等渗盐胁迫对番茄幼苗生长和生理特性的影响

普 凌，赵 鑫，王艇越，侯浩南，张 毅

(山西农业大学园艺学院/山西省设施蔬菜提质增效协同创新中心，山西 太谷 030801)

土壤次生盐渍化是限制全球作物生产最主要的非生物胁迫之一，也是当前我国农业发展和生态环境改善面临的一大难题[1,2]。近年来，随着我国设施栽培面积的稳步增长，设施土壤次生盐渍化程度日益加剧，而且造成设施土壤次生盐渍化的阳离子以Na+、Ca2+为主，阴离子以Cl-、NO3-为主[3]。目前，关于NaCl胁迫对设施蔬菜作物生长发育影响的研究较多[4,5]，而基于作物Ca(NO3)2胁迫生理应答机制的研究较少。研究表明，高浓度Ca(NO3)2会引起植株渗透胁迫，造成生理干旱，而NaCl不仅导致植株渗透胁迫，还易造成离子毒害[6]，影响作物生长发育。等渗条件下，Ca(NO3)2与NaCl胁迫对作物的生理效应会有所不同，但已有相关研究多集中在NaCl上，不能准确反映设施作物生产过程中土壤次生盐渍化的危害机理。

番茄(SolanumlycopersicumL.)是我国设施栽培面积最大的蔬菜作物之一，设施土壤次生盐渍化对番茄生长造成了严重影响[7]。为此，笔者研究以“中杂9号”番茄为试验材料，采用水培技术，探讨了等渗NaCl和Ca(NO3)2胁迫对番茄植株干鲜重、叶绿素、相对电导率、丙二醛(MDA)、超氧阴离子(O2-.)、过氧化氢(H2O2)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性的影响，以进一步揭示番茄植株在等渗NaCl、Ca(NO3)2下的生理响应差异，为在土壤次生盐渍化条件下进行设施番茄抗逆栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

番茄品种为‘中杂9号’。

1.2 试验方法

试验在山西农业大学园艺站进行。选择饱满的番茄种子浸种、催芽、播种后，在人工气候室内育苗。待幼苗四叶一心时，挑选长势相对一致的幼苗定植于装有1/2倍日本山崎番茄专用营养液的栽培槽中，空气压缩泵间歇通气(40 min·h-1)，每隔约3 d更换一次营养液，pH保持在6.2±0.2，缓苗后加盐处理。试验共设四个处理，分别为：CK，正常营养液栽培；Na，正常营养液栽培下添加150 mmol·L-1NaCl；Ca，正常营养液栽培下添加100 mmol·L-1Ca(NO3)2；Na+Ca，正常营养液栽培下添加75 mmol·L-1NaCl和50 mmol·L-1Ca(NO3)2。处理10 d时测定生物量，并取样用于其他指标的测定。

1.3 测定项目及方法

每个处理随机选取长势均匀一致的番茄幼苗3株，称其地上部和根系的干鲜重。叶绿素含量测定采用周珩[3]等的方法；相对电导率、MDA、O2-.、H2O2含量以及SOD、POD、CAT活性的测定参照石玉[8]的方法。

1.4 数据处理

试验数据均采用SPSS 21分析，Microsoft Excel 2016作图。

2 结果与分析

2.1 等渗盐胁迫对番茄幼苗总干鲜重的影响

由图1可知，与对照相比，NaCl胁迫下植株总鲜重、干重分别显著下降48.30%、46.15%； Ca(NO3)2胁迫下植株总鲜重显著下降19.02%，干重变化不显著；混合胁迫下总鲜重、干重分别显著降低25.31%、23.30%。

图1 等渗盐胁迫对番茄幼苗总干、鲜重的影响

注: 不同小写字母者表示在P<0.05水平差异显著。下同。

2.2 等渗盐胁迫对番茄叶片光合色素含量的影响

从表1可看出，与对照相比，NaCl胁迫使番茄叶片叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量分别显著下降24.96%、19.89%、36.50%；Ca(NO3)2胁迫下，均没有显著性差异；混合胁迫下，绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量均降低，但没有显著性差异。

表1 等渗盐胁迫对番茄叶片色素含量的影响

注: 同列数据后不同小写字母者表示在P<0.05水平差异显著。下同。

2.3 等渗盐胁迫对番茄幼苗相对电导率的影响

由图2可知，与对照相比，盐胁迫下番茄植株的相对电导率均显著增加。其中，NaCl胁迫下，叶片和根系电导率分别显著升高182.14%、147.64%；NaCl+Ca(NO3)2胁迫下，叶片和根系电导率分别显著上升126.79%和55.66%；Ca(NO3)2胁迫下叶片和根系电导率分别显著升高57.81%和24.77%。

图2 等渗盐胁迫对番茄幼苗相对电导率的影响

2.4 等渗盐胁迫对番茄幼苗MDA含量的影响

由图3可知，与对照相比，盐胁迫下MDA含量均显著升高。其中，NaCl胁迫下增加最为显著，叶片和根系MDA含量分别显著增加67.50%、116.33%，Ca(NO3)2胁迫下使叶片和根系MDA含量分别显著增加23.50%、61.22%；混合胁迫下，叶片和根系MDA含量分别显著增加41.50%、26.53%。

图3 等渗盐胁迫对番茄幼苗丙二醛含量的影响

2.5 等渗盐胁迫对番茄幼苗O2-.和 H2O2含量的影响

由表2可以看出，与对照相比，NaCl胁迫使番茄叶片和根系O2-.含量分别显著升高84.85%、174.42%，H2O2含量分别显著增加93.97%、85.71%；Ca(NO3)2胁迫对植株O2-.含量影响不大，叶片H2O2显著增加；混合胁迫下，根系O2-.含量显著升高，叶片无显著性差异，植株H2O2含量显著增加。

表2 等渗盐胁迫对番茄幼苗超氧阴离子和过氧化氢含量的影响

2.6 等渗盐胁迫对番茄幼苗抗氧化酶活性的影响

由表3可知，与对照相比，NaCl胁迫下番茄叶片和根系SOD活性分别显著下降71.71%、70.29%；Ca(NO3)2胁迫下，叶片和根系SOD活性分别显著升高18.02%、24.85%；混合胁迫下，植株SOD活性显著降低。与对照相比，盐胁迫使叶片CAT活性均降低，根系CAT活均升高，但差异均不显著，盐胁迫对番茄植株POD活性没有显著影响。

表3 等渗盐胁迫对番茄幼苗抗氧化酶活性的影响

3 讨论与结论

生物量变化是植物响应盐胁迫的综合体现[9]。有研究发现，盐胁迫下植株净光合速率降低，而用于渗透调节和应答盐胁迫伤害的能耗变大[10,11]，从而抑制了植株生长。试验研究结果显示，盐胁迫显著降低了番茄植株生物量的积累，且NaCl胁迫对番茄幼苗生物量的抑制作用更显著。

综上，等渗NaCl胁迫对番茄植株生长的抑制程度明显高于Ca(NO3)2胁迫，且等渗条件下抗氧化系统对不同胁迫种类的响应特征不同。