土壤調理劑減輕酸棗鹽堿脅迫研究*

馮一峰，王 艷，閆芬芬，姜 喜，吳翠云，林敏娟

（塔里木大學植物科學學院，新疆生產建設兵團塔里木盆地生物資源保護利用兵團重點實驗室，阿拉爾 843300）

近些年，南疆地區的棗樹種植規模不斷擴大，是當地農民增收的主要經濟果樹。與此同時，南疆地區水資源缺乏和當地農戶對土地的使用管理不當，使得土壤鹽漬化程度日益加劇，鹽堿地面積已有60 多萬hm2，占總耕地面積的43%[1]。土壤鹽漬化使得紅棗的栽培面積受限，影響了當地百姓的經濟收入，制約了棗產業的可持續發展。

土壤調理劑（本文中均指鹽堿土壤調理劑）可以通過離子交換作用大量置換與土壤膠體吸附的鈉離子，使鈉離子隨灌溉水流入土壤深處或者直接被植物吸收利用，不再危害植物，在改善土壤鹽堿性方面作用顯著[2]。本試驗以酸棗幼苗為試材，通過鹽堿條件下常規營養液與土壤調理劑配制液的施用對比，測定酸棗葉片和枝條光合特性、滲透調節物質和細胞保護酶活性等指標，以期篩選出減輕酸棗鹽堿脅迫的最適土壤調理劑濃度，為土壤調理劑在酸棗上的合理利用提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗于2019 年4 月在塔里木大學園藝試驗站智能溫室內進行，溫室內溫度25 ℃、濕度70%～80%。試驗材料為酸棗實生幼苗，3 月15 日開始育苗，4 月5 日苗高約5 cm。挑選生長狀態良好、整齊一致的酸棗幼苗種植于水肥循環澆灌系統基質栽培槽中，槽中基質體積比為珍珠巖∶蛭石∶草炭=1∶1∶1。

經試驗前期測定，南疆各地區不出酸棗苗的土壤中鹽堿含量不超過0.4%，鹽堿組分主要為碳酸鈉、碳酸氫鈉、氯化鈉和硫酸鈉，且各組分含量比例接近1∶1∶1∶1。因此本試驗模擬田間試驗，選用這4 種鹽堿液的混合溶液按照體積比1∶1∶1∶1進行處理。

供試土壤調理劑為成都華宏生態農業科技有限公司研制的“施地佳”土壤調理劑，有效成分為氨基酸≥110 g/L、水不溶物含量≤10 g/L、N+P2O5+K2O≥5%、有機質≥45%。

1.2 試驗設計

試驗共設5 個處理A1、A2、A3、A4、A5 和對照（CK），每處理各50 株酸棗苗，幼苗定植后采用自動滴灌設備滴灌營養液，營養液按照日本園試營養液配方配制，每2 d 滴灌1 次，每次滴灌5 min，滴灌量相同，達到透灌的標準（以下滴灌時間和滴灌量均相同）。20 d 后，幼苗長至10 cm 左右，同時加入質量濃度為0.4%的混合鹽堿液滴灌。10 d 后，除了CK 繼續滴灌營養液，A1、A2、A3、A4、A5 5個處理分別滴入1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g/L 的“施地佳”土壤調理劑配制液（以下簡稱“施地佳”）。

1.3 樣品采集及指標測定

葉綠素熒光參數的測定：試驗于8：30—10：30進行。每株酸棗幼苗選取中上部無病蟲害且大小適中的完全展開代謝旺盛的葉片，并將葉片避光暗處理15 min。采用葉綠素熒光儀（OPTI-sciences，美國）測定參數，每組參數重復3 次。葉綠素含量的測定：采用乙醇提取法測定。細胞保護酶活性的測定：CAT 活性測定采用紫外吸收法；POD 活性測定采用愈創木酚法；SOD 活性測定采用鄰苯三酚（PR）自氧化法。細胞滲透調節物質的測定：枝條采樣時間同葉片，樹體上、中、下外圍各取3 節。脯氨酸含量測定采用酸性水合茚三酮顯色法；可溶性蛋白質含量測定采用考馬斯亮藍顯色法；可溶性糖含量測定采用蒽酮-硫酸比色法。

1.4 數據處理

采用Excel 2007 和DPS 7.05 軟件對數據進行方差分析，用Duncan’s 新復極差法檢驗數據差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同處理對酸棗葉片葉綠素熒光參數的影響

由表1 可知，不同處理下，酸棗葉片的最小初始熒光值（Fo）、最大熒光值（Fm）和光化學量子效率（Fv/Fm）隨“施地佳”濃度的增大均呈先上升后下降的變化趨勢，A4 處理（“施地佳”濃度為2.5 g/L）酸棗葉片的Fo、Fm、Fv/Fm 值均最大。

表1 不同處理酸棗葉片葉綠素熒光參數

2.2 不同處理對酸棗葉片葉綠素含量的影響

由圖1 可知，隨著“施地佳”濃度的增大，酸棗葉片葉綠素含量變化呈先上升后下降的趨勢，“施地佳”處理的葉片葉綠素含量均高于CK，較CK 增加了10.93%～21.79%；A4 處理（“施地佳”濃度為2.5 g/L）葉片葉綠素含量最高，為2.15 mg/g，較CK 葉綠素含量增加了21.79%；A4 與A3 處理葉片葉綠素含量無顯著差異。

2.3 不同處理對酸棗葉片細胞保護酶活性的影響

細胞保護酶可以在逆境環境產生清除對細胞有害的物質，常見的細胞保護酶有過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）等。

圖1 不同處理酸棗葉片葉綠素含量

由表2 可知，隨著“施地佳”濃度的增大，葉片中CAT、POD、SOD 活性變化均呈先下降后上升的趨勢。CAT 活性在未加入“施地佳”處理（CK）中較高，A1、A2、A3、A4 處理呈下降趨勢，但在A5 處理酶活性達到最高，與CK 無顯著差異，可能是高濃度的土壤調理劑對CAT 活性產生了抑制。POD 活性在CK 中最高，在A3 處理最低，較CK 降低了39.34%，二者間差異顯著。SOD 活性在CK 中最高，在A3 處理中活性最低，較CK 降低了50.57%，二者間差異顯著。

表2 不同處理酸棗葉片細胞保護酶活性

2.4 不同處理對酸棗細胞滲透調節物質的影響

2.4.1 可溶性糖含量的比較

由圖2 可知，隨著“施地佳”濃度的增大，酸棗葉片、枝條中可溶性糖含量呈先上升后下降的變化趨勢。A2、A3、A4、A5 處理的酸棗葉片可溶性糖含量與CK 差異顯著；當“施地佳”濃度為2.5 g/L時，酸棗葉片中可溶性糖含量最高，為0.73%，與A1、A2、A3 處理和CK 差異顯著，與A5 處理差異不顯著。

施用“施地佳”后，枝條中可溶性糖含量為0.55%～0.68%，其中A4、A5 處理可溶性糖含量均顯著高于CK；當“施地佳”濃度為2.5 g/L 時，酸棗枝條中可溶性糖含量最高，顯著高于其他各處理（圖2）。

圖2 不同處理酸棗葉片、枝條可溶性糖含量

2.4.2 可溶性蛋白質含量的比較

由圖3 可知，隨著“施地佳”濃度的增大，酸棗葉片中可溶性蛋白質含量呈先上升后下降的變化趨勢。除A5 處理外，其他各處理酸棗葉片中可溶性蛋白質含量均顯著高于CK，A4 處理可溶性蛋白質含量最高，為16.3 mg/g。

施用“施地佳”后，酸棗枝條中可溶性蛋白質含量為3.61～4.11 mg/g，除A1、A2 處理外，其他各處理較CK 均有顯著增加；A4 處理枝條中可溶性蛋白質含量最高，較CK 增加了12.57%，與A1、A2、CK 有顯著性差異，與A3、A5 處理無顯著差異（圖3）。

圖3 不同處理酸棗葉片、枝條可溶性蛋白質含量

2.4.3 脯氨酸含量的比較

由圖4 可知，不同處理下，酸棗葉片和枝條中脯氨酸含量隨著“施地佳”濃度的升高呈先下降后上升的變化趨勢，在未施用“施地佳”（CK）時最高，經不同濃度“施地佳”處理后均有所降低。葉片中脯氨酸含量較CK 下降了10.31%～11.09%，A4處理最低，且不同濃度“施地佳”處理均與CK 存在顯著差異，“施地佳”各處理間無顯著差異。

枝條中脯氨酸含量較 CK 下降了 1.29%～25.55%，同樣為A4 處理最低，其中A1、A2 處理與CK 無顯著差異，A3、A4、A5 處理與CK 差異顯著（圖4）。

圖4 不同處理酸棗葉片、枝條脯氨酸含量

3 討論與結論

植物葉片中葉綠素含量是植物營養狀況和生長狀態的重要表征指數[3]。葉綠素含量的變化受外界環境條件的影響較大。劉順梅[4]試驗結果表明，施用土壤調理劑能明顯提高北沙參的葉綠素含量，延緩葉片衰老，且施肥時間越長，效果越明顯。本研究中，酸棗幼苗在施用不同濃度的“施地佳”后，其葉綠素含量均高于未施用“施地佳”的葉綠素含量，說明土壤調理劑減輕了土壤鹽堿脅迫，使葉片葉綠體數目逐漸增加，類囊體緊湊，不易破裂，葉綠素與葉綠體蛋白結合緊密，有利于葉片進行光合作用。

葉片的最小初始熒光（Fo）和最大熒光值（Fm）是衡量植物光合性能、評價作物產量和生物量的重要指標[5]，也是評價光系統PSⅡ潛在光化學轉換效率的重要參數[6]。本研究發現，不同濃度的土壤調理劑對酸棗葉片的Fo 和Fm 有一定影響，適量的土壤調理劑可改善植物葉片的熒光特性，促進其光化學量子效率增加，使其更適宜植物生長，這一結果與王惠[7]的研究結果類似。當“施地佳”濃度為2.5 g/L 時，酸棗葉片的最小初始熒光量（Fo）、最大熒光值（Fm）最高，說明此時酸棗葉片具有較高的PSⅡ反應中心的活性，光合利用率強，能滿足光合碳同化所需的能量，可以產生更多的光合產物。

植物積累脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白等滲透調節物質是在滲透脅迫下植物體維持滲透平衡的一種保護機制[8-9]。本試驗研究表明，在鹽堿條件下對酸棗幼苗施用土壤調理劑，酸棗葉片、枝條中可溶性糖含量和可溶性蛋白質含量均高于對照，脯氨酸含量低于對照，與周嬋等[10]的研究結果一致。

植物體內的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）等抗氧化酶類是植物細胞中清除活性氧的重要組分，是防止脅迫條件下氧化傷害的重要因素，其活性的提高是細胞對抗逆境的正常生理反應[11]。本研究發現，在鹽堿條件下施用適當濃度的土壤調理劑，能夠使植物體內的抗氧化物酶的活性降低。

不同土壤類型施用土壤調理劑的劑量不同[12]。陳士更等[13]研究認為，膠東酸化果園（pH 值＜4.5）在常規施肥下配施腐植酸土壤調理劑1 275 kg/hm2可作為短期內改良酸化土壤、提高蘋果產量和品質的有效途徑。高文勝等[14]在丘陵砂壤土施用土壤調理劑發現，土壤調理劑能提高甜櫻桃產量，改善品質，以每667 m2用量75 kg 時效果最好，產量最高。陳之群[15]用“Agri-SC”土壤調理劑認為，高劑量的土壤調理劑對土壤理化性質及微生物、酶的影響更顯著，建議在壤土上每667 m2適宜的施用劑量為200 mL，砂漿黑土上每667 m2適宜的施用劑量為600 mL。曾華等[16]以‘鹽豐47’為試驗材料，在濱海鹽堿地試驗，發現土壤調理劑每667 m2施入量3.0 kg 的E2 處理獲得最高產量，每667 m2產量為727.6 kg，“施地佳”土壤調理劑可促進濱海鹽堿地改良與水稻增產。李智強等[17]對酸化水稻田進行了施地佳土壤調理劑田間示范，發現土壤有機質含量提高了1.3%、pH 值提高了0.57，水稻平均增產409.5 kg/hm2。本試驗發現，施用適當濃度“施地佳”降低了鹽堿脅迫對酸棗幼苗生理生化的抑制作用。

鹽堿條件下，施用土壤調理劑對酸棗葉片葉綠素含量、最小初始熒光量、最大熒光值、酸棗葉片和枝條滲透調節物質及細胞保護酶活性等產生了一定影響。在鹽堿脅迫后，施入濃度為2.5 g/L 的“施地佳”配制液效果最好，整體提高了熒光參數、細胞保護酶活性及相關滲透調節物質含量。總之，適當施用土壤調理劑有利于提高鹽堿條件下酸棗葉片的葉綠素熒光特性，激活酸棗葉片、枝條中細胞保護酶活性，提高其可溶性糖和可溶性蛋白質含量，降低其脯氨酸含量，能夠有效降低鹽堿脅迫對酸棗苗產生的危害。