不同鈣離子濃度處理對(duì)鹽脅迫下嫁接黃瓜幼苗生長(zhǎng)的影響

馬嘉偉，王曉東，張雪艷

(寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

全世界鹽漬土壤約10億hm2，占陸地總面積的10%，我國(guó)約有鹽漬土2 600萬(wàn)hm2[1]。由于栽培設(shè)施的封閉性特點(diǎn)或灌水、施肥等管理不當(dāng)，使土壤表層鹽分聚集，引起土壤次生鹽漬化[2]，嚴(yán)重影響了設(shè)施蔬菜的可持續(xù)發(fā)展以及栽培設(shè)施的充分利用。因此，研究設(shè)施蔬菜耐鹽性具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。嫁接栽培是蔬菜克服設(shè)施土壤鹽害的一項(xiàng)重要措施。采用嫁接可以避免或減小由鹽害引起的產(chǎn)量損失。鈣是植物必需的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，能提高植物組織或細(xì)胞的抗鹽性、抗旱性、抗冷性、抗熱性和抗多種礦質(zhì)元素毒害脅迫等[4]。雖然鈣在一定濃度范圍內(nèi)能對(duì)NaCl的傷害組織起部分保護(hù)作用，但是過量的鈣濃度將加重鹽害的發(fā)生。

黃瓜是設(shè)施栽培的主要蔬菜作物之一，但黃瓜對(duì)鹽脅迫抗性較弱，尤其是發(fā)芽期和幼苗期對(duì)鹽脅迫更敏感[5]，設(shè)施土壤發(fā)生鹽害時(shí)對(duì)黃瓜植株生長(zhǎng)造成一系列不良影響，包括株高降低、節(jié)間縮短、葉面積減少、葉色加深、產(chǎn)量下降、根系活力降低等[6]。因此，研究其幼苗在鹽脅迫下耐鹽機(jī)理的調(diào)控對(duì)設(shè)施蔬菜的栽培有較強(qiáng)應(yīng)用價(jià)值。目前針對(duì)嫁接黃瓜添加Ca2+對(duì)緩解嫁接黃瓜耐鹽性的研究少有報(bào)道。因此，筆者以耐鹽嫁接黃瓜為材料系統(tǒng)研究NaCl為100 mmol/L的臨界濃度下，不同Ca2+調(diào)控濃度對(duì)嫁接黃瓜幼苗生長(zhǎng)的影響，以期篩選出適宜的CaCl2添加濃度，為黃瓜栽培提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

砧木選擇黑籽南瓜，黃瓜選擇品種德爾99。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在寧夏大學(xué)農(nóng)科實(shí)訓(xùn)基地日光溫室內(nèi)進(jìn)行。選擇整齊一致的黃瓜種子，浸種8 h后，在人工培養(yǎng)箱28℃避光催芽。1 d后播種于裝有基質(zhì)的育苗盤中育苗。待黃瓜子葉展平后，室溫浸泡南瓜種子8 h，28℃恒溫催芽2 d后播種。待南瓜長(zhǎng)至1葉1心時(shí)開始嫁接，采用插接，嫁接后前4 d保持溫度28℃，濕度為90%以上，避光，保持3 d后逐漸增加光照，8 d后逐漸降溫降濕。待嫁接黃瓜長(zhǎng)至3葉1心時(shí)轉(zhuǎn)入黃瓜山崎營(yíng)養(yǎng)液中，培養(yǎng)1 d后進(jìn)行100 mmol/L NaCl處理試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理(表1)，每處理3次重復(fù)，每重復(fù)100株，其中以不加NaCl和CaCl2的處理為無鹽對(duì)照處理，每2 d換1次營(yíng)養(yǎng)液，同時(shí)更換NaCl和CaCl2。

表1 黃瓜幼苗的試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

在鹽處理后分別在0 d、3 d、7 d、11 d，每重復(fù)取代表植株5株進(jìn)行幼苗長(zhǎng)勢(shì)(株高、莖粗、葉片數(shù)、葉面積、葉綠素)、干重、鮮重測(cè)定；鮮樣根系利用EPSON V700掃描儀掃描，用Win RHIZO 分析軟件進(jìn)行總根長(zhǎng)、根表面積、根平均直徑和根體積分析[8]。株高利用鋼制卷尺從黃瓜莖基部到黃瓜生長(zhǎng)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，莖粗利用游標(biāo)卡尺測(cè)量黃瓜基部子葉下端1 cm處，葉綠素含量采用SPAD-502葉綠素儀進(jìn)行測(cè)定，葉面積選最大葉片用尺子量其長(zhǎng)寬計(jì)算。

1.4 數(shù)據(jù)處理

每處理測(cè)定5個(gè)平行樣本，結(jié)果取平均值，數(shù)據(jù)用SPSS 17.0 軟件采用LSD法在P<0.05水平進(jìn)行單因素顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理嫁接黃瓜幼苗的生長(zhǎng)勢(shì)

由圖1A可見，鹽處理后3 d和7 d時(shí)各處理無顯著差異；在鹽處理后11 d時(shí)，添加0～30 mmol/L CaCl2處理均與CK有顯著差異。由圖1B表明，鹽脅迫下，植株生長(zhǎng)受到抑制。在鹽處理后3 d、7 d、11 d，各鹽處理株高均顯著低于CK，且在11 d時(shí)，各鹽處理隨鈣離子添加量增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，且15 mmol/L CaCl2處理的株高最高，5 mmol/L、10 mmol/L和20 mmol/L CaCl2處理次之，30 mmol/L CaCl2則與0 mmol/L無顯著差異。由圖1C可知， 鹽處理3 d和7 d，各處理間無顯著差異，且在鹽處理11 d，10 mmol/L、15 mmol/L、20 mmol/L CaCl2處理莖粗顯著高于其他鹽處理。從圖1D可以看出，在鹽處理3 d，20 mmol/L CaCl2

處理葉片數(shù)顯著低于CK和不添加鈣離子處理，在鹽處理7 d，15 mmol/L、30 mmol/L CaCl2處理葉片數(shù)顯著低于CK和不添加鈣離子處理，在鹽處理11 d時(shí)，各鹽處理的葉片數(shù)顯著低于無鹽處理CK，0 mmol/L、5 mmol/L和30 mmol/L CaCl2處理葉片數(shù)顯著高于其他處理；由圖1E可知，除對(duì)照外，鹽處理11 d，10 mmol/L CaCl2處理葉面積最大。

2.2 不同處理鹽脅迫下嫁接黃瓜幼苗的干鮮重

從圖2A可以看出，鹽處理下黃瓜幼苗地上部鮮重下降，且隨著處理天數(shù)的增加而明顯。在鹽處理7 d，30 mmol/L CaCl2處理地上部鮮重顯著低于其他處理，在鹽處理11 d，10 mmol/L CaCl2處理地上鮮重顯著高于除對(duì)照外其他鈣離子調(diào)控處理。由圖2B可知，鹽處理7 d，其他處理地上干重顯著低于CK，在處理11 d時(shí)，地上部干重隨鈣離子添加量增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，其中10 mmol/L、15 mmol/L CaCl2處理的地上干重?zé)o顯著差異，且顯著高于其他鈣離子處理。從圖2C可以看出，地下鮮重在鹽處理3 d和7 d時(shí)，各處理間無顯著差異，在鹽處理11 d，10 mmol/L CaCl2處理顯著高于其他處理。由圖3D可以看出，在鹽處理3 d時(shí)，15 mmol/L、20 mmol/L CaCl2處理地下干重顯著高于其他鈣離子處理。

2.3 不同處理鹽脅迫下嫁接黃瓜幼苗的根系

鹽脅迫下對(duì)植株最直接的影響是對(duì)根系的影響。從圖3A可以看出，在鹽處理3 d，各處理間無顯著差異，在鹽處理7 d，30 mmol/L CaCl2處理總根長(zhǎng)顯著低于其他處理，在鹽處理11 d，10 mmol/L、15 mmol/L CaCl2處理總根長(zhǎng)顯著高于其他處理，30 mmol/L CaCl2處理最低。由圖3B可知，根表面積的變化規(guī)律和總根長(zhǎng)比較相似。由圖3C可知，在處理3 d時(shí)，各處理間根體積無顯著差異，在鹽處理7 d，15 mmol/L CaCl2處理根體積顯著高于0 mmol/L和5 mmol/L CaCl2處理，在處理11 d時(shí)，10 mmol/L、15 mmol/L CaCl2處理的根體積最大，且與CK無顯著差異；從圖3D可以看出，在處理3 d時(shí)，15 mmol/L CaCl2處理根平均直徑大于其他處理，7 d時(shí)20 mmol/L CaCl2處理的最大，11 d 時(shí)15 mmol/L CaCl2濃度處理的最大。

3 結(jié)論與討論

葉綠素含量與葉片光合速率及植物體的有機(jī)物質(zhì)積累、生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量形成密切相關(guān)，通常把葉綠素含量作為衡量葉片光合作用強(qiáng)弱的重要指標(biāo)[7]。蔣明義等[8]認(rèn)為，滲透脅迫下水稻幼苗葉綠素含量的降低是由于合成受阻而且與活性氧傷害有關(guān)，活性氧能夠加速葉綠素的氧化降解。刁豐秋等[9]研究表明，鹽脅迫下葉綠素含量下降，主要因?yàn)辂}脅迫下NaCl 提高了葉綠素酶的活性，加速了葉綠素降解，同時(shí)葉綠素的合成受到了抑制。研究表明，鹽脅迫下黃瓜葉片的葉綠素含量呈下降趨勢(shì)，說明鹽脅迫影響了葉綠素的合成或降解。表明，各處理中當(dāng)?shù)陀?5 mmol/L CaCl2濃度水平時(shí)，隨著CaCl2濃度的升高葉綠素呈增大趨勢(shì)；當(dāng)高于15 mmol/L CaCl2濃度水平時(shí)，隨著CaCl2濃度的升高葉綠素呈下降趨勢(shì)。可見適宜的CaCl2濃度可抑制鹽脅迫引起的光合色素含量的下降，有助于植株進(jìn)行正常的光合作用，從而增加其抗鹽性。

鹽脅迫下植株的生物量降低。試驗(yàn)結(jié)果表明，100 mmol/L NaCl處理下，黃瓜幼苗干重和鮮重顯著下降，添加外源CaCl2，減輕了鹽脅迫下黃瓜幼苗生長(zhǎng)的抑制，提高了幼苗的生物量積累，促進(jìn)了幼苗生長(zhǎng)，緩解了鹽脅迫傷害，得出10 mmol/L和15 mmol/L的CaCl2濃度積累量較大。鹽脅迫植株最顯著的變化是生長(zhǎng)受到抑制，可能由于滲透調(diào)節(jié)能耗、碳同化物的缺乏以及維持生長(zhǎng)能耗增加導(dǎo)致。試驗(yàn)結(jié)果表明，100 mmol/L NaCl脅迫下，黃瓜幼苗的株高、莖粗、葉片數(shù)、葉面積等生長(zhǎng)指標(biāo)受嚴(yán)重的抑制，添加外源CaCl2處理可明顯緩解鹽的抑制作用，不同濃度的CaCl2外源處理均有不同程度的緩解效果，綜合來說，以15 mmol/L外源的CaCl2緩解效果最優(yōu)。鹽脅迫下，植物根系最早感受逆境脅迫信號(hào)，并產(chǎn)生相應(yīng)的生理反應(yīng)，繼而影響地上部生長(zhǎng)，且鹽脅迫常導(dǎo)致植物根系生長(zhǎng)受抑制[10]。試驗(yàn)中總根長(zhǎng)、根表面積在同期處理中10 mmol/L和15 mmol/L CaCl2處理相對(duì)較大，30 mmol/L CaCl2濃度處理的最低，說明外源加入鈣在一定濃度范圍內(nèi)對(duì)NaCl的傷害組織起部分保護(hù)作用，但是過量的鈣濃度將加重鹽害的發(fā)生。

綜上所述，鹽脅迫造成植物生長(zhǎng)抑制，外源加入10 mmol/L 和15 mmol/L CaCl2能顯著緩解鹽脅迫對(duì)黃瓜幼苗造成的傷害，促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)。