外源硅處理對不同南瓜砧木苗期生長的影響

王承業(yè)，鄭姍姍，李新苗，姜立娜，翟于菲，周俊國

摘? ? 要：為明確硅對不同南瓜砧木苗期生長的影響，以3種脫黃瓜蠟粉能力不同的南瓜砧木（B04、B07為脫蠟粉材料，B06為不脫蠟粉材料）為試驗材料，在人工氣候室內(nèi)采用水培法，設置7個濃度梯度（0、0.3、0.6、0.9、1.2、1.8、2.4 mmol·L-1）的外源硅（Na2SiO3·5H2O）處理，待幼苗長至4葉1心時進行生長指標和硅含量的測定。結果表明，不脫蠟粉南瓜苗期的生物量和根系的生長勢均高于脫蠟粉材料；低于1.2 mmol·L-1的外源硅處理對南瓜苗期的生物量和根系的生長勢均起促進作用，其中0.9 mmol·L-1促進效果最顯著；1.8 mmol·L-1外源硅處理對脫蠟粉材料起抑制作用，對不脫蠟粉材料起促進作用；2.4 mmol·L-1外源硅處理對3種材料抑制效果顯著，但不脫蠟粉材料對高濃度外源硅的耐受性強于脫蠟粉材料。南瓜幼苗地上、地下部的硅含量隨外源硅濃度升高而增加，地上部硅含量始終高于地下部，且不脫蠟粉材料硅含量高于脫蠟粉材料。綜上所述，外源硅對南瓜幼苗生長的影響表現(xiàn)為低濃度促進、高濃度抑制，不同脫蠟粉能力的南瓜材料對高濃度外源硅處理的耐受性存在差異。

關鍵詞：南瓜砧木；外源硅；生長勢；硅含量

中圖分類號：S642.1 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2024）06-104-07

Effect of exogenous silicon treatment on seedling growth of different pumpkin rootstocks

WANG Chengye， ZHENG Shanshan， LI Xinmiao， JIANG Lina， ZHAI Yufei， ZHOU Junguo

（School of Horticulture and Landscape Architecture， Henan Institute of Science and Technology， Xinxiang 453003， Henan， China）

Abstract： In order to clarify the effect of silicon on the seedling growth of different pumpkin rootstocks， three pumpkin rootstocks with different abilities of removing cucumber wax pollen（B04， B07 as the dewaxing powder materials ， B06 as the non dewaxing powder material）were used as the test materials. The exogenous silicon（Na2SiO3·5H2O）treatment was carried out with seven concentration gradients（0， 0.3， 0.6， 0.9， 1.2， 1.8， 2.4 mmol·L-1）using hydroponic cultivation in an artificial climatic chamber. The growth indexes and silicon content were determined and analyzed when the seedlings grew to four leaves and one heart. The results showed that the seedling biomass and root growth potential of the non-dewaxed powder material were higher than those of the dewaxed powder material. The exogenous silicon treatment lower than 1.2 mmol·L-1 promoted the seedling biomass and root growth potential， with 0.9 mmol·L-1 having the most significant promotion effect. The treatment of 1.8 mmol·L-1 had an inhibitory effect on the dewaxed powder material， while promoting the growth potential of the non-dewaxed powder material. The exogenous silicon treatment of 2.4 mmol·L-1 had a significant inhibitory effect on the three materials， but the tolerance of the non-dewaxed powder material to the high concentration of exogenous silicon was stronger than that of the dewaxed powder material. The silicon content of seedlings aboveground and underground increased with the increase of exogenous silicon concentration， but the silicon content of aboveground was always higher than that of underground， and the silicon content of non-dewaxed powder material was higher than that of dewaxed powder material. In summary， the effect of exogenous silicon on the growth of pumpkin seedlings was characterized by promotion at low concentration and inhibition at high concentration， and the tolerance of pumpkin materials with different dewaxing powder ability to high concentration of exogenous silicon treatment was different.

Key words： Pumpkin rootstock; Exogenous silicon; Growth potential; Silicon content

硅是地殼中最豐富的礦物質(zhì)元素[1]，可以影響南瓜幼苗的生長[2]，也是大多數(shù)高等植物生長的有益元素[3]，有助于植物克服非生物和生物脅迫并增強抗逆性[4]，改善作物品質(zhì)[5-6]，提高產(chǎn)量[7-8]。植物吸收硅的主要形式是單硅酸[Si（OH）4][9]，植物中硅的累積量各不相同，歸因于不同植物根系對硅的吸收和轉運能力的不同[10]。研究表明，低濃度的硅會提高番茄葉片的葉綠素含量，積累更多的干物質(zhì)[11]；營養(yǎng)液中加入適宜濃度的硅，能促進黃瓜植株的生長發(fā)育，并提高黃瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)，但當硅濃度過高時，則會抑制黃瓜植株的生長發(fā)育[12]；在對西瓜的研究中發(fā)現(xiàn)，硅濃度為0～1.8 mmol·L-1時，能提高葉片的凈光合速率[13]。

硅是黃瓜果實表面蠟粉的主要干物質(zhì)成分，前人研究表明，通過砧木嫁接可改變黃瓜植株對硅的吸收運轉而影響蠟粉形成[14-16]，說明砧木可以影響硅的吸收運轉。不同類型的南瓜砧木材料對土壤中硅的吸收轉運能力不同，脫蠟粉砧木嫁接黃瓜苗的地上部吸收硅元素能力低于不脫蠟粉砧木嫁接黃瓜苗和黃瓜自根苗[17]。目前脫蠟粉與不脫蠟粉南瓜砧木對外源硅的響應及對硅的吸收積累能力還未見報道。筆者選用脫蠟粉南瓜砧木材料B04、B07和不脫蠟粉南瓜砧木材料B06，在人工氣候室內(nèi)采用水培法，研究外源硅對不同類型南瓜砧木苗期生長及根系的影響，為進一步解析南瓜砧木對外源硅的響應機制奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

前期在河南科技學院溫室進行南瓜砧木嫁接黃瓜試驗時，發(fā)現(xiàn)B04（瓜砧1號，購自北京農(nóng)科院種業(yè)科技有限公司）、B07（日本根力神，購自壽光欣欣然園藝有限公司）為脫蠟粉南瓜砧木材料，B06（日本雪松，購自壽光欣欣然園藝有限公司）為不脫蠟粉南瓜砧木材料。

1.2 試驗設計

試驗于2023年5－7月在河南科技學院園藝園林學院人工氣候室內(nèi)進行。將南瓜種子浸入55～60 ℃熱水中約10 min，其間不斷攪拌，待水溫降到25～30 ℃時，再浸泡8 h，淘洗干凈后用濕布包裹放入28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中催芽至露白。露白后將種子播種于直徑2～3 mm雨花石中。待子葉展平時，挑選生長勢一致的南瓜幼苗進行水培培養(yǎng)，培養(yǎng)箱規(guī)格為45 cm×32 cm×11 cm，每個品種選用6株，株行距為5 cm×5 cm，培養(yǎng)液采用1/2濃度的Hoagland營養(yǎng)液。

在Hoagland營養(yǎng)液中添加不同濃度的外源硅（Na2SiO3·5H2O），外源硅處理濃度分別為0（CK）、0.3（T1）、0.6（T2）、0.9（T3）、1.2（T4）、1.8（T5）、2.4 mmol·L-1 （T6）。采用完全隨機設計，每個品種3次重復，培養(yǎng)液每5 d更換1次，待南瓜幼苗培養(yǎng)至4葉1心時采樣，進行后續(xù)分析。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 南瓜幼苗植株生物量測定 取幼苗最大真葉，平鋪在標準A4紙上畫出輪廓后剪裁下來，通過葉片輪廓的紙質(zhì)量×A4紙的面積/1張A4紙的總質(zhì)量，計算出最大真葉面積。

在根頸部位剪開南瓜幼苗，用精度為萬分之一的分析天平分別稱量地上部與地下部鮮質(zhì)量，記錄后將地上部和地下部分別置于烘箱內(nèi)，95 ℃殺青后在80 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱量并記錄干質(zhì)量。

1.3.2 根系掃描指標測定 將根系洗干凈后用WinRhizo RegV 2004 a根系分析系統(tǒng)（加拿大 Regent公司）進行測定。測定方法：將根系樣品放置在30 cm×40 cm樹脂玻璃槽內(nèi)，注水3～4 mm使根系充分散開，用雙面光源掃描系統(tǒng)（EPSON Expression 1640XI，美國EPSON 公司）掃描根系，用WinRhizo Reg V2004 a分析獲得根系長度、根系投影面積、根體積等指標數(shù)據(jù)。

1.3.3 硅含量測定 稱取烘干樣品（地上部和地下部分開）0.2 g于研缽中研磨，在消解試管中加98%濃硝酸6 mL、38%濃鹽酸2 mL、40%氫氟酸2 mL，置于消解儀中，160 ℃預消解15 min。完成后將消解試管擴口后套上黑管再放入消解儀中150 ℃消解10 min，180 ℃消解30 min，冷卻后加入40%高氯酸1 mL，在電熱板上180 ℃趕酸，除去氯氣，趕酸至樣品剩余約黃豆粒大小，然后用0.5%硝酸定容至10 mL，用Optima 2100 DV電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定樣品中的硅濃度。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel進行試驗數(shù)據(jù)處理和繪圖，采用IBM SPAS Statistics 25進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同濃度外源硅對南瓜苗期生物量積累的影響

由圖1可知，與CK相比，隨著外源硅濃度的增加，各處理南瓜幼苗的生長勢均表現(xiàn)為先促進后抑制，T3處理下促進效果最明顯，T6處理下抑制效果最明顯。

由表1可知，各濃度處理下B06的最大真葉面積、地上和地下部干鮮質(zhì)量均高于B04和B07。南瓜幼苗的生物量隨硅濃度的升高呈先增大后減小的趨勢，5個指標中脫蠟粉材料B04、B07與不脫蠟粉材料B06均在T3處理下達最大值。

與CK相比，B04、B07、B06的最大真葉面積在T3處理下分別顯著增加88.92%、90.87%、155.81%；T5處理的B04、B07分別顯著減少19.19%、29.88%，而B06增加了4.16%；3份材料的最大真葉面積在T6處理下均表現(xiàn)為抑制，分別顯著減少60.63%、67.05%、22.53%。

與CK相比，B04、B07、B06的地上部鮮質(zhì)量在T3處理下分別顯著增加66.90%、64.60%、82.60%；T5處理的B04、B07分別減少21.60%、25.74%，而B06增加了9.03%；在T6處理下均表現(xiàn)為抑制，分別顯著減少29.38%、40.18%、22.24%。與CK相比，地上部干質(zhì)量在T3處理下分別顯著增加29.27%、30.65%、38.64%；T5處理的B04、B07分別顯著減少36.59%、31.45%，而B06增加了9.09%；T6處理的 B04、B07分別顯著減少55.28%、43.55%，而B06增加了1.52%。

與CK相比，B04、B07、B06的地下部鮮質(zhì)量在T3處理下分別顯著增加42.62%、52.10%、63.64%；T5處理的B04、B07分別顯著減少34.97%、18.56%，而B06增加了12.44%；在T6處理下均表現(xiàn)為抑制，分別顯著減少46.45%、34.13%、15.31%。與CK相比，地下部干質(zhì)量在T3處理下分別顯著增加75.00%、87.50%、109.09%；T5處理的B04、B07分別顯著減少50.00%、25.00%，而B06增加了18.18%；在T6處理下表現(xiàn)均為抑制，分別顯著減少75.00%、75.00%、27.27%。

由此可見，南瓜幼苗的生物量積累在外源硅濃度處理下表現(xiàn)為低濃度促進，高濃度抑制；T3處理的促進效果最顯著；T5處理的B04、B07表現(xiàn)為受到抑制，而對B06表現(xiàn)為促進；T6處理下B04和B07均表現(xiàn)為受到抑制，而B06除地上部干質(zhì)量表現(xiàn)為促進外，其他指標均表現(xiàn)為受到抑制，但受抑制程度最小。

2.2 不同濃度外源硅對南瓜苗期根系形態(tài)指標的影響

外源硅處理后對3種材料的根系進行掃描和根系形態(tài)指標分析。與CK相比，隨著外源硅濃度的增加，南瓜幼苗根系的生長表現(xiàn)為先促進后抑制，在T3處理下促進效果最明顯，在T6處理下抑制效果最明顯（圖2）。

由表2可知，在不同濃度外源硅處理下，B06的總根長、根表面積、根體積、根尖數(shù)均高于B04和B07。幼苗根系的生長勢隨外源硅濃度的升高呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，4個指標中脫蠟粉材料B04、B07與不脫蠟粉材料B06均在T3處理下達最大值。

與CK相比，B04、B07、B06的總根長均在T3處理下分別顯著增加57.26%、53.49%、124.93%；T5處理的B04、B07分別顯著減少52.14%、53.91%，而B06顯著增加了16.37%；在T6處理下，B04、B07、B06均表現(xiàn)為抑制，分別顯著減少59.83%、74.42%、42.33%。與CK相比，B04、B07、B06根表面積在T3處理下分別顯著增加91.78%、88.87%、113.03%；T5處理的B04、B07根表面積分別減少13.74%、28.50%，而B06增加了2.59%；在T6處理下，B04、B07、B06根表面積均表現(xiàn)為抑制，分別顯著減少27.68%、39.50%、22.19%。與CK相比，B04、B07、B06根體積在T3處理下分別顯著增加30.00%、60.00%、102.38%；T5處理的B04、B07分別顯著減少30.00%、24.00%，而B06增加了4.76%；B04、B07、B06根體積在T6處理下均表現(xiàn)為抑制，分別顯著減少40.00%、48.00%、33.33%。與CK相比，B04、B07、B06根尖數(shù)在T3處理下分別顯著增加64.53%、82.37%、108.08%；在T5處理下分別減少19.65%、18.41%、12.49%；在T6處理下均表現(xiàn)為抑制，分別顯著減少69.88%、69.32%、48.74%。

由此可見，南瓜幼苗根系的生長勢在外源硅處理下表現(xiàn)為低濃度促進，高濃度抑制。T3處理下促進效果最顯著；在T5處理下B04、B07表現(xiàn)為受到抑制，而對B06的總根長、根表面積、根體積表現(xiàn)為促進，根尖數(shù)表現(xiàn)為抑制，但抑制程度小于B04、B07；在T6處理下B04、B07、B06均表現(xiàn)為受到抑制，但B06受抑制程度最小。

2.3 不同濃度外源硅處理對南瓜苗期不同部位硅含量的影響

外源硅處理后分別對3種材料的地上和地下部分進行硅含量測定分析。與CK相比，外源硅處理下幼苗地上部和地下部的硅含量增高，且隨外源硅濃度的升高而增大。在T6處理下，B04、B07、B06地上與地下部硅含量最高，但B06增幅高于B04、B07；幼苗地上部硅含量均大于地下部，B06的地上部與地下部硅含量均高于B04與B07（圖3）。

3 討論與結論

硅是植物的一種有益元素，有利于提高植物的光合速率，降低蒸騰速率[18-19]，改善植物對其他營養(yǎng)元素的吸收[20]，提高植物的抗逆性[21]、抗病蟲害能力[22]，并提高作物產(chǎn)量和改善品質(zhì)[23-24]。但同時硅又是種間差異較大的元素，高含量與低含量植物之間差異可達上百倍，植株不同器官中硅含量也存在差異，但通常符合“末端分布規(guī)律”，即從根到莖葉呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢[25]。

筆者的試驗結果表明，低于1.2 mmol·L-1的外源硅處理對南瓜苗期的生物量積累和根系長勢均為促進作用，在0～0.9 mmol·L-1處理間脫蠟粉南瓜砧木材料和不脫蠟粉南瓜砧木材料均表現(xiàn)為促進效果，隨濃度的增加而增強，在0.9 mmol·L-1處理時為最顯著。高于1.8 mmol·L-1的外源硅處理為抑制作用，與張清華等[13]在西瓜上的研究結果相似?？傮w表現(xiàn)為低濃度促進，高濃度抑制，與劉緩[12]、劉淑俠等[26]在黃瓜上的研究結果相似。劉淑俠等[27]在黃瓜上的研究表明，外源硅濃度低于0.17 mmol·L-1時，黃瓜吸收轉運硅以主動過程為主，外源硅濃度為1.7 mmol·L-1時以被動過程為主，且隨著外源硅濃度升高，被動吸收的占比增加。這可能是南瓜幼苗長勢表現(xiàn)為低濃度促進，高濃度抑制的原因。而本研究中不脫蠟粉材料對硅的耐受性強于脫蠟粉材料，且在1.8 mmol·L-1處理下的脫蠟粉南瓜砧木材料表現(xiàn)為受到抑制，但對不脫蠟粉材料仍表現(xiàn)為促進。

各處理下3種材料的地上部分硅含量均大于地下部分，符合硅在植物體內(nèi)的吸收轉運形式，即植物體根部主要以硅酸分子的形式吸收硅，然后以單體硅酸的形式被運輸?shù)降厣喜浚詈蟪练e于細胞壁[28]，但本研究表明，不脫蠟粉材料的地上與地下部硅積累量均大于脫蠟粉材料，且不脫蠟粉材料硅積累量隨外源硅濃度的增加而明顯升高，說明不脫蠟粉材料可以吸收轉運更多的硅，這可能是其不脫黃瓜蠟粉的原因。

綜上所述，外源硅影響南瓜苗期生物量的積累和根系的生長，表現(xiàn)為低濃度促進、高濃度抑制，同時外源硅處理對不同脫蠟粉能力南瓜砧木的作用存在差異。

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