外源Ca2+對干旱脅迫下矮牽牛幼苗抗旱性及生物量的影響

曹淑紅 李寧毅

摘要[目的] 為了了解外源Ca2+對干旱下矮牽牛幼苗生長的影響。[方法] 采用盆栽控水的方法，研究了在干旱脅迫和復水條件下，施用不同濃度CaCl2對矮牽牛幼苗抗旱性和生物量的影響。[結(jié)果] 隨著干旱脅迫的加深和時間的延長，施加CaCl2均能顯著降低矮牽牛的旱害指數(shù)，增加矮牽牛幼苗的干物質(zhì)積累量和干物質(zhì)根冠比，減小干旱脅迫對矮牽牛造成的傷害；復水處理后，施加CaCl2的各處理旱害指數(shù)均顯著低于對照，干物質(zhì)積累量和干物質(zhì)根冠比均顯著高于對照。[結(jié)論]在干旱脅迫過程中，施用CaCl2能增加矮牽牛幼苗的干物質(zhì)積累量和干物質(zhì)根冠比，并減小干旱脅迫對矮牽牛造成的傷害，其中以40 mmol/L CaCl2對矮牽牛效果最好。

關鍵詞矮牽牛；CaCl2；干旱脅迫；抗旱性；生物量

中圖分類號S681文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）01-00017-03

作者簡介曹淑紅（1965- ），女，河北滄州人，副教授，從事化學物質(zhì)在植物上的應用研究，Email：596264024@qq.com。

收稿日期20131213矮牽牛（Petunia hybrida Vilm.）因其花色艷麗豐富、花期長、花量大而成為城市園林綠化美化的一二年生露地主栽草花之一，廣泛應用在花壇、花境、地被及盆缽之中。近年來，由于人口的增加、森林面積減少及現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的破壞，干旱日益嚴重。干旱是影響植物生長發(fā)育的主要環(huán)境因子之一。多數(shù)露地植物在干旱環(huán)境下不能正常生長。因此，如何提高矮牽牛植株的抗旱性，對于節(jié)水抗旱，保證其在干旱的環(huán)境中正常生長，最大限度地發(fā)揮其美化環(huán)境的功能有著重要的現(xiàn)實意義。氯化鈣（CaCl2）對提高植物的抗旱性起著非常重要的作用，已被廣泛應用于植物的抗旱性研究中[1-7]。 在土壤缺水的情況下，植物往往表現(xiàn)出葉片萎蔫、黃化干枯等生長不良的現(xiàn)象，并且伴隨著生物量的下降。因此，在干旱脅迫下，植物的旱害指數(shù)、生物量的高低是鑒定植物耐旱能力的重要指標之一。目前，施用CaCl2提高矮牽牛植株苗期抗旱能力方面的研究還未見報道。筆者以矮牽牛為試材，以CaCl2為處理藥劑，研究干旱脅迫下經(jīng)CaCl2處理的矮牽牛植株在苗期旱害指數(shù)、生物量的變化，以期為提高矮牽牛植株的抗旱性、極大程度地節(jié)約水資源提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試材料以矮牽牛幻想系列‘Miragemid Blue品種為材料，用72孔穴盤播種育苗，基質(zhì)為草炭∶蛭石∶珍珠巖=2∶1∶1。CaCl2由上海國藥集團化學試劑有限公司提供。

1.2試驗方法試驗于2011年5月10日在溫室內(nèi)播種。待幼苗有3～4片真葉完全展開時進行CaCl2處理，設CK（清水）、C1（10 mmol/L CaCl2）、C2（20 mmol/L CaCl2）、C3（30 mmol/L CaCl2）、C4（40 mmol/L CaCl2）、C5（50 mmol/L CaCl2）5個濃度。采用葉面噴施的方法，噴施量以葉片滴水為度，連續(xù)噴施2 d。每個處理4盤，設3次重復，隨機擺放在苗床上。處理后正常澆水管理。

幼苗長至5～6片真葉完全展開時，各處理選生長整齊的壯苗移植于15 cm×13 cm（口徑×高度）的營養(yǎng)缽中，每缽1株。供試土壤為過篩園土∶育苗基質(zhì)=1∶1，每缽土量為1.2 kg，采用常規(guī)水分管理。

幼苗有7～8片真葉完全展開時進行干旱脅迫處理，設置3個脅迫程度：W1輕度干旱脅迫（維持土壤含水量為60%～65%田間持水量）、W2中度干旱脅迫（維持土壤含水量為40%～45%田間持水量）、W3重度干旱脅迫（維持土壤含水量為20%～25%田間持水量）。3次重復，每個重復40盆。每天下午18：00采用稱重法對土壤含水量進行監(jiān)控，補水。干旱脅迫時間為18 d，之后復水，使得各個處理的土壤含水量達到80%～85%田間持水量。分別在干旱處理的第0、3、6、9、12、15、18、21天（即復水后第3天）的同一時段調(diào)查旱害指數(shù)，測定植株全株干重、干重根冠比。

1.3測定項目及方法

1.3.1抗旱等級評價。0級為植株生長發(fā)育與正常生長的植株無明顯差異；1級為植株葉片有1～3片葉片發(fā)生萎蔫；2級為植株葉片有3～7片葉片發(fā)生萎蔫；3級為植株葉片全部萎蔫或1～3片葉片邊緣開始黃化干枯；4級植物葉片嚴重黃化并且30%葉片干枯；5級植株50%葉片黃化干枯，并且發(fā)生脫落。

旱害指數(shù)=∑每個級別的株數(shù)×級別數(shù)/總調(diào)查株數(shù)×最高級數(shù)（5）

1.3.2全株干重、干重根冠比的測定。用萬分之一天平測定全株干重；將植株地上部、地下部于105 ℃下15 min殺青后在80～90 ℃下烘至恒重，用萬分之一天平測定其干重，地下部與地上部干重的和為全株干重，其比值為干重根冠比（R/T）。試驗設3次重復，取平均值，用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行方差分析。

2結(jié)果與分析

2.1外源Ca2+對干旱脅迫下矮牽牛幼苗旱害指數(shù)的影響從表1可以看出，隨著干旱脅迫的加深和時間的延長，CaCl2處理均能在0.05水平顯著降低矮牽牛的旱害指數(shù)，并且隨著濃度的增加，旱害指數(shù)降低，矮牽牛的抗性增強，但是C5處理比其他處理旱害指數(shù)升高，抗性較弱。在各個水分處理中，均以C4處理對矮牽牛抗性提高的表現(xiàn)最佳。

2.2外源Ca2+對干旱脅迫下矮牽牛幼苗全株干重的影響從圖1可以看出，干旱脅迫下CaCl2各處理均在0.05水平顯著提高矮牽牛的全株干重。W1條件下，CK的全株干重

從脅迫的第9天開始顯著下降，其他處理的全株干重則從脅迫的第12天開始下降，到脅迫的第18天各處理的全株干重表現(xiàn)為C4處理>C5處理>C3處理>C2處理>C1處理>CK，復水后上升，表現(xiàn)為C4處理> C3處理>C5處理> C2處理>C1處理>CK；W2 和W3條件下，各處理的全株干重在脅迫后期均不同程度的下降，復水后上升，脅迫第18天，表現(xiàn)為C4處理>C3處理>C5處理>C2處理>C1處理>CK，復水后仍表現(xiàn)出相同的趨勢。由此可知，以C4處理對

2.3外源Ca2+對干旱脅迫下矮牽牛幼苗干重根冠比的影響從圖2可以看出，CaCl2各處理均不同程度提高矮牽牛的干重根冠比。W1和W2條件下，各處理的根冠比均呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，復水后均呈現(xiàn)降低趨勢，在脅迫的第18天，各處理的根冠比表現(xiàn)為C4處理>C3處理>C2處理>C1處理>C5處理>CK，復水后仍然表現(xiàn)出相同的趨勢；W3條件下，各處理的根冠比在脅迫的過程中均呈上升趨勢，復水后均下降，在脅迫的第18天，各處理的根冠比表現(xiàn)為C4處理>C3處理>C2處理>C5處理>C1處理>CK。由此可知，在干旱脅迫及復水情況下，以C4處理對矮牽牛的干重根冠比效果最佳。

3結(jié)論與討論

研究表明，在干旱脅迫過程中，施用CaCl2能增加矮牽牛幼苗的干物質(zhì)積累量和干物質(zhì)根冠比，并且減小干旱脅迫對矮牽牛造成的傷害，其中以40 mmol/L CaCl2對矮牽牛效果最好。

根冠比是衡量幼苗是否健壯的重要指標。幼苗全株干重是光合產(chǎn)物的積累數(shù)量，可以反映光合作用的強弱[8]。只有在苗期積累一定數(shù)量的干物質(zhì)，才能為以后的生長發(fā)育奠定物質(zhì)基礎。全株干重較穩(wěn)定地反映出植物體幼苗同化產(chǎn)物的積累狀況、生長發(fā)育進程及幼苗的質(zhì)量變化。它是組成壯苗的基礎性指標[9]。從試驗結(jié)果可以看出，在不同的干旱脅迫條件下，施用CaCl2能明顯提高矮牽牛的全株干重，減緩水分脅迫對矮牽牛造成的全株干重下降。

當土壤干旱時，地上與地下生物量的合理分配有利于增加植物的水分利用效率及對干旱適應能力。一般地，在干旱脅迫下植物通過增大地下部分比例來提高水分、養(yǎng)分的利用效率[10]。在干旱脅迫下，光合產(chǎn)物優(yōu)先分配給根系，根冠比加大；反之，則根冠比減小。試驗中，隨著干旱脅迫程度加深和時間延長，各處理矮牽牛的干重根冠比均呈上升趨勢，復水后均下降。這可能是由于矮牽牛適應干旱的自身調(diào)節(jié)。施用CaCl2能顯著提高矮牽牛的干重根冠比，有利于提高矮牽牛幼苗的水分利用效率及干旱適應能力。

參考文獻

[1] 宋新妍，張崔燦，韓曉弟.CaCl2對冬小麥抗旱性影響的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2009，37（30）：14637-14638.

[2] 吳妍，張歲岐，劉小芳，等.水分脅迫及復水條件下外源Ca2+對玉米幼苗根系水力導度及生長的影響[J].作物學報，2010，36（6）：1044-1049.

[3] 李強，何媛媛，梁建宏，等.干旱脅迫過程中外源鈣對華南忍冬光合生理的影響[J].河南師范大學學報：自然科學版，2010，38（1）：134-137.

[4] 程林梅，唐連順，張原根，等.CaCl2對棉花幼苗抗旱性的效應[J].中國棉花，1997，24（12）：17-18.

[5] 洪法水.氯化鈣和氯化鈉浸種對水分脅迫下小麥幼苗抗旱性狀的影響[J].植物生理學通訊，1992（4）：287.

[6] 姜義寶. 鈣對紫花苜蓿抗旱性的影響[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學，2003.

[7] 安永芳.鈣對小麥幼苗抗旱性的作用機理研究[D].石家莊：河北師范大學，2004.

[8] 葛曉光.蔬菜育苗技術及理論[M].西安：陜西科學技術出版社，1989.

[9] 馬建祥，鄒志榮，李建明，等.番茄苗期節(jié)水灌溉指標研究初報[J].陜西農(nóng)業(yè)科學，2002（5）：26-28.

[10] GRUBB P J.Control of forest growth and distribution on wet tropical mountains：with special reference to mineral distribution[J].Annual Review of Ecology and Systematics，1977（8）：83-107.