微咸水灌溉对油葵生长和生理生化特性的影响

李　强，王秀萍，刘雅辉，鲁雪林，张国新（河北省农林科学院滨海农业研究所，河北　唐海　063200）



微咸水灌溉对油葵生长和生理生化特性的影响

李强，王秀萍*，刘雅辉，鲁雪林，张国新
（河北省农林科学院滨海农业研究所，河北唐海063200）

摘要：以油葵品种美国超级矮大盘为试验材料，灌溉咸水矿化度设2、4、6、8、10、12、14和16 g/L计8个水平，以淡水灌溉为对照，研究了不同矿化度咸水灌溉下油葵生长和叶片生理生化特性的变化，以确定适宜油葵生长的咸水矿化度范围，为制订滨海咸水区油葵栽培管理技术提供科学依据。结果表明：微咸水灌溉处理的油葵生长指标（株高、叶数和花盘直径）和叶绿素含量均约CK，且指标值均随灌溉水矿化度的增加而逐渐降低。其中，灌溉水矿化度2～6 g/L处理的植株株高和花盘直径，灌溉水矿化度2～10 g/L处理的油葵叶数，以及灌溉水矿化度2～14 g/L处理的油葵叶绿素含量与CK差异均不显著。微咸水灌溉处理的油葵叶片质膜相对透性、MDA含量和Pro含量均跃CK，其中，油葵叶片质膜相对透性增大和脯氨酸等渗透调节物质含量升高有利于提高油葵植株的抗逆性，但矿化度超过6 g/L咸水灌溉的油葵叶片质膜相对透性和矿化度超过10 g/L咸水浇灌的油葵叶片MDA含量显著跃CK，油葵细胞结构和功能遭到破坏，油葵叶片膜脂过氧化严重，从而影响油葵叶片的正常生理生化反应。综上所述，油葵耐盐性较强，矿化度臆6 g/L的灌溉水对油葵生长和生理生化特性影响较小。因此，可以在地下水矿化度低于6 g/L的区域种植油葵，或使用矿化度低于6 g/L的微咸水灌溉油葵。

关键词：微咸水；油葵；生长；生理生化特性

盐胁迫是严重影响植物生长、导致作物减产的主要非生物因子之一[1]。盐胁迫对植物造成的危害主要包括离子胁迫和渗透胁迫以及由二者所引起的生长抑制和氧化胁迫[2，3]。植物受盐胁迫时，体内会产生大量的活性氧[4]，包括超氧阴离子、羟基自由基和过氧化氢。这些活性氧通过对脂类、蛋白质和核酸的氧化损伤而引起植物体内代谢紊乱，使植物生长和发育受到抑制[5]。植物在长期进化过程中形成了酶促和非酶促两大保护系统，赋予植物体清除活性氧的能力，从而表现出对氧化胁迫的抗性。

淡水资源匮乏是世界性问题，对农业生产和生态环境均构成了严重威胁。中国微咸水资源分布广泛，合理开发利用微咸水资源已成为微咸水分布地区解决水资源短缺的一条有效途径。国内外大量研究和实践证明，只要采取适当措施，以可持续利用为指导准则，完全可以利用咸水和微咸水灌溉作物，达到作物抗旱增产的目的[6～12]。油葵是一种耐旱、耐盐碱、耐瘠薄且有较高经济价值的油料作物，为中国四大油料作物之一，有着广泛的种植面积。前人对油葵的耐盐性进行了大量研究，但多数研究主要集中于不同盐渍化程度土壤对油葵生长发育及产量特征的影响[13～15]，尚缺乏关于微咸水灌溉对油葵生长发育过程及产量影响的相关研究。因此，在微咸水广泛分布地区，研究并制定合理的油葵微咸水灌溉制度具有重要意义。

采用8种不同矿化度的咸水对油葵进行灌溉，测定微咸水胁迫下油葵的生长情况和生理生化指标的变化，探明油葵的耐盐机理和对灌溉水矿化度的适宜范围，可为淡水资源缺乏的盐碱土地区油葵高产栽培提供技术支持。

1　材料与方法

试验在河北省农林科学院滨海农业研究所现代农业科技成果转化基地进行。

参试油葵品种为美国超级矮大盘。试验采用盆栽方式进行，所用花盆为陶瓷花盆，直径30 cm，深30 cm。咸水由抽取的当地咸水井咸水（矿化度28 g/L）与深层淡水按一定配比配制而成。盆栽土壤取自盐碱度低的实验基地表层0～20 cm土壤，均匀混合，风干、碾压、过筛孔径（2 mm）后，以容重1.30 g/cm3分层装入花盆。

每盆播种油葵种子20粒，播种深度为3～4 cm。苗期定苗3～4株/盆。试验灌溉水矿化度设2、4、6、8、10、12、14和16 g/L计8个处理，以淡水浇灌为对照。3次重复。底墒水灌水时间为2014年6月20日，之后视土壤墒情共计灌水2次，每次灌水量均为200 mL/盆。

2013年10月9日，每盆选取长势较好的植株1株，测量株高、叶数和花盘直径。随机选取各处理油葵顶尖叶片若干，迅速用去离子水冲洗干净后，用吸水纸吸干表面水分，分别称取叶片0.5 g，测量各生理生化指标。参照《植物生理学实验指导》[16]，采用分光光度计法测定叶绿素（Chlorophyll）含量，采用茚三酮比色法测定脯氨酸（Pro）含量；参照《植物生理生化实验原理与技术》[17]，采用电导仪法测定质膜相对透性，采用硫代巴比妥酸显色法测定丙二醛含量（MDA）。

利用Excel 2003和DPSv 8.01版软件对试验数据进行统计和处理。

2　结果与分析

2.1微咸水灌溉对油葵生长的影响

2.1.1微咸水灌溉对油葵株高的影响微咸水灌溉处理的油葵株高均约CK，且随着灌溉水矿化度的增加，油葵株高呈现平缓的降低趋势（表1）。其中，灌溉水矿化度2～6 g/L处理的海葵株高差异不显著，且与CK差异也均不显著；矿化度逸8 g/L处理的株高差异均不显著，但与CK差异均达到了显著水平。表明微咸水灌溉可导致油葵株高降低，其中用矿化度2～6 g/L的微咸水灌溉对油葵株高影响不明显，但灌溉水矿化度高于6 g/L时油葵株高会显著降低。

2.1.2微咸水灌溉对油葵叶数的影响微咸水灌溉处理的油葵叶数均约CK，且随着灌溉水矿化度的增加，油葵叶数呈现平缓的降低趋势，但微咸水灌溉处理的油葵叶数差异均不显著。其中，灌溉水矿化度2～10 g/L处理的油葵叶数与CK差异均不显著，而矿化度逸12g/L处理的叶数与CK差异达到了显著水平。表明微咸水灌溉可导致油葵叶数减少，其中用矿化度2～10 g/L的微咸水灌溉对油葵叶数影响不明显，但灌溉水矿化度高于10 g/L时油葵叶片数会显著减少。

2.1.3微咸水灌溉对油葵花盘直径的影响微咸水灌溉处理的油葵花盘直径均约CK，且随着灌溉水矿化度的增加，油葵花盘直径呈现平缓的降低趋势。其中，灌溉水矿化度2～6 g/L处理的油葵花盘直径差异均不显著，且与CK差异也均不显著；矿化度逸8 g/L处理的花盘直径差异不显著，但与CK差异均达到了显著水平。表明微咸水灌溉可导致油葵花盘直径减小，其中用矿化度2～6 g/L的微咸水灌溉对油葵花盘直径影响不明显，但灌溉水矿化度高于6 g/L时油葵花盘直径会显著减小。

表1　不同矿化度咸水灌溉的油葵生长指标Table 1 Effect of different salinity on growth index of sunflower

2.2微咸水灌溉对油葵生理生化特性的影响

2.2.1微咸水灌溉对油葵质膜相对透性的影响微咸水灌溉处理的油葵质膜相对透性均跃CK，且随着灌溉水矿化度的增加，油葵质膜相对透性呈现逐渐增大的趋势（表2）。其中，灌溉水矿化度2～6 g/L处理的油葵质膜相对透性差异均不显著，且与CK差异也均不显著；矿化度逸8 g/L处理的质膜相对透性差异不显著，但与CK差异均达到了显著水平。表明微咸水灌溉可导致油葵质膜相对透性增大，其中用矿化度2～6 g/L的微咸水灌溉对油葵质膜透性影响不明显，有利于促进质膜内外渗透压的平衡，从而提高油葵的抗逆性；但当灌溉水矿化度超过6 g/L时会对油葵细胞结构和功能产生较大影响，从而影响油葵生长。

2.2.2微咸水灌溉对油葵MDA含量的影响微咸水灌溉处理的油葵MDA含量均跃CK，且随着灌溉水矿化度的增加，油葵MDA含量呈现逐渐增大的趋势。其中，灌溉水矿化度2～10 g/L处理的油葵MDA含量差异均不显著，且与CK差异也均不显著；矿化度逸12 g/L不同处理的MDA含量差异显著，且与CK差异也均达到了显著水平。表明咸水灌溉可引起油葵MDA含量增大，其中用矿化度2～10 g/L的微咸水灌溉对油葵MDA含量影响不明显，细胞受胁迫严重程度较轻，对油葵生长影响较小；但灌溉水矿化度超过10 g/L时会使油葵MDA含量显著升高，膜脂过氧化严重，从而影响一系列生理生化反应的正常进行。

2.2.3微咸水灌溉对油葵Pro含量的影响微咸水灌溉处理的油葵叶片Pro含量均跃CK，且随着灌溉水矿化度的增加，油葵叶片Pro含量呈现逐渐增大的趋势。其中，灌溉水矿化度2～6 g/L处理的油葵叶片Pro含量差异均不显著，且与CK差异也均不显著；矿化度逸8 g/L处理的叶片Pro含量差异不显著，但与CK差异均达到了显著水平。表明微咸水灌溉可导致油葵叶片Pro含量增大，有利于达到质膜内外渗透压的平衡，增强油葵的抗逆性，其中用矿化度2～6 g/L微咸水灌溉对油葵叶片Pro含量影响不明显；但灌溉水矿化度超过6 g/L时会使油葵叶片的Pro含量显著升高，油葵抗逆性增强。

2.2.4微咸水灌溉对油葵叶绿素含量的影响微咸水灌溉处理的油葵叶片叶绿素含量均约CK，且随着灌溉水矿化度的增加，油葵叶绿素含量呈现逐渐降低的趋势。其中，灌溉水矿化度2～14 g/L处理的油葵叶绿素含量差异均不显著，且与CK差异也均不显著；矿化度16 g/L处理的油葵叶片叶绿素含量与CK差异达到了显著水平。表明微咸水灌溉可导致油葵叶绿素含量降低，光合能力下降，其中用矿化度2～14 g/L微咸水灌溉的油葵叶片光合能力影响不明显；但灌溉水矿化度高于14 g/L时会使油葵叶片的叶绿素含量显著降低，光合能力明显下降甚至失去光合能力。

表2　不同矿化度咸水灌溉的油葵生理生化特性Table 2 Effect of different salinity on the physiological and biochemical characteristics of sunflower

3　结论与讨论

在咸水胁迫下，油葵的叶片质膜相对透性增大，脯氨酸等渗透调节物质含量升高，油葵的抗逆性增强。因此，油葵是较耐盐的植物。随着灌溉水矿化度的增加，油葵的株高、叶数和花盘直径等生长指标呈现不同程度的下降趋势，油葵生长受到抑制，但用矿化度为2～6 g/L的微咸水灌溉对油葵生长影响较小，但灌溉水矿化度高于6 g/L时则会显著抑制油葵生长。微咸水灌溉导致油葵质膜相对透性增大，用矿化度2～6 g/L的微咸水灌溉时油葵质膜透性变化比较缓和，有利于提高油葵的抗逆性；但灌溉水矿化度超过6 g/L时会对油葵细胞结构和功能产生较大影响，从而影响油葵生长。丙二醛是膜脂过氧化的终产物之一，其含量高低可以作为考察细胞受到胁迫严重程度的指标。用矿化度2～10 g/L的微咸水灌溉，油葵细胞受胁迫程度较轻，对油葵生长影响较小；但灌溉水矿化度超过10g/L时会使油葵叶片膜脂过氧化严重，从而影响一系列生理生化反应的正常进行。油葵在咸水胁迫下，叶绿素含量降低，光合能力下降，其中用矿化度2～14 g/L的微咸水灌溉对油葵光合能力影响不大，但灌溉水矿化度高于14 g/L时会使油葵叶片光合能力显著下降，甚至失去光合能力。

综上所述，微咸水灌溉可以提高油葵的抗逆性，其中，用矿化度臆6 g/L的微咸水灌溉对油葵生长和生理生化特性影响较小；用矿化度跃6 g/L的微咸水浇灌会严重抑制油葵生长，破坏油葵叶片质膜结构，降低叶片的光合能力。

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Effect of Micro-salinity on the Growth and the Physiological and Biochemical Characteristics of Sunflower

LI Qiang，WANG Xiu-ping*，LIU Ya-hui，LU Xue-lin，ZHANG Guo-xin
（Coastal Agricultural Research Institute，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Tanghai 063200，China）

Abstract：8 different salinity of irrigation water（2，4，6，8，10，12，14 and 16 g/L）was conducted to study the on the effect of different salinity on growth and physiological and biochemical characteristics of sunflower taking fresh water irrigation as the control to determine the suitable salinity range for the growth of sunflower and provide scientific basis for the development of the cultivation and management techniques of sunflower in coastal saline area. The results showed that the growth index and chlorophyll content of sunflower under different salinity were all lower than that of CK，which were gradually decreased with in-creasing salinity of irrigation water.The plant height and disk diameter in the salinity of 2-6 g/L，the number of leaves in the salinity of 2-10 g/L，chlorophyll content in the salinity of 2-14 g/L had no sig-nificant differences with that of CK. Relative permeability of leaf plasma membrane，MDA content and proline content under different salinity were all higher than that of CK，the increasing of relative perme-ability of leaf plasma membrane and the rising of osmotic adjustment substance content were advanta-geous to improve the resistance of sunflower plants. The relative permeability of leaf plasma membrane in the salinity of over 6 g/L and MDA content in the salinity of over 10 g/L were all significantly greater than CK. The salt tolerance of sunflower was strong，the effect of salinity of less than or equal to 6 g/L on growth and physiological andbiochemical characteristics of sunflower was smaller. Therefore，sunflower could planted in the regions of the groundwater salinity below 6 g/L.

Key words：Micro-Salinity water；Sunflower；Growth；Physiological and biochemical characteristics

中图分类号：S565.5

文献标识码：A

文章编号：1008-1631（2016）01-0030-04

收稿日期：2015-03-05

基金项目：河北省财政专项（F14C16004）；河北省财政项目（2014055616 - 2）

作者简介：李强（1985-），男，河北唐山人，研究实习员，硕士，主要从事植物抗逆生理研究。Tel：0315-8723269；E-mail：leeqiang2008@126.com。

通讯作者：王秀萍（1966-），女，河北藁城人，研究员，主要从事盐碱土资源高效利用研究。Tel：0315-8723260；E-mail：bhswxp@163.com。