生物及化學(xué)改良對堿脅迫下無花果生長發(fā)育的影響

許春苗 朱亞萍 石建業(yè) 康彩琴 陳 靜

我國西北地區(qū)光照充足，晝夜溫差大，為無花果生長提供了良好的環(huán)境條件。然而，由于受到降水量小、蒸發(fā)量大，以及長期不合理灌溉等因素影響，西北大部分地區(qū)土壤鹽堿化嚴重。目前改良鹽堿土主要依賴于化學(xué)、 生物及物理方法。 化學(xué)改良主要是通過施用酸性鹽類物質(zhì)增加土壤陽離子代換能力， 增強土壤中微生物和酶的活性；生物措施主要是選用豆科植物、禾本科植物降低土壤鹽漬化程度；我國水資源匱乏，以淋洗排鹽為主要方式的物理排堿僅在少數(shù)地區(qū)可以應(yīng)用。

我們以波姬紅無花果扦插苗為試驗材料，澆灌黑堿土淋溶液模擬堿脅迫環(huán)境， 研究施入外源物質(zhì)對無花果扦插苗生長發(fā)育的影響，以期篩選出最佳的堿脅迫緩解方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 供試材料為溫室中扦插的波姬紅無花果苗，所用堿土均取自無花果園。

1.2 試驗設(shè)計 采集波姬紅無花果枝條， 在地面50 cm 以下埋土處理。 將枝條取出，選擇健壯枝條摳芽后，按節(jié)扦插在戶外陰棚下育苗。 10 片真葉時，選擇長勢一致的幼苗進行堿脅迫處理。

采用澆灌堿地土壤淋溶液的方法， 處理組每3 天向各盆中澆灌1 次150 mL 堿土淋溶液（JS），對照組澆灌等量清水（QS）。每5 天向各處理組分別加入已經(jīng)準備好的外源物質(zhì)， 包括干草（DG）、鮮草(FG)），化學(xué)添加物硫酸鉀（K）、過磷酸鈣（P）、硫酸亞鐵（Fe），采樣測定各項指標，各處理重復(fù)3 次，測樣4 次。

表2 試驗處理組所加外源物質(zhì)及用量

1.3 測定指標與方法 采用氮藍四唑（NBT）法測定超氧化物歧化酶（SOD）活性，采用愈創(chuàng)木酚法測定過氧化物酶（POD）活性，采用紫外吸收法測定過氧化氫酶（CAT）活性，采用水合茚三酮法測定植物葉片脯氨酸含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 用EXCEL 2010 繪圖，用SPSS 14.0 進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源物質(zhì)對堿脅迫下無花果生長的影響從圖1 可以看出， 堿脅迫對無花果扦插苗株高有顯著抑制作用， 且外源物質(zhì)能夠有效緩解其生長量下降。 隨脅迫時間增加，CK1（清水）生長量基本保持不變，CK2（堿水）生長量持續(xù)下降。第14 天株高均得到有效改善。 第24 天時，與CK2 相比， 其他處理株高分別上升1.9 cm、2.3 cm、1.9 cm、2.1 cm、3.5 cm；Fe 處理顯著優(yōu)于其他處理。

圖1 外源物質(zhì)對堿脅迫下無花果扦插苗株高的影響

2.2 外源物質(zhì)對堿脅迫下無花果葉綠素含量的影響 從圖2 可以看出， 堿脅迫對無花果扦插苗葉綠素含量有較大影響， 且外源物質(zhì)能夠有效緩解其葉綠素含量升高。隨脅迫時間增加，CK1 葉片葉綠素含量基本保持不變，CK2 葉綠素含量持續(xù)降低。 在第14 天時，葉片葉綠素含量出現(xiàn)增長；Fe 處理優(yōu)于其他處理。

圖2 外源物質(zhì)對堿脅迫下無花果扦插苗葉綠素含量的影響

2.3 外源物質(zhì)對堿脅迫下無花果抗氧化酶活性的影響

2.3.1 對過氧化氫酶（CAT）活性的影響

從表3 可以看出， 堿脅迫對無花果扦插苗葉片中CAT 酶活性有顯著影響，且外源物質(zhì)添加能夠有效緩解CAT 酶活性的升高。 隨脅迫時間增加，CK1 葉片CAT 酶活性基本保持不變，CK2 葉片CAT 酶活性持續(xù)升高。第24 天時，與CK2 相比， 其他處理組CAT 酶活性分別降低44.28%、45.62%、47.37%、50.19%、55.03%；Fe處理顯著優(yōu)于其他處理。

表3 不同外源物質(zhì)對堿脅迫的改善效果比較U/mg

2.3.2 對過氧化物酶（POD）酶活性的影響

從表4 可以看出， 堿脅迫對無花果扦插苗POD 酶活性有較大影響， 且外源物質(zhì)能夠有效緩解其POD 酶活性的升高。 隨脅迫時間增加，CK1 葉片中POD 酶活性基本保持不變，CK2 葉片POD 酶活性持續(xù)升高。在第24 天時，其他處理葉片POD 酶活性與CK2 差異顯著， 較CK2分別降低48.23%、33.14%、43.78%、40.81%、57.34%；Fe 處理顯著優(yōu)于其他處理。

表4 堿脅迫下不同外源物質(zhì)對POD 酶活性的影響U/mg

2.3.3 對超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響

由表5 可以看出， 堿脅迫對無花果扦插苗SOD 酶活性抑制作用明顯， 且外源物質(zhì)能夠有效緩解其SOD 酶活性的升高。 隨脅迫時間增加，CK1 葉片SOD 酶活性基本保持不變，CK2葉片SOD 酶活性持續(xù)升高。 在第24 天時，其他處理與CK2 相比SOD 酶活性分別降低41.62%、37.84%、34.96%、42.54%、55.34%；Fe 處理顯著優(yōu)于其他處理。

表5 堿脅迫下不同外源物質(zhì)對SOD 酶活性的影響U/mg

2.4 外源物質(zhì)對堿脅迫下無花果滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

2.4.1 對脯氨酸含量的影響

從表6 可以看出，隨脅迫時間增加，CK1 葉片脯氨酸含量基本保持不變，CK2 脯氨酸含量持續(xù)升高。 在第24 天時，其他處理與CK2 相比葉片中脯氨酸含量分別下降28.74%、27.4%、20.63%、18.03%、44.57%；Fe 處理顯著優(yōu)于其他處理。

表6 堿脅迫下不同外源物質(zhì)對脯氨酸含量的影響U/mg

2.4.2 對蛋白質(zhì)的影響

從表7 可以看出，隨脅迫時間增加，CK1 蛋白質(zhì)含量基本保持不變，CK2 蛋白質(zhì)含量持續(xù)上升。 在第24 天時，其他處理與CK2 相比蛋白質(zhì)含量分別下降7.07%、7.07%、0.21%、7.88%、8.13%；Fe 處理顯著優(yōu)于其他處理。

表7 堿脅迫下不同外源物質(zhì)對蛋白質(zhì)的影響U/mg

2.4.3 對電解質(zhì)外滲率的影響

從表8 可以看出，隨脅迫時間增加，CK1 相對電導(dǎo)率基本保持不變，CK2 相對電導(dǎo)率持續(xù)升高。 在第24 天時，其他處理與CK2 相比相對電導(dǎo)率分別下降8.79%、6.81%、9.07%、13.07%、26.22%；Fe 處理顯著優(yōu)于其他處理。

2.5 幾種方法緩解效應(yīng)綜合分析 綜上所述，幾種外源土壤改良物質(zhì)對波姬紅無花果扦插苗堿脅迫下各項生理指標緩解效果差異較大， 用單項指標衡量并不具有說服力， 故而我們采用隸屬函數(shù)求出綜合生理指標的隸屬值， 從而進一步分析幾種外源土壤改良物質(zhì)對波姬紅無花果扦插苗堿脅迫下生理活性的影響， 如表9所示。

表9 幾種外源土壤改良物質(zhì)對波姬紅無花果扦插苗堿脅迫下各生理指標的隸屬值

由表9 可以看出， 幾種外源土壤改良物質(zhì)對堿脅迫下無花果扦插苗生理指標緩解程度不同， 其中Fe 處理各生理指標綜合隸屬值最大，為5.254 7；K 處理各生理指標綜合隸屬值最小，為3.625 1；其他處理各生理指標綜合隸屬值介于中間。 綜合比較，外源Fe 添加可顯著緩解黑堿對無花果生長發(fā)育的抑制作用。

3 小結(jié)與討論

目前，鹽、堿危害對農(nóng)業(yè)以及畜牧業(yè)生產(chǎn)的影響日益嚴重。鹽堿脅迫使土壤滲透勢下降，植物根系供養(yǎng)不足，造成細胞內(nèi)活性氧增加，損傷蛋白質(zhì)和核酸， 最終導(dǎo)致植物受到不同程度的傷害。

一些化學(xué)、 生物外源物質(zhì)的施入可以改變鹽堿土理化性狀，從而降低鹽堿化程度，減輕鹽堿對植物的傷害。化學(xué)改良物質(zhì)如石膏、過磷酸鈣、硫酸亞鐵等，一是可以降低土壤鹽分，改善土壤通透性， 促進團粒結(jié)構(gòu)形成， 加速土體脫鹽，防止返鹽；二是可以改變可溶性鹽基成分，增加鹽基代換容量，調(diào)節(jié)土壤pH 值，同時可以補充氮、磷、鉀、鐵等營養(yǎng)元素，改土效果明顯。物理、生物改良，如在鹽堿地種植水稻、甜菜等耐鹽作物， 或在鹽堿地覆蓋干草、 秸稈等措施， 可使土壤孔隙度增大， 使鹽堿土水鹽運動規(guī)律發(fā)生改變。

本試驗選擇常用土壤改良劑， 通過模擬堿脅迫對無花果扦插苗生長發(fā)育的影響，發(fā)現(xiàn)Fe處理在堿脅迫環(huán)境下可顯著增加植株生長量，提高葉片中葉綠素含量， 顯著升高葉片氧化酶類活性(CAT、POD、SOD），降低脯氨酸、蛋白質(zhì)含量及相對電導(dǎo)率， 綜合比較緩解堿脅迫效果最佳， 可為半干旱地區(qū)黑堿土大面積種植無花果及土壤改良提供一定理論參考。