低温弱光对黄瓜矿质元素含量的影响

刘 洁，阎世江，张继宁，张建军

(1山西省农业科学院农业科技信息研究所，山西 太原，030031；2 山西省农业科学院蔬菜研究所；3 辽宁省鞍山市园艺科学研究所)



低温弱光对黄瓜矿质元素含量的影响

刘 洁1，阎世江2，张继宁2，张建军3

(1山西省农业科学院农业科技信息研究所，山西 太原，030031；2 山西省农业科学院蔬菜研究所；3 辽宁省鞍山市园艺科学研究所)

为研究低温弱光对黄瓜幼苗生长过程中矿质元素质量分数的影响，选取耐低温性不同的6份黄瓜材料9504，9506，9507，9511，9514和9517，进行低温弱光处理，白天12 ℃，晚上8 ℃，每天光照处理7.5 h，强度为30 μmol·(m2·s)-1，约合2 000 lx，共处理14 d。调查其耐低温性及N，P，K，Ca，Fe，Zn等矿质元素的质量分数。结果表明，在常温下各指标差异不显著，经低温弱光处理各指标均差异显著，叶片中K的质量分数上升，其余各指标下降。相关分析表明，黄瓜的耐低温性与K和Zn质量分数的偏相关呈显著正相关。

黄瓜；低温弱光；矿质元素

黄瓜(CucumissativusL.)起源于热带，喜温[1]，为满足人民生活的需要，在气温较低的冬春季节进行保护地栽培时，低温对生产带来巨大危害，成为最主要的限制因素。有关黄瓜耐低温性的研究已引起科学家的重视，目前的研究多集中在发芽率、产量性状、综合耐低温性、生理指标等方面[2～9]。冬季温室低温弱光环境严重影响黄瓜对矿质营养的吸收和利用[10]，但有关低温弱光对黄瓜多种矿质元素含量影响的系统研究少见报道。由于矿质元素是植株活性物质的组成成分，因此研究矿质元素对维持黄瓜正常代谢的影响意义重大，笔者利用几份不同耐低温性的黄瓜高代自交系，给予其低温处理，研究其耐低温性及N，P，K，Ca，Fe，Zn等矿质元素含量的变化规律，探讨这些指标与耐低温性的关系，以期为黄瓜逆境生理奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 供试材料

选取6份耐低温性不同的黄瓜高代自交系，编号为9504，9506，9507，9511，9514和9517，其中9504和9507耐低温性较强，9511和9514耐低温性居中，9506和9517耐低温性较弱。上述材料由鞍山市园艺科学研究所黄瓜育种课题组提供。

1.2 材料种植与性状调查

本次试验于2015年3月开始，至6月结束。3月将6份材料播种于鞍山市园艺科学研究所育种基地1号温室，每份材料播40粒种子。30 d后，待其长至3片真叶，分苗至营养钵(10 cm×10 cm)，每份材料取5株，将苗置于日本SANYO公司产MLR-350H型人工光照培养箱中进行低温处理，每天光照处理7.5 h，强度为30 μmol·(m2·s)-1，约合2 000 lx，白天12 ℃，晚上8 ℃，共处理14 d。另取5株作对照，随机区组设计，3次重复，然后调查耐低温性。耐低温性的分级标准如下：0级，全株受冻死亡或接近死亡；1级，秧苗各叶片普遍受冻，其中3～4叶受冻面积>50%；2级，秧苗3～5叶受冻，其中2～3叶受冻面积>50%；3级，秧苗2～4叶受冻，其中1～2叶受冻面积>50%；4级，秧苗1～2叶受冻，面积约20%～30%；5级，秧苗生长正常，无任何受冻症状[11]。处理结束后取对照与处理的幼苗叶片洗净吸干水分，立即在110 ℃下杀青15 min，然后于75 ℃下烘至恒质量，用分析天平测量干质量。将烘干称量后的样品用微型植物样品粉碎机粉碎并过0.25 mm筛，用浓H2SO4-H2O2消煮，消煮液用于各矿质元素的测定。全N含量用半微量凯式定氮法测定[12]；P，K，Ca，Fe，Zn等含量用美国产ICP6000型电感耦合等离子发射光谱仪(ICP)测定。数据分析采用DPS软件，Excel统计并制图。

2 结果与分析

2.1 黄瓜幼苗的耐低温性

黄瓜幼苗耐低温性分级后，对所得数据进行反正弦转换，再进行方差分析。结果表明，供试的6份材料的耐低温性差异达极显著水平(表1)，说明它们的耐低温性差异很大，即耐低温性不同，因此可进行进一步的分析。

表1 低温弱光对黄瓜耐低温性的方差分析

注：**表示在P=0.01时差异显著，*表 示在P=0.05时差异显著，下同。

图1 6份黄瓜材料的耐低温性

常温下6份黄瓜材料耐低温性均在5级左右，差异不显著(图1)。低温下9504和9507的耐低温性最高，达4级以上；9511和9514的耐低温性居中，在3.5～4级之间；9506和9517的耐低温性最低，在2.1级以下。由此，按耐低温性可分为3组，即9504和9507为一组，9511和9514为一组，9506和9517为一组，在组间的差异不显著。

2.2 低温弱光处理对黄瓜N，P，K质量分数的影响

供试的6份黄瓜材料的N，P，K质量分数常温下在材料间差异不显著，低温弱光处理后均达极显著水平(表2)。说明低温弱光对这些元素在黄瓜体内质量分数的影响较大，因此可进行进一步的分析。

表2 6份黄瓜材料的N，P，K质量分数的方差分析

供试的6份黄瓜材料在常温下N的质量分数差异未达显著水平，在低温弱光处理后的差异达显著水平(图2)。9504和9507的N质量分数分别达到35.45 mg·g-1和35.22 mg·g-1；9511和9514的N质量分数居中；9506和9517的N质量分数较低，分别为25.22 mg·g-1和24.98 mg·g-1。

供试的6份黄瓜材料常温下P的质量分数在9.00～9.66 mg·g-1之间，差异未达显著水平(图3)。经过低温弱光处理，P的质量分数均下降，9504和9507的P质量分数分别达到5.21 mg·g-1和5.22 mg·g-1；9511和9514的P质量分数居中；9506和9517的P质量分数较低，分别为2.21 mg·g-1和2.55 mg·g-1。

供试的6份黄瓜材料在常温下K的质量分数差异未达显著水平(图4)。经过低温弱光处理后K的质量分数上升，差异在材料间达极显著水平。9504和9507的K质量分数分别达到50.22 mg·g-1和51.21 mg·g-1；9506和9517的K质量分数较低，分别为36.22 mg·g-1和36.21 mg·g-1；9511和9514的K质量分数居中，分别为46.33 mg·g-1和45.99 mg·g-1。

图2 低温弱光处理对黄瓜N的质量分数的影响 图3 低温弱光处理对黄瓜P的质量分数的影响

图4 低温弱光处理对黄瓜K的质量分数的影响

2.3 低温弱光处理对黄瓜Ca，Fe，Zn质量分数的影响

供试的6份黄瓜材料的Ca，Fe，Zn质量分数在常温下材料间的差异未达显著水平(表3)，而在低温弱光处理后的差异达极显著水平，有进一步研究的必要。

供试的6份黄瓜材料在常温下Ca的质量分数在64.47～65.66 mg·g-1之间，差异未达显著水平(图5)。在低温弱光处理后Ca的质量分数差异达极显著水平。9504和9507的Ca质量分数分别达到55.21 mg·g-1和55.22 mg·g-1；9506和9517的Ca质量分数较低，分别为32.21 mg·g-1和32.55 mg·g-1；9511和9514的Ca质量分数居中，分别为44.21 mg·g-1和43.99 mg·g-1。

表3 6份黄瓜材料的Ca，Fe，Zn质量分数的方差分析

供试的6份黄瓜材料在常温下Fe的质量分数差异未达显著水平，在低温弱光处理后，Fe的质量分数下降，差异达极显著水平(图6)。9504和9507的Fe质量分数分别达到85.21 μg·g-1和85.22 μg·g-1；9511和9514的Fe质量分数居中，为74.21 μg·g-1和73.99 μg·g-1；9506和9517的Fe质量分数较低，分别为63.21 μg·g-1和62.55 μg·g-1。

供试的6份黄瓜材料在常温下Zn的质量分数在81.98～83.10 μg·g-1之间，差异未达显著水平(图7)。经过低温弱光处理，Zn的质量分数下降，但9504和9507的Zn质量分数较高，分别达到55.21 μg·g-1和56.00 μg·g-1；9511和9514的Zn质量分数居中，分别为50.21 μg·g-1和49.00 μg·g-1；9506和95147的Zn质量分数较低，分别为44.47 μg·g-1和45.00 μg·g-1。

图5 低温弱光处理对黄瓜Ca的质量分数的影响 图6 低温弱光处理对黄瓜Fe的质量分数的影响

图7 低温弱光处理对黄瓜Zn的质量分数的影响

2.4 相关分析

由于在常温下6份黄瓜材料各矿质元素的质量分数差异未达显著水平，因此运用处理后的数据与耐低温性做偏相关分析，结果表明，耐低温性与全部元素的质量分数均呈正相关(表4)，其中与K的质量分数、Zn的质量分数偏相关呈显著正相关，与其余元素质量分数间的相关未达显著水平。

表4 6份黄瓜材料的耐低温性与低温弱光处理后矿质元素质量分数的偏相关分析

3 结论与讨论

N，P，K是植物体内许多重要有机化合物的主要组成部分，如蛋白质、核酸、叶绿素、酶以及一些植物激素等都含有这些元素。任志雨等[13]研究表明，低温处理增加了黄瓜幼苗根系、茎、叶片中的K含量，这与本次研究的结论一致。但倪洋等[14]报道，低温使番茄的K含量下降，除K以外的结论与本研究的结论一致，这说明低温环境直接影响植株对K的吸收，但是对不同植物产生不同的影响，与植物的种类和品种有关。本次试验中，降温使黄瓜幼苗根系中N和P的质量分数下降，K的质量分数增加，这可能是低根温诱导了其抗寒性增加，从而导致了N和P等元素在根系中积累，或者是低根温阻碍了其向地上部的运输。

Ca，Fe，Zn属微量元素，其在植物体生长过程中也是不可缺失的。任志雨等[13]研究表明，低温处理降低了Ca，Fe，Zn的含量，这与本次研究的结论一致。本次试验中，低温使黄瓜幼苗叶片中Ca，Fe，Zn的质量分数降低。这可能是低根温阻碍了其向地上部的运输，这些元素在茎中的积累，阻碍了其进一步向叶片中运输，最终阻碍叶片的正常生长发育。

[1] 周长久.现代蔬菜育种学[M].北京:科学技术文献出版社,1996.

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(责任编辑：朱宝昌)

Effects of Low Temperature and Light on Mineral Elements Content in Cucumber

LIU Jie1,YAN Shi-jiang2, ZHANG Ji-ning2，ZHANG Jian-jun3

(1 Information Institute,Shanxi Academy of Agricultural Science,Taiyuan Shanxi，030031；2 Vegetables Research Institute,Shanxi Academy of Agricultural Science；3 Anshan Horticultural Institute, Anshan；China)

To study the effect of low temperature and light on the content of mineral elements in the process of cucumber seedling growth, six cucumber materials with different low temperature resistance, including 9504,9506,9507,9511,9514 and 9517, were treated with low temperature of 12/8 ℃ in day/night with 7.5 h everyday and weak light of 30 μmol·(m2·s)-1or 2 000 lx in light intensity for 14 days. Low temperature resistance and the content of mineral elements of N，P，K，Ca，Fe，Zn of cucumber seedlings were investigated. The results showed that the differences were not significant at normal temperature, but there were significant differences between every index at low temperature and light. The content of K in leaves increased, while the other characters decreased. Correlation analysis showed that low temperature resistance was significantly positively correlated with the partial correlation of the content of K and Zn.

cucumber; low temperature and light; mineral elements

2015-11-10; 修改稿收到日期: 2015-12-07

10． 3969 /J． ISSN． 1672-7983． 2015． 04． 004

S642.201

A

1672-7983(2015)04-0018-05

刘洁(1976-)，女，助理研究员。主要研究方向：农业信息学。