖。采用Pearson 相關(guān)分析法分析 Ca（NO3）2鹽處理下黃瓜生長與其他參數(shù)之間相關(guān)性，使用OriginPro 2021 繪圖。采用Yaaph軟件繪制黃瓜綜合分析層次模型并分析各指標(biāo)權(quán)重。采用Microsoft Excel 2016軟件按照TOPSIS法計(jì)算綜合評價數(shù)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同砧木嫁接對Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗生長的影響

由圖1可知，正常栽培條件下，強(qiáng)力士和青藤臺木砧木嫁接苗（J/L和J/T）生長狀況均優(yōu)于黃瓜自嫁苗（J/J）。然而，80 mmol·L-1Ca（NO3）2處理顯著抑制黃瓜幼苗生長，但與自嫁苗相比，兩種南瓜砧木嫁接苗生長受鹽抑制程度較輕。

圖1 Ca（NO3）2脅迫下嫁接黃瓜幼苗生長與根系形態(tài)Fig.1 Plant growth and root morphology of grafted cucumber seedlings under Ca(NO3)2 stress

由表1可知，正常栽培條件下與J/J 植株相比，地上部干重、地下部干重、根長、根表面積及壯苗指數(shù)J/L 植株分別增加60.61%、86.71%、51.06%、36.86%和63.71%，J/T 植株分別增加31.30%、34.03%、36.18%、6.82%和23.49%。Ca（NO3）2脅迫處理后，各嫁接組合植株生長指標(biāo)均下降，其中J/J植株受鹽抑制較為嚴(yán)重，以上所述各項(xiàng)指標(biāo)分別較非鹽處理植株下降31.27%、11.42%、24.91%、17.56%和16.96%，但鹽處理下砧木嫁接苗各項(xiàng)生長指標(biāo)仍高于黃瓜自嫁苗，其中J/L較J/J植株分別提高36.45%、42.42%、75.86%、34.48%和38.96%，J/T 較J/J 植株分別提高42.47%、36.36%、70.68%、19.65%和31.16%。相對而言，J/L 植株生長狀況最優(yōu)。

表1 砧木嫁接對Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗生長的影響Table 1 Effects of rootstock grafting on the growth of cucumber seedlings under Ca(NO3)2 stress

2.2 不同砧木嫁接對Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗光合熒光特性的影響

由圖2可知，正常栽培條件下，J/L和J/T植株葉片Pn、Gs和Fv'/Fm'均高于J/J植株。與非鹽處理相比，Ca（NO3）2鹽處理后各嫁接組合植株葉片中 Pn、Gs、Fv/Fm 及 Fv'/Fm'均降低，且 NPQ 顯著增加，其中，J/J 植株上述參數(shù)分別降低76.65%、72.22%、2.83%和4.28%，NPQ增加23.79%。但Ca（NO3）2鹽處理下 J/L 和 J/T 植株光合熒光特性較 J/J植株受鹽抑制較輕，其中J/L植株P(guān)n、Gs、NPQ和Fv'/Fm'較J/J 植株分別提高109.37%、176.87%、10.34%和4.54%，J/T 較J/J 植株提高79.42%、29.67%、20.76%和2.64%。

圖2 Ca（NO3）2脅迫下嫁接黃瓜幼苗光合和熒光參數(shù)變化Fig.2 Changes of photosynthetic and chlorophyll fluorescence parameters of grafted cucumber seedlings under Ca(NO3)2 stress

2.3 不同砧木嫁接對Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗抗氧化能力的影響

由圖3所示，正常栽培條件下，各嫁接組合植株體內(nèi)膜傷害物質(zhì)MDA 含量及抗氧化保護(hù)酶SOD、POD 和 CAT 活性均無顯著差異（除 J/L 植株P(guān)OD 活性高于J/J 植株外）。Ca（NO3）2處理后，J/J植株中MDA 含量顯著升高，較非鹽處理植株增加33.67%，而J/L與J/T植株葉片中MDA含量僅分別增加8.72%和19.97%。另外，Ca（NO3）2處理下，各嫁接組合植株中SOD和POD酶活性均升高，但J/T植株中SOD 和POD 酶活性較J/J 植株分別提高13.86%和21.52%，J/L 植株P(guān)OD 酶活性較J/J 植株提高57.06%。各嫁接組合植株中CAT酶活性無顯著變化。

圖3 Ca（NO3）2脅迫下嫁接黃瓜幼苗抗氧化能力變化Fig.3 Changes of antioxidant capacity of grafted cucumber seedlings under Ca(NO3)2 stress

2.4 不同砧木嫁接對Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗滲透調(diào)節(jié)能力的影響

由圖4所示，正常栽培條件下，各嫁接組合植株中滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量無顯著差異。Ca（NO3）2脅迫處理下，各嫁接組合植株中滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量均增加，但砧木嫁接植株中該指標(biāo)含量顯著高于自嫁接植株。與 J/J 植株相比，Ca（NO3）2脅迫處理下J/L 植株中脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量分別提高75.03%、15.13%和36.01%，J/T植株中上述指標(biāo)含量分別提高34.95%、6.28%和73.81%。

圖4 Ca（NO3）2脅迫下嫁接黃瓜幼苗中滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)變化Fig.4 Changes of osmoregulation substances in grafted cucumber seedlings under Ca(NO3)2 stress

2.5 Ca（NO3）2脅迫下嫁接黃瓜幼苗生長與生理參數(shù)之間相關(guān)性分析

由圖5可知，嫁接黃瓜幼苗壯苗指數(shù)、地上部干重、地下部干重、根長和根表面積均兩兩呈顯著正相關(guān)關(guān)系，且均與Fv'/Fm'呈正相關(guān)（除根長外）。其中，根長與MDA含量呈顯著負(fù)相關(guān)；地上部干重與Pn呈顯著正相關(guān)；Pn與GS、Fv/Fm和Fv'/Fm'均呈顯著正相關(guān)；GS 與Fv'/Fm'呈顯著正相關(guān)。此外，NPQ與SOD活性、POD活性、脯氨酸含量、可溶性糖含量及可溶性蛋白含量均呈正相關(guān)；SOD活性與可溶性蛋白含量之間存在正相關(guān)，而POD、脯氨酸含量和可溶性糖含量兩兩之間存在正相關(guān)。

圖5 Ca（NO3）2脅迫下嫁接黃瓜幼苗生長與生理參數(shù)之間相關(guān)性Fig.5 Correlation coefficients between growth robustness of different grafted cucumbers and other parameters under Ca(NO3)2 stress

2.6 基于多指標(biāo)協(xié)同嫁接黃瓜耐鹽性綜合評價

2.6.1 綜合評價層次模型

運(yùn)用Yaaph 軟件建立黃瓜耐鹽綜合評價層次模型（見圖6），將綜合耐鹽能力目標(biāo)層（C）分為生長情況指標(biāo)（C1）和光合、葉綠素?zé)晒鈪?shù)指標(biāo)（C2）、抗氧化能力指標(biāo)（C3）和滲透調(diào)節(jié)能力指標(biāo)（C4）4個準(zhǔn)則層，生長情況選擇壯苗指數(shù)（C11）、地上部干重（C12）、地下部干重（C13）、根長（C14）和根表面積（C15）5個指標(biāo)層；光合能力選擇凈光合速率（C21）、氣孔導(dǎo)度（C22）、非光化學(xué)猝滅系數(shù)（C23）、PSII最大光化學(xué)量子效率（C24）和PSII有效光化學(xué)量子效率（C25）5個指標(biāo)層；抗氧化能力選擇過氧化氫酶活性（C31）、超氧化物歧化酶活性（C32）、過氧化物酶活性（C33）和丙二醛含量（C34）4個指標(biāo)層；滲透調(diào)節(jié)能力選擇脯氨酸含量（C41）、可溶性糖含量（C42）和可溶性蛋白含量（C43）3個指標(biāo)層。

圖6 嫁接黃瓜幼苗綜合耐鹽性指標(biāo)層次模型Fig.6 Hierarchical model of comprehensive salt tolerance index of grafted cucumber seedlings

2.6.2 指標(biāo)權(quán)重

①基于AHP法確定權(quán)重

評估層次結(jié)構(gòu)構(gòu)建后，運(yùn)用比例標(biāo)度法建立判斷矩陣，并檢驗(yàn)矩陣一致性，綜合耐鹽指標(biāo)、生長指標(biāo)、光合指標(biāo)、抗氧化指標(biāo)和滲透指標(biāo)判斷矩陣分別為：

綜合耐鹽指標(biāo)、生長指標(biāo)、光合指標(biāo)、抗氧化指標(biāo)和滲透指標(biāo)一致性檢驗(yàn)系數(shù)CR均小于0.10，一致性檢驗(yàn)結(jié)果較好，所建立的判斷矩陣具有可靠性和合理性（見表2，表中λmax 為最大特征值）。由表2可知，黃瓜幼苗各單一指標(biāo)權(quán)重由大到小排序?yàn)閴衙缰笖?shù)、凈光合速率、地上部干重、地下部干重、氣孔導(dǎo)度、脯氨酸含量、抗氧化酶活性（超氧化物歧化酶、過氧化物酶和過氧化氫酶）、葉綠素?zé)晒鈪?shù)值（非光化學(xué)猝滅系數(shù)、PSII 最大光化學(xué)量子效率、PSII 有效光化學(xué)量子效率）、根表面積、總根長、可溶性糖含量、MDA 含量、可溶性蛋白含量。

表2 AHP 層次分析法計(jì)算權(quán)重結(jié)果Table 2 AHP analytic hierarchy process calculation weight results

②采用CRITIC法確定權(quán)重

采用CRITIC 權(quán)重法[14]計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重由大到小排序?yàn)榭扇苄蕴呛浚?.091）、PSII 最大光化學(xué)量子效率（0.084）、非光化學(xué)猝滅系數(shù)（0.073）、過氧化氫酶活性（0.072）、脯氨酸含量（0.071）、凈光合速率（0.066）、過氧化物酶活性（0.066）、氣孔導(dǎo)度（0.0602）、超氧化物歧化酶活性（0.056）、可溶性蛋白含量（0.055）、PSII 有效光化學(xué)量子效率（0.049）、地上部干重（0.045）、地下部干重（0.041）、丙二醛含量（0.041）、根表面積（0.041）、壯苗指數(shù)（0.0408）、根長（0.038）。

③基于博弈論的組合賦權(quán)法確定各指標(biāo)最終權(quán)重為提高權(quán)重賦權(quán)值可靠性和科學(xué)性，通過AHP 主觀賦權(quán)法與CRITIC 客觀賦權(quán)法，基于博弈論的組合賦權(quán)法可將AHP 法和CRITIC 法權(quán)重結(jié)合，獲得均衡的單一指標(biāo)權(quán)重[10]。采用基于博弈論的組合賦權(quán)法確定各指標(biāo)最終權(quán)重由大到小排序?yàn)閴衙缰笖?shù)（0.173）、凈光合速率（0.1509）、地上部干重（0.1052）、氣孔導(dǎo)度（0.063）、地下部干重（0.0611）、脯氨酸含量（0.0523）、過氧化氫酶活性（0.0477）、過氧化物酶活性（0.0465）、超氧化物歧化酶活性（0.0445）、PSII 最大光化學(xué)量子效率（0.0431）、非光化學(xué)猝滅系數(shù)（0.0410）、PSII有效光化學(xué)量子效率（0.0363）、可溶性糖含量（0.0340）、根表面積（0.0337）、根長（0.0267）、可溶性蛋白含量（0.0210）、丙二醛含量（0.0193）。

④基于TOPSIS分析法嫁接黃瓜耐鹽綜合評價

基于組合賦權(quán)的TOPSIS 綜合模型評價[15]，采用向量歸一化法對黃瓜耐鹽指標(biāo)測定值進(jìn)行無量綱化，采用TOPSIS法形成加權(quán)判斷矩陣，計(jì)算評判指標(biāo)的理想解和貼合度Ci。由表3可知，80 mmol·L-1Ca（NO3）2脅迫條件下各嫁接組合植株綜合耐鹽性較正常栽培均下降，其中J/L 植株綜合耐鹽性評價最高，J/T植株次之，J/J植株評價最低，表現(xiàn)最差。

表3 基于TOPSIS法確定的各處理嫁接黃瓜幼苗綜合耐鹽性排序Table 3 Ranking of comprehensive salt tolerance of grafted cucumber seedlings in different treatments based on TOPSIS

3 討 論

Ca（NO3）2是設(shè)施鹽漬化土壤主要成分和引起設(shè)施作物生長發(fā)育障礙主要原因之一，過量Ca（NO3）2積累會對植物造成滲透膜損傷、營養(yǎng)失衡、氧化損傷等多種脅迫傷害，抑制植株生長[3]。本研究也發(fā)現(xiàn)，Ca（NO3）2脅迫下自嫁接黃瓜幼苗地上部干重、地下部干重、壯苗指數(shù)、根長和根表面積顯著降低，表明80 mmol·L-1Ca（NO3）2脅迫嚴(yán)重抑制黃瓜幼苗生長。然而，兩種砧木嫁接黃瓜幼苗生長和根系形態(tài)受鹽脅迫抑制較輕，在非鹽條件下顯著優(yōu)于自嫁苗，其中強(qiáng)力士砧木嫁接苗生長表現(xiàn)最佳，表明耐鹽砧木嫁接可有效緩解鹽脅迫對黃瓜幼苗生長造成的傷害，與韓靜等[16]和孫小妹等[17]研究結(jié)果一致。本研究相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)根長和根表面積與壯苗指數(shù)、地上部干重、地下部干重均兩兩呈顯著正相關(guān)，表明Ca（NO3）2脅迫下砧木根系特性在嫁接緩解植株生長受鹽抑制作用中發(fā)揮決定性作用[5]。

光合作用是植物生長發(fā)育物質(zhì)和能量來源，對植物生長發(fā)育具有重要意義。鹽脅迫導(dǎo)致葉綠體膜受損，葉綠素含量降低，光捕獲減少，影響光合同化物產(chǎn)生[18]。本研究也發(fā)現(xiàn)Ca（NO3）2處理下黃瓜幼苗Pn和Gs與非鹽處理相比均顯著降低，但砧木嫁接苗比自嫁苗具有較高Pn，表明砧木嫁接可緩解鹽脅迫對黃瓜幼苗光合性能的損害，與Orosco-Alcalá等研究結(jié)果一致[19]?？赡苁且?yàn)檎枘炯藿涌蓽p輕鹽脅迫對黃瓜光合系統(tǒng)及光合能力的損害，有效提高黃瓜幼苗耐鹽性，促進(jìn)植株在鹽脅迫下生長[5]。趙秀婷等研究證實(shí)此觀點(diǎn)[20]。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)地上部干重與Pn 呈顯著正相關(guān)。另外，葉綠素?zé)晒鈪?shù)也是判斷逆境環(huán)境對光合機(jī)構(gòu)傷害的有效探針[21]。本研究結(jié)果顯示，Ca（NO3）2脅迫下各嫁接組合植株Fv/Fm和Fv'/Fm'與非鹽處理均顯著降低，NPQ 值均增加，表明植株P(guān)SII 受到嚴(yán)重鹽脅迫傷害，可能是其光合作用下降的重要原因。然而，強(qiáng)力砧木嫁接植株的NPQ 和Fv'/Fm'均高于自嫁植株，說明強(qiáng)力士砧木嫁接緩解Ca（NO3）2脅迫對黃瓜幼苗PSII的損害。NPQ反映植物通過非光化學(xué)熱耗散引起的熒光淬滅，是植物耗散過剩光能，進(jìn)行光保護(hù)的能力[22]。本試驗(yàn)中Ca（NO3）2脅迫下兩種砧木嫁接苗較高的NPQ 可能是其光合能力受鹽脅迫損傷較輕的重要原因，因?yàn)檎枘炯藿用缈捎行宄ぐl(fā)能，提高植株熱耗散光保護(hù)能力[23]。相關(guān)性分析顯示，Pn 與GS、Fv/Fm和Fv'/Fm'均呈顯著正相關(guān)，GS與Fv'/Fm'呈顯著正相關(guān)，地上部干重與Pn、GS和Fv'/Fm'也呈正相關(guān)，進(jìn)一步證實(shí)嫁接黃瓜幼苗在鹽脅迫下生長狀況與其較優(yōu)的光合能力和葉綠素?zé)晒馓匦韵嚓P(guān)。

研究表明，逆境脅迫破壞以抗氧化酶為主導(dǎo)的細(xì)胞保護(hù)系統(tǒng)，導(dǎo)致膜脂過氧化增加，生物膜受損，造成不可逆?zhèn)24]。李雅潔等研究表明，在一定脅迫范圍內(nèi)，植物為適應(yīng)鹽脅迫環(huán)境，降低脅迫所帶來的氧化傷害，植株體內(nèi)抗氧化酶活性增強(qiáng)[25]。本試驗(yàn)得到相同結(jié)果，發(fā)現(xiàn)Ca（NO3）2脅迫下黃瓜自嫁苗中MDA 含量及SOD和POD 酶活性均顯著增加，表現(xiàn)明顯的氧化傷害和抗氧化響應(yīng)。但砧木嫁接植株中SOD 和POD 酶活性均高于自嫁植株，MDA 含量并無顯著增加，表明耐鹽砧木嫁接可有效提高鹽脅迫下黃瓜幼苗抗氧化能力以清除植株中受鹽脅迫損傷所產(chǎn)生的活性氧，減輕膜質(zhì)氧化傷害，與賈邱穎等研究結(jié)果一致[26]。相關(guān)性分析顯示，植株根長與MDA 含量呈顯著負(fù)相關(guān)，說明鹽脅迫對黃瓜幼苗造成的氧化損傷是其根系生長受抑制的重要原因。

植株為抵抗鹽堿逆境，自身會合成或從外界環(huán)境積累一些溶質(zhì)以降低水勢，便于植株吸收水分，維持自身正常代謝活動。本試驗(yàn)中Ca（NO3）2脅迫下，各嫁接組合植株中的脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量均增加，其中強(qiáng)力士砧木嫁接苗中的含量顯著高于自嫁植株，表明強(qiáng)力士砧木嫁接苗能通過增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)降低細(xì)胞內(nèi)滲透勢，維持高細(xì)胞質(zhì)滲透壓，減緩鹽脅迫損傷，與張婭等研究結(jié)果一致[27]。相關(guān)性分析結(jié)果顯示，NPQ 與SOD 活性、POD 活性、脯氨酸含量、可溶性糖含量及可溶性蛋白含量均呈正相關(guān)，其中SOD活性與可溶性蛋白含量之間存在正相關(guān)，POD、脯氨酸含量和可溶性糖含量兩兩之間存在正相關(guān)，表明黃瓜幼苗響應(yīng)鹽脅迫的滲透調(diào)節(jié)能力與抗氧化能力之間存在正相關(guān)關(guān)系。結(jié)合上述植株生長與光合熒光特性參數(shù)變化，本研究推測砧木嫁接可通過調(diào)控黃瓜幼苗體內(nèi)抗氧化能力和滲透調(diào)節(jié)能力，減少鹽脅迫對植株根系及光合機(jī)構(gòu)損傷，增強(qiáng)植株光合熒光特性，最終緩解鹽脅迫對植株生長的抑制。

研究表明，砧木嫁接提高黃瓜幼苗耐鹽性的功效主要取決于砧木基因型[5,28]。然而，不同砧木嫁接提高黃瓜耐鹽性的調(diào)控機(jī)制存在差異，在滲透調(diào)節(jié)、抗氧化調(diào)控、光合代謝及植株生長等方面表現(xiàn)不同規(guī)律，這將對優(yōu)良抗性砧木的篩選及嫁接植株耐鹽性機(jī)理研究造成困擾。所以，采取有效方法綜合評價耐鹽性可為嫁接黃瓜耐鹽性判定提供更準(zhǔn)確地的理論支撐。本試驗(yàn)引入AHP 層次分析法和CRITIC法對4 類因素17 個指標(biāo)進(jìn)行多層賦權(quán)，運(yùn)用基于博弈論的組合賦權(quán)法構(gòu)建黃瓜綜合耐鹽性評價體系。結(jié)果顯示Ca（NO3）2脅迫處理下各嫁接植株綜合耐鹽性均下降，但兩種南瓜砧木嫁接植株耐鹽性均優(yōu)于自嫁苗，與上述生理指標(biāo)研究結(jié)果一致，通過基于TOPSIS 法的綜合耐鹽性評判得出強(qiáng)力士砧木嫁接苗的綜合耐鹽性最佳。因此，當(dāng)設(shè)施內(nèi)處于Ca（NO3）2鹽脅迫環(huán)境時，推薦使用南瓜品種‘強(qiáng)力士’作為黃瓜嫁接的耐鹽性砧木。

4 結(jié) 論

綜上所述，80 mmol·L-1Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗組織中膜質(zhì)傷害產(chǎn)物MDA 含量顯著增加，光合熒光特性參數(shù)Pn、Gs、Fv/Fm 和Fv'/Fm'均下降，盡管NPQ、SOD 活性、POD 活性、脯氨酸含量和可溶性糖含量均增加，對鹽脅迫作出應(yīng)激響應(yīng)，但最終植株生長和根系形態(tài)參數(shù)值顯著下降，表現(xiàn)鹽抑制和傷害。然而，Ca（NO3）2脅迫下砧木嫁接植株MDA 含量無顯著變化，Pn、Gs、NPQ 和 Fv'/Fm'，SOD 與 POD 活性、脯氨酸和可溶性糖含量均高于自嫁苗，表明砧木嫁接可有效提高黃瓜幼苗抗氧化能力和滲透調(diào)節(jié)能力，減輕鹽脅迫對植株根系及光合機(jī)構(gòu)的損傷度，增強(qiáng)植株光合熒光特性，最終緩解鹽脅迫對黃瓜幼苗生長的影響。進(jìn)一步基于多指標(biāo)協(xié)同評判對嫁接黃瓜耐鹽性進(jìn)行綜合評價，結(jié)果顯示強(qiáng)力士砧木嫁接苗在Ca（NO3）2脅迫下綜合耐鹽性評價最高，表明南瓜品種‘強(qiáng)力士’是適于提高黃瓜耐鹽性的優(yōu)良砧木，可參考應(yīng)用于設(shè)施黃瓜嫁接栽培與生產(chǎn)。