外源Ca2+对干旱胁迫下矮牵牛幼苗抗旱性及生物量的影响

曹淑红 李宁毅

摘要[目的] 为了了解外源Ca2+对干旱下矮牵牛幼苗生长的影响。[方法] 采用盆栽控水的方法，研究了在干旱胁迫和复水条件下，施用不同浓度CaCl2对矮牵牛幼苗抗旱性和生物量的影响。[结果] 随着干旱胁迫的加深和时间的延长，施加CaCl2均能显著降低矮牵牛的旱害指数，增加矮牵牛幼苗的干物质积累量和干物质根冠比，减小干旱胁迫对矮牵牛造成的伤害；复水处理后，施加CaCl2的各处理旱害指数均显著低于对照，干物质积累量和干物质根冠比均显著高于对照。[结论]在干旱胁迫过程中，施用CaCl2能增加矮牵牛幼苗的干物质积累量和干物质根冠比，并减小干旱胁迫对矮牵牛造成的伤害，其中以40 mmol/L CaCl2对矮牵牛效果最好。

关键词矮牵牛；CaCl2；干旱胁迫；抗旱性；生物量

中图分类号S681文献标识码A文章编号0517-6611（2014）01-00017-03

作者简介曹淑红（1965- ），女，河北沧州人，副教授，从事化学物质在植物上的应用研究，Email：596264024@qq.com。

收稿日期20131213矮牵牛（Petunia hybrida Vilm.）因其花色艳丽丰富、花期长、花量大而成为城市园林绿化美化的一二年生露地主栽草花之一，广泛应用在花坛、花境、地被及盆钵之中。近年来，由于人口的增加、森林面积减少及现代化工业发展对生态环境的破坏，干旱日益严重。干旱是影响植物生长发育的主要环境因子之一。多数露地植物在干旱环境下不能正常生长。因此，如何提高矮牵牛植株的抗旱性，对于节水抗旱，保证其在干旱的环境中正常生长，最大限度地发挥其美化环境的功能有着重要的现实意义。氯化钙（CaCl2）对提高植物的抗旱性起着非常重要的作用，已被广泛应用于植物的抗旱性研究中[1-7]。 在土壤缺水的情况下，植物往往表现出叶片萎蔫、黄化干枯等生长不良的现象，并且伴随着生物量的下降。因此，在干旱胁迫下，植物的旱害指数、生物量的高低是鉴定植物耐旱能力的重要指标之一。目前，施用CaCl2提高矮牵牛植株苗期抗旱能力方面的研究还未见报道。笔者以矮牵牛为试材，以CaCl2为处理药剂，研究干旱胁迫下经CaCl2处理的矮牵牛植株在苗期旱害指数、生物量的变化，以期为提高矮牵牛植株的抗旱性、极大程度地节约水资源提供理论依据。

1材料与方法

1.1供试材料以矮牵牛幻想系列‘Miragemid Blue品种为材料，用72孔穴盘播种育苗，基质为草炭∶蛭石∶珍珠岩=2∶1∶1。CaCl2由上海国药集团化学试剂有限公司提供。

1.2试验方法试验于2011年5月10日在温室内播种。待幼苗有3～4片真叶完全展开时进行CaCl2处理，设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个浓度。采用叶面喷施的方法，喷施量以叶片滴水为度，连续喷施2 d。每个处理4盘，设3次重复，随机摆放在苗床上。处理后正常浇水管理。

幼苗长至5～6片真叶完全展开时，各处理选生长整齐的壮苗移植于15 cm×13 cm（口径×高度）的营养钵中，每钵1株。供试土壤为过筛园土∶育苗基质=1∶1，每钵土量为1.2 kg，采用常规水分管理。

幼苗有7～8片真叶完全展开时进行干旱胁迫处理，设置3个胁迫程度：W1轻度干旱胁迫（维持土壤含水量为60%～65%田间持水量）、W2中度干旱胁迫（维持土壤含水量为40%～45%田间持水量）、W3重度干旱胁迫（维持土壤含水量为20%～25%田间持水量）。3次重复，每个重复40盆。每天下午18：00采用称重法对土壤含水量进行监控，补水。干旱胁迫时间为18 d，之后复水，使得各个处理的土壤含水量达到80%～85%田间持水量。分别在干旱处理的第0、3、6、9、12、15、18、21天（即复水后第3天）的同一时段调查旱害指数，测定植株全株干重、干重根冠比。

1.3测定项目及方法

1.3.1抗旱等级评价。0级为植株生长发育与正常生长的植株无明显差异；1级为植株叶片有1～3片叶片发生萎蔫；2级为植株叶片有3～7片叶片发生萎蔫；3级为植株叶片全部萎蔫或1～3片叶片边缘开始黄化干枯；4级植物叶片严重黄化并且30%叶片干枯；5级植株50%叶片黄化干枯，并且发生脱落。

旱害指数=∑每个级别的株数×级别数/总调查株数×最高级数（5）

1.3.2全株干重、干重根冠比的测定。用万分之一天平测定全株干重；将植株地上部、地下部于105 ℃下15 min杀青后在80～90 ℃下烘至恒重，用万分之一天平测定其干重，地下部与地上部干重的和为全株干重，其比值为干重根冠比（R/T）。试验设3次重复，取平均值，用DPS数据处理系统进行方差分析。

2结果与分析

2.1外源Ca2+对干旱胁迫下矮牵牛幼苗旱害指数的影响从表1可以看出，随着干旱胁迫的加深和时间的延长，CaCl2处理均能在0.05水平显著降低矮牵牛的旱害指数，并且随着浓度的增加，旱害指数降低，矮牵牛的抗性增强，但是C5处理比其他处理旱害指数升高，抗性较弱。在各个水分处理中，均以C4处理对矮牵牛抗性提高的表现最佳。

2.2外源Ca2+对干旱胁迫下矮牵牛幼苗全株干重的影响从图1可以看出，干旱胁迫下CaCl2各处理均在0.05水平显著提高矮牵牛的全株干重。W1条件下，CK的全株干重

从胁迫的第9天开始显著下降，其他处理的全株干重则从胁迫的第12天开始下降，到胁迫的第18天各处理的全株干重表现为C4处理>C5处理>C3处理>C2处理>C1处理>CK，复水后上升，表现为C4处理> C3处理>C5处理> C2处理>C1处理>CK；W2 和W3条件下，各处理的全株干重在胁迫后期均不同程度的下降，复水后上升，胁迫第18天，表现为C4处理>C3处理>C5处理>C2处理>C1处理>CK，复水后仍表现出相同的趋势。由此可知，以C4处理对

2.3外源Ca2+对干旱胁迫下矮牵牛幼苗干重根冠比的影响从图2可以看出，CaCl2各处理均不同程度提高矮牵牛的干重根冠比。W1和W2条件下，各处理的根冠比均呈现先降低后升高的趋势，复水后均呈现降低趋势，在胁迫的第18天，各处理的根冠比表现为C4处理>C3处理>C2处理>C1处理>C5处理>CK，复水后仍然表现出相同的趋势；W3条件下，各处理的根冠比在胁迫的过程中均呈上升趋势，复水后均下降，在胁迫的第18天，各处理的根冠比表现为C4处理>C3处理>C2处理>C5处理>C1处理>CK。由此可知，在干旱胁迫及复水情况下，以C4处理对矮牵牛的干重根冠比效果最佳。

3结论与讨论

研究表明，在干旱胁迫过程中，施用CaCl2能增加矮牵牛幼苗的干物质积累量和干物质根冠比，并且减小干旱胁迫对矮牵牛造成的伤害，其中以40 mmol/L CaCl2对矮牵牛效果最好。

根冠比是衡量幼苗是否健壮的重要指标。幼苗全株干重是光合产物的积累数量，可以反映光合作用的强弱[8]。只有在苗期积累一定数量的干物质，才能为以后的生长发育奠定物质基础。全株干重较稳定地反映出植物体幼苗同化产物的积累状况、生长发育进程及幼苗的质量变化。它是组成壮苗的基础性指标[9]。从试验结果可以看出，在不同的干旱胁迫条件下，施用CaCl2能明显提高矮牵牛的全株干重，减缓水分胁迫对矮牵牛造成的全株干重下降。

当土壤干旱时，地上与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对干旱适应能力。一般地，在干旱胁迫下植物通过增大地下部分比例来提高水分、养分的利用效率[10]。在干旱胁迫下，光合产物优先分配给根系，根冠比加大；反之，则根冠比减小。试验中，随着干旱胁迫程度加深和时间延长，各处理矮牵牛的干重根冠比均呈上升趋势，复水后均下降。这可能是由于矮牵牛适应干旱的自身调节。施用CaCl2能显著提高矮牵牛的干重根冠比，有利于提高矮牵牛幼苗的水分利用效率及干旱适应能力。

参考文献

[1] 宋新妍，张崔灿，韩晓弟.CaCl2对冬小麦抗旱性影响的研究[J].安徽农业科学，2009，37（30）：14637-14638.

[2] 吴妍，张岁岐，刘小芳，等.水分胁迫及复水条件下外源Ca2+对玉米幼苗根系水力导度及生长的影响[J].作物学报，2010，36（6）：1044-1049.

[3] 李强，何媛媛，梁建宏，等.干旱胁迫过程中外源钙对华南忍冬光合生理的影响[J].河南师范大学学报：自然科学版，2010，38（1）：134-137.

[4] 程林梅，唐连顺，张原根，等.CaCl2对棉花幼苗抗旱性的效应[J].中国棉花，1997，24（12）：17-18.

[5] 洪法水.氯化钙和氯化钠浸种对水分胁迫下小麦幼苗抗旱性状的影响[J].植物生理学通讯，1992（4）：287.

[6] 姜义宝. 钙对紫花苜蓿抗旱性的影响[D].哈尔滨：东北农业大学，2003.

[7] 安永芳.钙对小麦幼苗抗旱性的作用机理研究[D].石家庄：河北师范大学，2004.

[8] 葛晓光.蔬菜育苗技术及理论[M].西安：陕西科学技术出版社，1989.

[9] 马建祥，邹志荣，李建明，等.番茄苗期节水灌溉指标研究初报[J].陕西农业科学，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.