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

摘? ?要? ?為篩選黑堿無花果地最佳改良方法，以波姬紅無花果扦插苗為試材，采用盆栽澆灌黑堿土淋溶液的方式，研究生物[干草（DG）、鮮草（FG）]、化學(xué)（硫酸鉀、過磷酸鈣、硫酸亞鐵）添加對無花果植株生長及生理活性的影響。結(jié)果表明，堿脅迫顯著抑制了波姬紅無花果的生長發(fā)育，降低了葉片中葉綠素和蛋白質(zhì)含量，致使過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性顯著升高，葉片相對電導(dǎo)率顯著升高，添加各外源物質(zhì)均對堿脅迫有緩解效應(yīng)，與CK2相比Fe處理能顯著緩解堿脅迫的生長抑制效應(yīng)，第24天時Fe處理下生長量增加120%，CAT酶活性降低55.03%，POD酶活性降低57.34%，SOD酶活性降低55.34%，脯氨酸含量下降44.57%，蛋白質(zhì)含量下降8.13%，電解質(zhì)外滲率下降26.22%。綜上，F(xiàn)e（硫酸亞鐵）外源添加表現(xiàn)效果最優(yōu)，可顯著緩解黑堿對無花果扦插苗生長發(fā)育的抑制作用。

關(guān)鍵詞? ?無花果；黑堿脅迫；生理活性；外源物質(zhì)

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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?；瘜W(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。

參考文獻

[1] 拉夏埃爾.植物生理生態(tài)學(xué)[M].李博，等，譯.北京：科學(xué)出版社，1982.

[2] 羅以篩.鹽堿地改良利用技術(shù)研究[J].農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2011，1（02）：89-91.

[3] 李茜，孫兆軍，秦萍.寧夏鹽堿地現(xiàn)狀及改良措施綜述[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（33）：? ? ? 10 808-10 810.

[4] 劉陽春，何文壽，何進智，等.鹽堿地改良利用研究進展[J].農(nóng)業(yè)科學(xué)研究，2007（2）：68-71.

[5] 王有國.甘肅省鹽堿地現(xiàn)狀及改良利用途徑[J].甘肅農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002（05）：18-19.

[6] 林植芳，李雙順，林桂珠.水稻葉片的衰老與超氧化物歧化酶活性及脂質(zhì)過氧化作用的關(guān)系[J].植物學(xué)報，1984，26（6）：605-615.

[7] 韓陽，王秋雨，韓光梵.植物葉片活性分析及植物抗性等級的劃分[J].遼寧大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)版，1995，22（2）：332-337.

[8] 李合生.植物生理生化實驗原理和技術(shù)[M].北京：北京高等教育出版社，2000.

[9] 王茅雁，邵世勤，張建華.水分脅迫對玉米保護酶系活力及膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報，1995，10（2）：43-49.

[10] Francoise F，Danie1 LR，John GS.Effects of salt stress on amino acid，organic acid，and carbohydrate composition root bacteroids and cytoso l of alfalfa[J].Plant Physiol.1991，96（4）：1 228-1 236.

[11] Singh A， Rajput V， Rawat S，et al.Monitoring Soil Salinity and Recent Advances in Mechanism of Salinity Tolerance in Plants[J].Biogeosystem Technique， 2021， 7（2）：66-87.

[12] 嚴海霞，何文濤.寧夏銀北地區(qū)鹽堿地改良與水稻種植技術(shù)探討[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，11（49）：2 693-2 708.

[13] 蔡阿興，宋榮華，常運誠，等.糠醛渣防治堿土及增產(chǎn)效果的初步研究[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，1997，18（4）：240-243.

[14] 楊柳青，付明鑫.糠醛渣對蘇打鹽漬土的改良效果研究[J].土壤肥料，1992（1）：13-18.

[15] 張建鋒，張旭東，周金星，等.世界鹽堿地資源及其改良利用的基本措施[J].水土保持研究，2005，12（06）：28-30.