不同盐碱化草地对菊芋生长特性及产量的影响

董 洁，董秋丽，夏方山，高洪文，董宽虎

（1.山西农业大学 动物科技学院，山西 太谷 030801；2.中国农业科学院 北京畜牧兽医研究所，北京 100193）

盐碱化是世界性的土壤退化问题，给农业生产造成了极大的损失。世界大面积的盐碱地和土壤盐渍化使得植物盐害及耐盐机理的研究成为当前农业科学研究的重要课题［1］。种植耐盐植物改良盐碱地可操作性强、成本低、见效快，对盐碱土地资源可实现持续利用［2］，一方面收获植物取得有用部分，实现经济价值，另一方面收获的植物带走大量盐分使土壤盐分得到逐步降低，淡化的土壤还可种植耐盐性较低的作物［3］。

菊芋（Helianthus tuberosus）又称洋姜，是菊科向日葵属多年生草本植物［4］。菊芋原产于北美洲，经欧洲传入我国，由于其适应性较强，所以，在我国各地均有栽培。菊芋具有很强的耐旱和耐盐碱能力，经济价值高，适宜于中国北方沿海及半干旱平原区生长［5］。因此，试验以不同盐碱化草地种植的菊芋为材料，通过对其不同生育期生长特性、光合特性、植株离子分布及根际土壤离子含量进行测定，探讨盐碱条件对菊芋生长、及产量影响，为盐碱化草地改良寻求有效途径。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于山西省右玉县威远镇后所堡村，N 39°59′，E 112°19′，海拔1 329m，年均气温4 ℃，最冷月为1月，温度－11～－15℃，最热月为7月，温度19～20℃，≥0℃总积温2 600～3 600℃。终霜期在5月初，初霜期为9月上、中旬，无霜期100～120d。全年太阳总辐射598KJ/cm2，年日照2 600～2 700h，7、8月光能资源最丰富，年降水量450mm，属温带气候，土壤类型属于淡栗钙土。主要植物有：碱茅（Puccinellia tenuiflora）、虎尾草（Chloris virgata）、碱地凤毛菊（Saussurea runcinata）、华蒲公英 （Taraxacum sinicum）、西伯利亚蓼（Polygonum sibiricum）、碱蒿（Artemisia anethifolia）等。

1.2 试验方法

供试菊芋引自山西省偏关县益生元科技公司，属于晋北当地多年栽培的地方品种。

选取分布碱斑面积大小不等的3个地块，采用“S”形系统取样法，用土钻钻取0～20cm土层的土壤样品，阴干、压碎混匀、过筛，测定pH、总可溶性盐分及碱化度以确定草地盐碱化程度，将其分为轻度、中度和重度3块盐碱地（表1）。将地耕翻平整后，2010年4月中旬，将菊芋块茎分别种植在轻度、中度和重度盐碱地上，株行距50cm×50cm，小区面积5m×4m，重复3次。分别在苗期、现蕾期、开花期和成熟期对菊芋各器官采样，干燥后测定干物质重量，并计算叶片生物量比、茎生物量比、根系生物量比和根冠比。

表1 不同盐碱化草地土壤pH、总可溶性盐含量及碱化度Table1 The pH value，contents of total soluble salt and ESP in the different saline soil

1.3 生物量分配参数测定

在每个物候期随机取5株，对菊芋整株以及根系土进行采收，将菊芋用去离子水冲洗干净，吸水纸吸干，分叶片、茎和根系，于105℃杀青15min，75℃烘至干重，进行各器官干物质称重。计算各项参数［6］：

叶片生物量比（LBR）＝叶片干物质重/植株总干物质重

茎生物量比（SBR）＝茎干物质重/植株总的干物质重

根系生物量比（RIS）＝根系干物质重/植株总干物质重

根冠比＝地下部干物质重/地上部干物质重。

1.4 数据处理方法

试验数据通过Excel 2003和SAS 8.0软件进行统计分析及Duncans多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同盐碱度对菊芋不同生育期叶片生物量比的影响

在同一盐碱度下，菊芋苗期和现蕾期叶片生物量比（LBR）无显著差异，随着菊芋生育期的推进，LBR显著降低（图1）。重度胁迫下，LBR显著下降；在苗期、现蕾期和开花期，轻度和中度盐碱地的菊芋LBR无显著差异；成熟期，重度的LBR最低，较轻度和中度分别下降26.67%和13.69%（P＜0.05）。

2.2 不同盐碱度对不同生育期菊芋茎生物量比影响

随着盐碱度的增加，菊芋茎生物量比（SBR）逐渐增加（图2），重度盐碱地菊芋的SBR显著高于轻度的（P＜0.05）。菊芋SBR在苗期、现蕾期呈增加的趋势，开花期SBR最高，之后有所下降。

图1 不同盐碱度不同生育期菊芋叶片生物量比的变化Fig.1 Changes of leaf biomass ratio in different growth stages of Helianthus tuberosus in different salinization concentration soil

图2 盐碱胁迫下菊芋不同生育期茎生物量比的变化Fig.2 Changes of stem biomass ratio in different growth stages of Helianthus tuberosus under different salinity

2.3 不同盐碱度对不同生育期菊芋根生物量比影响

随着盐碱度的增加，菊芋根生物量比（RBR）呈先增后降的趋势（图3），以中度盐碱地RBR最高，与轻度相比增加幅度达24.93%（P＜0.05）。随着生育期的推进，RBR呈先降后增的趋势，在现蕾期和开花期RBR较低，中度和重度地RBR以成熟期最高。

2.4 不同盐碱度对不同生育期菊芋根冠比

随着盐碱度的增加，菊芋除成熟期根冠比（R/S）逐渐降低外，其他生育期R/S随着盐碱度的增加呈先增后降的趋势（图4），中度的R/S升高，较轻度增加9.35%，随着盐碱度的加强R/S开始下降。随着生育期的推进，R/S呈先降后升的趋势，现蕾期和开花期R/S较低。

2.5 不同盐碱度对菊芋产量及块茎性状的影响

随着盐碱度的增加，菊芋块茎产量逐渐下降（表2），中度和重度盐碱地菊芋产量无显著差异，较轻度产量分别下降11.23%和11.62%（P＜0.05）。

表2 不同盐碱度对菊芋产量及块茎性状的影响Table 2Changes of yield and tuber characteristics of Helianthus tuberosus under different salinity

单株块茎数及每块茎芽眼数随着盐碱度的增加而减少，中度与轻度之间无显著差异，重度盐碱地单株块茎数及每块茎芽眼数最低，较轻度分别减少11.88%和16.74%（P＜0.05）。

3 讨论与结论

（1）盐渍环境中的植物会不同程度地受到盐分胁迫的影响，在整株水平上表现为植物的生长速率降低，叶片受伤以及根冠比的增加［7］，盐分胁迫显著影响植物生长高度、茎生长、生物量积累及生物量分配［8］。根冠比能反映植物的生长状况，以及环境条件对地上部分和地下部分生长的不同影响［9］。Itai等［10］认为根冠比增大是植物的一种保护效应，有利于其吸收水分和营养物质，降低蒸腾，缓解水分胁迫所造成的伤害。试验结果表明：盐碱胁迫下，生物量在不同器官的分配为根系＞叶片＞茎；更多的生物量分配到养分吸收器官－地下部，增大了R/S，扩大了根系吸收表面积，增强了对养分的竞争能力，提高了对盐碱胁迫的耐性。中度胁迫下，R/S升高，而重度胁迫下R/S下降，说明随着盐碱度的增加，菊芋自身的调节能力下降，缓解胁迫所造成伤害的能力降低，其生长抑制较为严重。结果表明随着盐碱度的增加，LBR降低，SBR升高，RBR先升后降，这与吴成龙等［6］的研究结果一致。

（2）随着生育期的推进LBR降低，但苗期和现蕾期显著高于其他生育期，可能是由于生育前期地上部的生长为地下部营养的贮存做准备。现蕾期和开花期SBR较其他生育期高，RBR较其他生育期低。可见，盐碱胁迫下菊芋在生殖生长期反应较为敏感，此时，生物量向地上部最优化分配以提高菊芋的耐盐碱性。

随着土壤盐碱程度的增加，菊芋块茎产量呈下降的趋势，这与董秋丽等［11］，Newton等［12］和颜霞等［13］的研究结果一致。中度和重度胁迫下菊芋块茎产量显著低于轻度，但是二者之间无显著差异，可见，高盐碱胁迫下对菊芋块茎产量没有显著影响，说明菊芋具有很强的耐盐能力。试验在重度胁迫下，菊芋单株块茎数和每块茎芽眼数显著减少，说明重度盐碱地会影响菊芋的出芽数，使菊芋的繁殖能力降低。

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［2］ Montia，Amaducci M T，Venturi G.Growth response，leaf gas exchange and fructans accumulation of Jerusalem artichoke（Helianthus tuberosus L.）as affected by different water regimes［J］.European Journal of Agronomy，2005，23：136－145.

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［5］ Zhao G M，Liu Z P，Chen M D，et al.Soil properties and yield of Jerusalem artichoke（Helianthus tuberrosus L.）with seawater irrigation in north China plain［J］.Pedosphere，2008，18（2）：195－202.

［6］ 吴成龙，周春霖，尹金来，等.碱胁迫对不同品种菊芋幼苗生物量分配和可溶性渗透物质含量的影响［J］.中国农业科学，2008，41（3）：901－909.

［7］ Munns R，Termaat A.Whole－plant responses to salinity［J］.Aust J Plant Physiol，1986，（13）：143－160.

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［9］ 王忠.植物生理学［M］.北京：中国农业出版社，2005，342.

［10］ Itai C，Benzion A.Water and plant life［M］.Springer Verlag，Berlin，Heidelberg，NewYork，1976：207－224.

［11］ 董秋丽，夏方山，董宽虎.盐胁迫对芨芨草苗期生长和脯氨酸含量的影响［J］.草原与草坪，2010，30（3）：29－32，38.

［12］ Newton P J，Myers B A，West D W.Reduction in growth and yield of Jerusalem artichoke caused by soil salinity［J］.Irrig Sci，1991，12，213－222.

［13］ 颜霞，金芳，杨凤翔，等.不同种类盐胁迫对孜然种子萌发及幼苗生长的影响［J］.草原与草坪，2010，30（4）：71－75，80.