不同濃度微咸水與分根區(qū)交替灌溉上下限對(duì)設(shè)施番茄生長與品質(zhì)的影響

張芙蓉,高艷明,李建設(shè),胡 莉

(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院,銀川 750021)

【研究意義】目前,在微咸水貯量較大地區(qū),解決水資源短缺的有效方法之一是合理開發(fā)利用微咸水。與傳統(tǒng)淡水灌溉相比,微咸水能提供作物生長所需的水分,但也會(huì)導(dǎo)致土壤中鹽分增加,進(jìn)而影響土地質(zhì)量與作物生長,因此需把科學(xué)合理、高效安全地利用作為前提[1]。作物根系分區(qū)灌溉是通過調(diào)控作物不同根區(qū)的土壤水分含量,使作物受環(huán)境影響產(chǎn)生內(nèi)源激素,反饋優(yōu)化氣孔開度,實(shí)現(xiàn)生理節(jié)水。不同灌水上下限影響灌水定額和灌水時(shí)間,會(huì)引起一定時(shí)段內(nèi)土壤水分虧缺,上限形成的復(fù)水過程也會(huì)對(duì)作物生長、產(chǎn)量與水分利用效率產(chǎn)生影響[2]。研究表明,在實(shí)際生產(chǎn)中安全利用微咸水,可有效提高作物產(chǎn)量、品質(zhì)與水分利用效率。分根區(qū)交替灌溉作為生物節(jié)水技術(shù)和植物生理生化調(diào)控方式,可以充分挖掘作物的生理節(jié)水潛力,在不犧牲作物光合產(chǎn)物積累的前提下,產(chǎn)生根源信號(hào)、調(diào)節(jié)氣孔開度、減少棵間蒸發(fā)和作物蒸騰耗水[3]。同時(shí)在控制生長冗余、調(diào)節(jié)果實(shí)品質(zhì)等方面也有明顯效果。確定合理的灌溉上下限用于指導(dǎo)灌溉可以協(xié)調(diào)作物水分供需關(guān)系,對(duì)提高作物養(yǎng)分和水分利用效率及水分管理具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】近年來,許多學(xué)者在干旱脅迫及鹽脅迫下對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)產(chǎn)量和番茄植株葉片光合能力、抗逆性等方面做了大量研究,楊靜等[4]研究表明,溫室番茄實(shí)行微咸水簡易滲灌,葉片光合等生理活動(dòng)能維持在較高水平,蒸騰效率提高且果實(shí)產(chǎn)量提高,品質(zhì)也有明顯的提升。朱成立等[5]研究表明,咸淡水交替灌溉可減輕鹽脅迫對(duì)植物造成的傷害,降低植物細(xì)胞內(nèi)的活性氧水平,使細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶活性、丙二醛含量、可溶性糖含量降低。王磊[6]研究表明,分根區(qū)交替灌溉能維持銀杏較高的葉綠素含量、光能轉(zhuǎn)換率,促進(jìn)脯氨酸、多胺、黃酮等的積累,充分發(fā)揮植物本身節(jié)水潛力。張藝燦等[7]研究表明,在分根區(qū)交替虧缺灌溉處理下,顯著刺激根系脫落酸和油菜素內(nèi)酯含量的增加。李波等[8]研究發(fā)現(xiàn),較少的灌溉上下限會(huì)使蒸騰和光合作用之間的關(guān)系難以協(xié)調(diào),而交替灌溉可協(xié)調(diào)此矛盾。Kirda等[9]研究發(fā)現(xiàn),控制性根系分區(qū)交替灌溉處理可提高番茄葉片組織中脫落酸濃度,使番茄植株在干旱脅迫條件下能增加產(chǎn)量,同時(shí)提高收獲指數(shù)。【本研究切入點(diǎn)】在番茄種植中,分別采用微咸水根區(qū)交替灌溉和不同灌溉上下限灌溉的研究較多,兩者均有提高節(jié)水效益和果實(shí)品質(zhì)的效果,但缺少微咸水根區(qū)交替灌溉與不同灌溉上下限組合的交叉合作與融合。【擬解決的關(guān)鍵問題】本試驗(yàn)以番茄為材料、不同濃度微咸水與分根區(qū)灌溉上下限為處理,研究其對(duì)番茄光合能力、抗逆性及品質(zhì)產(chǎn)量的影響,探究合理范圍內(nèi)的微咸水濃度與水分上下限,為實(shí)際生產(chǎn)中微咸水的利用以及節(jié)水灌溉提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2021年8月至2022年1月在寧夏園藝產(chǎn)業(yè)園科研開發(fā)區(qū)2號(hào)日光溫室內(nèi)進(jìn)行。供試番茄品種為TY1602,采用基質(zhì)栽培,基質(zhì)容重為0.38 g/cm3,田間最大持水量為66.00%,每株番茄留4穗果,去頂,采用營養(yǎng)液澆灌管理。

為實(shí)現(xiàn)分根區(qū)交替灌溉,試驗(yàn)采用分根箱種植,用泡沫板將分根箱沿槽長方向均勻分為R、L兩部分,番茄定植于中間泡沫板的定植孔內(nèi),在R和L側(cè)各鋪設(shè)一條滴灌帶分別進(jìn)行灌溉。利用由土壤水分傳感器、土壤溫濕度數(shù)據(jù)采集終端、灌溉控制器三部分組成的田間灌溉系統(tǒng)(浙江金楓谷數(shù)據(jù)服務(wù)有限公司提供)實(shí)現(xiàn)對(duì)基質(zhì)含水量上下限的精準(zhǔn)控制。試驗(yàn)所用地下淡水(EC=0.97 mS/cm)為溫室原井水,微咸水是在溫室原地下淡水的基礎(chǔ)上添加工業(yè)鹽配制而成。

試驗(yàn)采用雙因素試驗(yàn)設(shè)計(jì),因素1為水質(zhì),分別是EC值為2.5、3.3、4.1 mS/cm的微咸水。因素2為分根區(qū)滴灌上下限,灌溉上下限為基質(zhì)相對(duì)含水量,分別是A灌溉條件(分根區(qū)一側(cè)灌溉上限90%,下限65%,另一側(cè)灌溉上限50%,下限35%)和B灌溉條件(分根區(qū)一側(cè)灌溉上限80%,下限55%,另一側(cè)灌溉上限40%,下限25%)。低于下限自動(dòng)滴灌,達(dá)到上限停止滴灌。對(duì)照為淡水滴灌,分根區(qū)兩側(cè)灌溉上限均為90%,下限均為65%。共9個(gè)處理,3次重復(fù)。試驗(yàn)方案如表1所示。

1.2 指標(biāo)測定

1.2.1 番茄葉片光合指標(biāo)及碳同化酶測定 盛果期測定光合指標(biāo),在晴天上午10:00左右,采用LI-6800光合儀,對(duì)葉片進(jìn)行蒸騰速率(Transpiration rate,Tr)、凈光合速率(Net photosynthetic rate,Pn)、胞間CO2濃度(Intercellular CO2concentration,Ci)、氣孔導(dǎo)度(Stomatal conductance,Gs)測定。

盛果期通過試劑盒測定葉片碳同化酶活性,包括Rubisco活化酶(Rubisco activase, RCA)、果糖-1,6-二磷酸酶(Fructose-1,6-diphosphatase,FBPase)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase,RuBPCase)、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶(Sedum heptose-1,7-bisphosphatase,SBPase)、轉(zhuǎn)酮醇酶(Transketolase,TK)。其活性測定參照上海之禮試劑盒測定方法。

1.2.2 番茄葉片逆境指標(biāo)測定 丙二醛(Malondialdehyde content,MDA)含量測定采用硫代巴比妥酸顯色法,游離脯氨酸(Proline content,Pro)含量測定采用酸性茚三酮法,可溶性蛋白(Catalase activity)含量測定采用考馬斯亮藍(lán)(G-250)染色法,超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase activity, SOD)活性測定采用氮藍(lán)四唑(NBT)法,過氧化物酶(Peroxidase activity,POD)活性測定采用愈創(chuàng)木酚法,過氧化氫酶(Catalase activity,CAT)活性測定采用紫外吸收法[10-12]。

1.2.3 番茄果實(shí)激素測定 番茄盛果期通過試劑盒測定果實(shí)中乙烯(Ethylene,ETH)、細(xì)胞分裂素(Cytokinin,CTK)、脫落酸(Abscisic acid,ABA)含量。測定參照上海之禮試劑盒測定方法。

1.2.4 番茄果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)測定 在番茄盛果期每個(gè)處理隨機(jī)摘取6個(gè)第二穗果用于果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的測定,可溶性總糖含量采用蒽酮比色法測定,Vc含量采用鉬藍(lán)比色法測定,有機(jī)酸含量采用NaOH滴定法測定,可溶性固形物含量采用數(shù)顯糖度計(jì)測定,以可溶性糖比有機(jī)酸表示糖酸比[10]。

1.2.5 番茄產(chǎn)量及植物水分利用效率測定 在番茄果實(shí)成熟后,采收成熟度一致的番茄果實(shí),記錄平均單果質(zhì)量、單株產(chǎn)量,并對(duì)各小區(qū)產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總,折合成667 m2產(chǎn)量。

植物葉片水分利用效率(WUE)為葉片凈光合速率(Pn)與氣孔導(dǎo)度(Gs)之比[13]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel 2019、Origin 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、圖表繪制,用SPSS 20.0進(jìn)行差異顯著性分析(Duncan法P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)番茄葉片光合特性的影響

由圖1可知,CK組番茄葉片的Tr均顯著高于其他處理,T6處理最低,與CK相比降低60.46%。T7處理番茄葉片的Pn最大,較CK高55.17%,T1、T2處理與CK無顯著差異,其他處理均顯著高于對(duì)照。T8處理番茄葉片胞間Ci值顯著高于其他處理,T3處理最低,為341.75 μmol/(m2·s),但與CK、T6處理無顯著差異。CK和T1處理番茄葉片的Gs值無顯著差異,且高于其他處理,T4、T6、T8處理番茄葉片的Gs值最小,彼此之間無顯著差異,較CK分別減少62.26%、70.40%、66.33%。綜上可知,與CK相比,T7、T8處理可顯著提高番茄葉片的Pn、Ci,顯著降低Tr、Gs,CK處理番茄葉片的Tr、Gs最大,僅T1與CK無明顯差異,同時(shí)T3、T5、T7處理番茄葉片的的Gs值分別高于 T4、T6、T8。說明,隨著微咸水濃度增加,番茄葉片的Pn、Ci隨之增加,Tr、Gs變小,T7、T8處理顯著增加了番茄植株的光合能力,當(dāng)利用較低的灌水下限時(shí)會(huì)使番茄葉片的Gs下降更明顯。

2.2 不同處理對(duì)番茄葉片碳同化酶的影響

從表2可知,T3 處理番茄葉片的RCA酶活性最高 ,較CK高11.97%,僅T2、T5處理的RCA酶活性較對(duì)照顯著降低,其中T5處理的活性最低,較對(duì)照降低4.84%。除T1處理的FBPase活性與對(duì)照無顯著差異外,其余處理均比對(duì)照活性高,其中T2、T4處理活性最高,較CK高11.94%、11.98%。T3處理的RuBPCase活性最高,與CK相比顯著增加,增幅8.87%,T8處理的RuBPCase活性最低,較CK降低5.45%。T2、T4、T6、T8處理的SBPase活性均顯著高于CK,T3處理活性最低,較CK減少4.42%。

表2 不同處理對(duì)番茄葉片碳同化酶活性的影響

T1、T2、T3、T4、T5、T7處理的TK酶活性均顯著低于CK,T1處理降幅最大,為9%,T6、T8處理與CK無顯著差異。與對(duì)照相比,T3處理可顯著提高番茄葉片中RCA、FBPase、RuBPCase活性,T4、T8、T6處理可顯著提高RCA、FBPase、SBPase活性,T6、T8處理能緩解TK酶活性降低。說明,T6、T8處理對(duì)葉片中酶活性變化影響最顯著,T3、T4、T8處理次之。

2.3 不同處理對(duì)番茄葉片逆境指標(biāo)的影響

從圖2可知,各處理番茄葉片的丙二醛(MDA)、可溶性蛋白含量均顯著高于CK。各處理番茄葉片的MDA含量無顯著差異,可溶性蛋白則表現(xiàn)為T8處理含量最高,且T1、T3、T5與T2、T4、T6處理番茄葉片的可溶性蛋白比CK分別提高55.53%、71.68%、15.9%。淡水灌溉的CK和T1、T2處理番茄葉片的Pro含量顯著低于其他處理,且隨著灌溉水EC值增加,葉片中的Pro含量也隨之增加,其中T6處理番茄葉片的Pro含量最高,較CK增加389.2%。T2、T3、T4、T5、T7、T8處理番茄葉片的POD活性均顯著高于CK,T1處理番茄葉片的POD活性最低,較CK減少8.9%。CK番茄葉片的SOD活性顯著高于其他處理,且T2、T4、T6、T8處理分別較T1、T3、T5、T7處理的SOD活性提高10.16%、26.35%、4.58%、23.16%。T7、T8處理番茄葉片的 CAT酶活性顯著高于CK,其他處理與CK則無顯著性差異,T8處理番茄葉片的CAT酶活性最高,較對(duì)照顯著高196.82%。綜上可知,在灌水EC值到達(dá)3.3 mS/cm時(shí),番茄葉片中的可溶性蛋白、MDA、Pro含量均顯著提高,CAT活性則在EC值為4.1 mS/cm時(shí)出現(xiàn)顯著增加,當(dāng)灌水上下限較低時(shí)也會(huì)導(dǎo)致番茄葉片的SOD活性增加。說明,番茄葉片在逆境脅迫時(shí)會(huì)通過產(chǎn)生滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)以及抗氧化酶來保證自身的正常生長發(fā)育,根據(jù)脅迫程度的差異所作的反應(yīng)也存在顯著差異,T7、T8處理的抗逆性表現(xiàn)最顯著。

2.4 不同處理對(duì)番茄果實(shí)激素的影響

從表3可知,T1處理番茄果實(shí)的ETH含量顯著高于其他處理,較對(duì)照增加4.85%,T4、T5、T7、T8處理番茄果實(shí)的ETH含量無顯著差異,但均顯著低于CK。T5處理番茄果實(shí)的CTK含量最高,較CK顯著增加,增幅9.6%,T2、T3、T4、T7處理番茄果實(shí)的 CTK含量較少,并且彼此無顯著差異,均顯著低于CK。T2、T3、T5、T6、T8處理番茄果實(shí)的ABA含量較對(duì)照顯著增加,僅T1處理的ABA含量顯著減小,T2、T8處理分別比T1、T7處理顯著增加,增幅分別為10.50%、8.22%。說明,與CK相比,T2、T4、T7處理顯著降低番茄果實(shí)的ETH、CTK含量,T2、T3、T5、T6、T8處理番茄果實(shí)的ABA含量顯著增加,表明鹽脅迫及分根條件下不同灌水上下限會(huì)使番茄果實(shí)ETH含量下降,ABA含量上升。

2.5 不同處理對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響

從表4可知,T3、T4、T6、T7、T8處理番茄果實(shí)的Vc含量顯著高于CK,其中T3、T6、T8處理的Vc含量最高。T3、T6、T7、T8處理番茄果實(shí)的可溶性固形物含量均顯著高于CK,較對(duì)照分別提高9.26%、11.76%、18.67%、7.3%。所有處理番茄果實(shí)的可溶性糖含量均顯著高于對(duì)照,其中T7處理可溶性糖含量最高,比CK提高72.9%。T5、T7處理番茄果實(shí)的有機(jī)酸含量顯著高于其他處理,所有處理番茄果實(shí)的糖酸比均高于CK,其中T6處理的糖酸比最高,為41.65。綜上所述,T7、T8處理番茄果實(shí)的Vc含量、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、有機(jī)酸含量、糖酸比均高于其他處理,T6處理除了有機(jī)酸含量低于對(duì)照外,其他品質(zhì)指標(biāo)含量均高于對(duì)照。T7處理番茄果實(shí)的可溶性固形物含量、可溶性糖含量、有機(jī)酸含量高于T8處理,相對(duì)于其他處理,T7處理更有利于提高番茄果實(shí)的品質(zhì)與風(fēng)味。

表4 不同處理對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響

表5 不同處理對(duì)番茄產(chǎn)量和葉片水分利用效率的影響

2.6 不同處理對(duì)番茄單果重、產(chǎn)量及葉片水分利用效率的影響

從表5可知,T3、T4、T5、T6、T7、T8處理番茄產(chǎn)量顯著低于CK,比對(duì)分別降低15.34%、29.47%、28.24%、33.06%、33.53%、36.95%,T1處理番茄產(chǎn)量高于CK,但無明顯差異。T1處理的番茄單果質(zhì)量最大,T4、T5、T6、T7、T8處理單果重顯著低于CK,但各處理間相比均無顯著差異。T6、T8處理番茄的水分利用率最大,較對(duì)照顯著增加,增幅為334%、304%。隨著灌水EC值增加,番茄產(chǎn)量和單果重逐漸減小。當(dāng)利用淡水灌溉時(shí),較高的灌水上下限對(duì)番茄的產(chǎn)量、單果重沒有明顯影響;當(dāng)利用微咸水灌溉時(shí),相同EC條件下番茄產(chǎn)量無顯著差異,但均表現(xiàn)為較高的灌水上下限灌溉下的番茄產(chǎn)量高于較低的灌水上下限灌溉下的番茄產(chǎn)量。番茄葉片水分利用率(WUE)在較低的灌水下限時(shí)表現(xiàn)出較高的葉片水分利用率,且灌水EC值增加,WUE也隨著大幅增加。

2.7 番茄葉片光合指標(biāo)、抗逆性指標(biāo)與果實(shí)品質(zhì)產(chǎn)量間相關(guān)性分析

從圖3可知,不同處理下番茄WUE與MDA、Pro、糖酸比呈顯著正相關(guān)(P<0.05,下同),同時(shí)與Tr、Gs、產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān);番茄產(chǎn)量與Gs呈顯著正相關(guān),與Vc、Pro、MDA、Pn呈顯著負(fù)相關(guān);番茄果實(shí)中糖酸比和可溶性固形物、Vc呈顯著正相關(guān);番茄果實(shí)可溶性糖與Pn、可溶性蛋白、Pro、可溶性固形物呈顯著正相關(guān),與SOD呈著負(fù)相關(guān);番茄果實(shí)可溶性固形物與Vc呈顯著正相關(guān),與SOD呈著負(fù)相關(guān); 番茄果實(shí)Vc含量與MDA、可溶性蛋白、Pro呈顯著正相關(guān),番茄果實(shí)CAT與MDA呈顯著正相關(guān),番茄果實(shí)Pro與Pn呈顯著正相關(guān),與Gs呈顯著負(fù)相關(guān)。 說明,番茄葉片的光合指標(biāo)和抗逆性指標(biāo)關(guān)系密不可分,同時(shí)二者對(duì)番茄的果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量有著重要影響,表現(xiàn)出抗逆性指標(biāo)與品質(zhì)指標(biāo)呈正相關(guān),與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)。

**表示在0.01 水平上顯著相關(guān)。*表示在 0.05 水平上顯著相關(guān)。圖中S1～S17依次代表蒸騰速率、凈光合速率、胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度、丙二醛、脯氨酸、可溶性蛋白、超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶、Vc、可溶性固形物、可溶性糖、有機(jī)酸、糖酸比、產(chǎn)量、水分利用率。

表6 相關(guān)指標(biāo)的主成分值及綜合排名

2.8 主成分分析綜合評(píng)價(jià)

選取番茄的Tr、Pn、Gs、Ci、RCA、FBPase、RuBPCase、SBPase、TK、MDA、可溶性蛋白、Pro、POD、SOD、CAT、ETH、CTK、ABA、Vc、可溶性固形物、可溶性糖、有機(jī)酸、糖酸比、單果重、產(chǎn)量、WUE 26種指標(biāo)進(jìn)行主成分分析(表6),F值為綜合主成分值,T8處理的番茄綜合主成分值最高,為1.6,其次為處理T6,F值為1.3,CK的F值最低,為-1.63,綜合評(píng)價(jià)表現(xiàn)最差。

3 討 論

3.1 不同處理對(duì)番茄葉片光合能力的影響

光合作用是植物的基本生命活動(dòng),也是對(duì)逆境最敏感的生理過程之一[14],但90%生物量均來自于光合反應(yīng)過程[15]。當(dāng)作物水分供應(yīng)不足時(shí),生長速率下降,氣孔開度降低,蒸騰減小,光合產(chǎn)物的運(yùn)輸受阻,但各生理過程對(duì)水分虧缺的敏感性不同,適度水分虧缺并不影響作物產(chǎn)量。胡笑濤等[16]發(fā)現(xiàn),分根區(qū)交替滴灌的番茄葉片Pn與Gs大部分時(shí)間都高于常規(guī)滴灌,安全范圍內(nèi)的微咸水也不會(huì)對(duì)番茄生理過程產(chǎn)生明顯抑制作用;楊文杰等[17]研究表明,礦化度小于5 g/L的微咸水灌溉條件下番茄在不同生育期內(nèi)Tr、Ci值顯著增加。本研究發(fā)現(xiàn),利用不同濃度微咸水與分根區(qū)滴灌上下限灌溉能顯著提高番茄葉片的Pn、Ci,Tr、Gs則隨著微咸水濃度增加呈現(xiàn)下降趨勢。表明適度水分虧缺及鹽脅迫對(duì)提高番茄光合能力有一定促進(jìn)作用,但Tr、Gs與其他指標(biāo)呈相反趨勢,其原因可能是由于外界脅迫條件影響了氣孔的數(shù)量與分布,同時(shí)灌水量減少,蒸騰速率也隨之下降。

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是暗反應(yīng)過程中促進(jìn)碳同化代謝的酶,催化RUBP的羧化反和加氧反應(yīng),并調(diào)節(jié)兩者關(guān)系[18]。同時(shí)RCA也與ATP水解酶的活性密切相關(guān)[19],FBPase的活性強(qiáng)弱關(guān)系著植物碳水化合物的累積和光合碳循環(huán)的效率[20]。SBPase也參與了RuBP的再生階段[21]。TK促進(jìn)磷酸六碳糖、四碳糖和三碳糖之間的可逆轉(zhuǎn)換,其活性是植物最大光合速率的限制因子[22-23]。王松等[24]發(fā)現(xiàn)較低濃度的NaCl對(duì)某些植物的光合作用具有促進(jìn)作用。Kaiser等[25]研究發(fā)現(xiàn),在水分虧缺下,光合作用的下調(diào)與葉綠體內(nèi)的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)、RCA等光合酶活性的變化有關(guān),其中RuBP再生的激活狀態(tài)僅受溫度影響,而Rubisco的活化狀態(tài)受CO2和溫度間接影響。本研究發(fā)現(xiàn),利用電導(dǎo)率為2.5 mS/cm的微咸水灌溉能顯著提高番茄葉片的RCA、FBPase、RuBPCase、SBPase活性,分根區(qū)的兩種灌水上下限差異對(duì)其無明顯影響,TK活性則隨著微咸水濃度增加呈現(xiàn)先下降后上升趨勢,在礦化度為4.1 mS/cm時(shí)達(dá)到最大值,且灌水下限較低的活性更大,其可能原因是TK前體為Mg2+、Ca2+,礦化度更高的灌溉水中含有更高的離子濃度。這幾個(gè)關(guān)鍵光合酶的變化規(guī)律基本都與光合指標(biāo)相對(duì)應(yīng),表明安全范圍內(nèi)的鹽旱脅迫能有效高番茄碳同化相關(guān)酶的活性,加速卡爾文循環(huán)的運(yùn)轉(zhuǎn),促進(jìn)碳同化,提高光合效率,增加有機(jī)物的積累。

3.3 不同處理對(duì)番茄葉片抗逆性的影響

3.3 不同處理對(duì)番茄果實(shí)中CTK、ETH、ABA含量的影響

植物激素是指植物通過自身代謝產(chǎn)生的、在很低濃度下就能產(chǎn)生明顯生理效應(yīng)的一些有機(jī)信號(hào)分子。研究發(fā)現(xiàn),CTK、ETH、ABA這3種植物激素均能調(diào)控植物鹽脅迫、干旱脅迫響應(yīng)[32]。在逆境環(huán)境中,CTK通過抑制自由基的產(chǎn)生并加速其分解、防止膜脂過氧化等方式延緩衰老[33]。ETH廣泛參與對(duì)植物生長發(fā)育及脅迫的響應(yīng)過程、調(diào)控發(fā)育及對(duì)機(jī)械損傷、干旱、高鹽、病原菌侵染等一系列脅迫產(chǎn)生抗性反應(yīng)[34]。ABA通過調(diào)節(jié)保衛(wèi)細(xì)胞中K+和Ca2+濃度控制氣孔的開閉,減少水分蒸騰增強(qiáng)植物對(duì)干旱的抗性[35]。蘇桐等[36]研究發(fā)現(xiàn),在植物生長發(fā)育過程中,ETH和ABA既協(xié)同作用,又相互拮抗。鹽脅迫下ABA和ETH等激素含量增加,增強(qiáng)植物的抗逆性,消除鹽脅迫對(duì)植株造成的損傷。孫憲芝等[37]研究表明,水分脅迫下木本植物根系中合成的ABA和CTK顯著增加,它們?cè)诘厣虾偷叵虏糠纸M織中的拮抗作用和配比平衡將影響植物的氣孔行為、光合作用和形態(tài)建成等,從而提高植物的水分和同化產(chǎn)物利用效率,能夠在干旱環(huán)境下正常生長。本研究發(fā)現(xiàn),T5、T6、T8處理番茄果實(shí)中的CTK、ABA含量都顯著增加,說明水分脅迫、鹽脅迫能使番茄植株體內(nèi)CTK、ABA水平升高,兩者相互協(xié)同以抵抗外界帶來的傷害,確保果實(shí)正常發(fā)育。而ETH在灌溉水EC值不斷增加的情況下較對(duì)照含量減少,可能是由于ETH不僅能響應(yīng)外界環(huán)境的脅迫,還參與調(diào)控番茄果實(shí)成熟,與對(duì)照相比,外界環(huán)境更有利于色素積累和葉綠素降解。

3.3 不同處理對(duì)番茄產(chǎn)量、品質(zhì)及水分利用率的影響

番茄的品質(zhì)通常以Vc、可溶性固形物、可溶性糖、有機(jī)酸等含量來表示,Vc、可溶性糖、有機(jī)酸含量與果實(shí)的口感和營養(yǎng)價(jià)值有直接關(guān)系[26],汪洋等[38]研究證明微咸水直接灌溉能夠改善番茄果實(shí)品質(zhì),但會(huì)降低番茄產(chǎn)量。張強(qiáng)等[39]研究表明,交替灌溉方式下減少灌水量配合增施氮、鉀、有機(jī)肥和磷肥利于番茄果實(shí)Vc含量及糖酸比、番茄紅素、可溶性固形物含量的增加。本研究發(fā)現(xiàn),利用不同濃度微咸水與分根區(qū)滴灌上下限灌溉能顯著提高番茄品質(zhì),番茄的Vc含量、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、有機(jī)酸含量、糖酸比隨著微咸水濃度增加呈顯著上升的趨勢,與此同時(shí),產(chǎn)量也隨著灌溉水EC值增加顯著減少。表明水分虧缺及鹽脅迫對(duì)番茄品質(zhì)的提高具有明顯的促進(jìn)作用,但也使產(chǎn)量明顯下降,因此適合應(yīng)用于高品質(zhì)番茄生產(chǎn)。較高的灌水上下限灌溉下的番茄產(chǎn)量高于較低的灌水上下限灌溉下的番茄產(chǎn)量,可在生產(chǎn)應(yīng)用中,適量上調(diào)灌水上下限,減少部分產(chǎn)量損失。

4 結(jié) 論

利用適當(dāng)濃度微咸水與分根區(qū)灌溉上下限可以顯著提高番茄葉片的光合指標(biāo)、碳同化關(guān)鍵酶活性,提高光合效率,增加有機(jī)物的積累;對(duì)番茄的風(fēng)味和品質(zhì)也有極顯著的改善作用;同時(shí)可提高葉片水分利用率,有效節(jié)約水資源。

在此脅迫下產(chǎn)生的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、抗氧化酶、植物激素也能夠相互協(xié)同,確保番茄能安全優(yōu)質(zhì)的生長發(fā)育。在高濃度微咸水灌溉下,雖然果實(shí)品質(zhì)最佳,但產(chǎn)量下降36.95%,綜合分析得出,在微咸水分根灌溉下,基質(zhì)相對(duì)含水量的上下限在一側(cè)55%～80%,另一側(cè)25%～40%時(shí),可以保證植株的生長需求,對(duì)品質(zhì)提高也有促進(jìn)作用。在微咸水資源豐富,淡水資源短缺地區(qū),利用EC=4.1 mS/ds的微咸水以及此分根灌溉上下限標(biāo)準(zhǔn)可作為番茄高品質(zhì)生產(chǎn)的灌水策略。