改良剂与水分对荒漠锦鸡儿生长与生理特性的影响
2018-04-25蒋雪莲黄俊华阮啸王严严
蒋雪莲, 黄俊华,阮啸,王严严
(新疆农业大学林学与园艺学院,乌鲁木齐 830052)
0 引 言
【研究意义】锦鸡儿属(CaraganaFabr.)植物为豆科落叶灌木,分布于亚洲和欧洲的干旱、半干旱区,全世界共有100余种,在我国分布62种,其中有9变种,占全世界分布种类的一半以上[1]。新疆锦鸡儿属植物资源尤为丰富,分布有32种,约占全世界的1/3,占我国的一半以上,是世界锦鸡儿属种类分布最集中的地区之一,也是我国该属植物种类分布最多的地区[2,3]。新疆位于我国西北地区,水资源较为匮乏,自然条件相对恶劣,是中国最大的盐土区。据统计,新疆盐碱土的面积2 181.4×104hm2,占全国盐碱土总面积(9 913×104hm2)的22.01%,土地盐碱化已成为新疆可持续发展的重大限制条件和障碍因素[4]。针对盐碱地中荒漠锦鸡儿幼苗生长发育的研究,对节约成本、提高盐碱区绿化率有重要意义。【前人研究进展】近年来对锦鸡儿属的研究多集中在其地理分布、繁殖培育、种子萌发及幼苗抗旱生理特性等方面。(宋彬[5]对锦鸡儿种子的萌发特性及幼苗抗旱生理特性进行了研究,他指出4种锦鸡儿种子的萌发与抗旱能力为:狭叶锦鸡儿>草原锦鸡儿>荒漠锦鸡儿>刺叶锦鸡儿。姚华[6]研究报道,1~2 cm的土壤埋深最适宜刺叶锦鸡儿、白皮锦鸡儿和草原锦鸡儿幼苗的繁殖和生长。姚雨仙[7]在针对锦鸡儿属植物容器苗基质筛选实验中发现,一定比例的河沙有利于锦鸡儿生长。)而目前,针对盐碱土壤条件下荒漠锦鸡儿生长状况的研究还处于空白。【本研究切入点】针对盐碱土壤条件下荒漠锦鸡儿生长状况的研究还处于空白。研究适宜荒漠锦鸡儿幼苗在盐碱地中生长的改良。【拟解决的关键问题】利用新疆丰富的锦鸡儿属植物资源,筛选出观赏价值高、抗逆性(抗旱性、抗盐性)突出的荒漠锦鸡儿为研究对象,通过对盐碱土壤施用不同改良剂及水分处理的土壤改良试验,分析改良剂与水分处理对荒漠锦鸡儿生长发育及生理特性的影响。筛选出适宜的盐碱土改良方案,探究在盐碱土壤的逆境条件下荒漠锦鸡儿的苗木管理方案,为乡土树种在盐碱地的推广利用提供依据。
1 材料与方法
1.1 材 料
试验地位于新疆乌鲁木齐市达坂城区天山牧场(43°21'N,88°19'E,海拔高度为1 103.5 m),属于中温带大陆性荒漠气候,常年干旱少雨,蒸发强烈,多大风;年平均气温6.9℃[8],周围植被单一,仅有沙拐枣和少量草本植物。该区为盐碱土壤,pH值为8.7,全盐含量0.39%,有机质含量19.15 g/kg,碱解氮33.45 mg/kg,速效磷10.11 mg/kg,速效钾566.39 mg/kg,土壤最大持水量为24.2%。
材料选用采自新疆天山野生动物园的成熟荒漠锦鸡儿种子,于2017年5月播种育苗,10月移栽至试验地。
1.2 方 法
1.2.1 试验设计
降水量比平均降水量高50%或20%算多或偏多,比平均降水量少50%或20%算少或偏少,在平均降水量±20%以内,可认为正常[9]。根据乌鲁木齐市1988~2017年的年均降水量(310.8 mm)[10]。试验设定4种水分处理:W1(146.5 mm)极端干旱、W2(180.3 mm)偏干旱、W3(225.4 mm)正常灌水、W4(381.7 mm)过量灌水;3种改良剂处理:A(以腐殖酸和水溶性有机酸为主要成分的市场改良剂)、B(以酶类物质和有机质为主要成分的市场改良剂)、C(以羊粪为主要成分的有机肥)以及CK(清水)。表1
有机肥处理于2017年9月施入,市场改良剂处理于2018年5月施入。每个处理重复40株,每7 d灌水1次。每15 d测量1次荒漠锦鸡儿的株高及地径(定株)的生长状况,每25 d测量1次荒漠锦鸡儿幼苗的各项生理指标。
表1 改良剂与水分处理
Table 1 Implementation plan of modifier and water treatment test
改良剂处理Amendment treatment水分处理 Water treatmentW1W2W3W3AW1×AW2×AW3×AW4×ABW1×BW2×BW3×BW4×BCW1×CW2×CW3×CW4×CCKW1×CKW2×CKW3×CKW4×CK
1.2.2 指标测定
幼苗株高、地径和主根长采用直接测量法,用蒸馏水将植株冲洗干净,再用滤纸吸干后用电子天平称称其地上、地下鲜重,随后采用烘干法测量地上、地下干重,丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法[11,12],过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法[12],超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮蓝四唑(NBT)光化还原法[12],过氧化氢酶(CAT)活性采用紫外吸收法[11]。
1.3 数据处理
利用Microsoft Excel 2003进行数据处理,SPSS 20.0软件在α=0.05水平对试验结果进行方差分析和Duncan多重比较。
2 结果与分析
2.1 不同改良剂和水分交互处理对荒漠锦鸡儿生长的影响
2.1.1 不同改良剂和水分交互处理对荒漠锦鸡儿生长势的影响
研究表明,经改良剂和水分处理后,荒漠锦鸡儿幼苗的株高增长量、地径增长量和主根长较对照均有显著增加。荒漠锦鸡儿幼苗株高增长量最大的是W2×A和W3×B处理,与对照相比差异最显著;其次是W3×A和W3×C处理,与对照相比差异较显著。地径增长量最大的是W3×A处理,其次为W2×A和W4×C处理,与对照相比均具有显著差异。主根长与对照差异最显著的是W3×A和W3×B处理,其次为W3×C和W2×A处理,与对照相比均具有显著差异。综合株高增长量、地径增长量及主根长,在相同水分条件下,改良剂A处理较对照处理差异最显著,其次是改良剂B和改良剂C处理,两者间差异不显著。表2
表2 不同改良剂和水分交互处理下荒漠锦鸡儿生长势变化
Table 2 Effect of interaction between different amendments and moisture on growth potential ofCaraganaroborovskyi
处理Treatment株高增长量(cm)Growth of plant height地径增长量(mm)Ground diameter growth主根长(cm)Main root lengthW1×CK0.30±0.058g0.15±0.020i22.87±1.337dW1×A0.70±0.058de0.39±0.032efg25.23±1.426dW1×B0.53±0.088fg0.23±0.018hi24.40±1.097dW1×C0.37±0.033g0.16±0.012i23.267±0.769dW2×CK0.63±0.145ef0.18±0.003i25.73±2.048dW2×A2.76±0.606a0.68±0.078b35.50±1.012bcW2×B1.20±0.252de0.37±0.020efg27.33±1.105dW2×C0.83±0.176fg0.28±0.041gh34.27±2.008bcW3×CK1.40±0.300bcd0.36±0.031hi34.17±2.111bcW3×A1.47±0.176bcd1.10±0.105a41.10±2.346aW3×B2.10±0.404ab0.54±0.010cd39.40±2.265abW3×C1.92±0.039bc0.42±0.006ef37.20±1.058abW4×CK0.97±0.318ef0.35±0.016fg25.50±1.358dW4×A1.07±0.176ef0.48±0.012de33.90±2.166cW4×B1.17±0.067de0.46±0.003ef33.33±1.368cW4×C1.27±0.088ef0.60±0.020bc27.37±1.817d
注:小写字母表示在不同处理下P<0.05水平时的显著性差异(下同)
Note: The lowercase letters indicate the significant difference ofP<0.05 level under different treatments (the same as below)
2.1.2 不同改良剂和水分交互处理对荒漠锦鸡儿生物量影响
研究表明,荒漠锦鸡儿幼苗地上部分鲜重和干重积累量最大的是W2×A处理,分别是1.56和0.71 g;其次由高到低依次为W3×B处理,分别是1.45和0.6 g,W3×C处理,分别是1.37和0.62 g,两者间差异不显著但与对照相比均有显著性差异。地下部分鲜重和干重积累量最大的是W3×B处理,分别是1.51和0.79 g;其次由高到低依次为W2×A处理和W3×C处理,分别是1.18、0.59 g和1.20、0.63 g,两者间差异不显著;各处理间与对照相比均有显著差异。表3
2.2 不同改良剂和水分交互处理对荒漠锦鸡儿生理指标的影响
2.2.1 不同改良剂和水分交互处理下荒漠锦鸡儿幼苗丙二醛(MDA)含量变化
研究表明,随水分胁迫强度的增加,荒漠锦鸡儿幼苗叶片MDA含量呈现先增加后降低的趋势。在W1水平下,3种改良剂处理下的MDA含量与CK呈显著差异,表现为CK>C>B>A;改良剂A和B处理与CK差异较显著,在8月10日达到最大值,随后降低至CK的68.3%和81.7%。其次是改良剂C与CK差异显著,在9月5日达到最大值,随后降低至CK的92.6%。在W2水平下,3种改良剂处理下的MDA含量均与CK差异显著,表现为CK>C>B>A;改良剂A和B处理下的荒漠锦鸡儿与CK差异最显著,在8月10日达到最大值,随后降低至CK的56.4%和73.1%。其次是改良剂C与CK差异显著,在9月5日达到最大值,随后降低至CK的92.3%。在W3水平下,改良剂A和B与CK呈显著差异,在8月10日达到最大值,随后降低至CK的68.1%和75%。改良剂C与CK无显著差异。在W4水平下,改良剂A与CK呈显著差异,在8月10日MDA含量达到最大值,随后降低至CK的81.2%。改良剂B和C处理与CK无显著差异。表4
表3 不同改良剂和水分交互处理下荒漠锦鸡儿生物量变化
Table 3 Effect of interaction between different amendments and moisture on biomass ofCaraganaroborovskyi
处理Treatment地上部分鲜重(g)Fresh aboveground weight地上部分干重(g)Above ground dry weight地下部分鲜重(g)Freshunderground weight地下部分干重(g)Underground dry weightW1×CK0.36±0.029f0.19±0.015f0.47±0.026e0.16±0.003eW1×A0.47±0.021ef0.22±0.011fg0.58±0.083cde0.35±0.055bcdeW1×B0.61±0.037cdef0.28±0.015defg0.81±0.090bcd0.51±0.062abcdW1×C0.54±0.086def0.24±0.040efg0.50±0.072de0.29±0.047cdeW2×CK0.72±0.076bcde0.26±0.023defg0.50±0.067de0.27±0.043deW2×A1.56±0.250a0.71±0.127a1.18±0.111ab0.59±0.058abcW2×B0.72±0.069bcde0.63±0.023ab0.94±0.067bcd0.34±0.032cdefgW2×C0.86±0.140bcd0.40±0.083Ecde0.71±0.134bcde0.36±0.060bcdeW3×CK0.99±0.123b0.39±0.095cdef0.54±0.132de0.26±0.076deW3×A0.887±0.012bc0.46±0.018bc0.64±0.073cde0.32±0.022cdeW3×B1.45±0.138a0.60±0.023ab1.51±0.457a0.79±0.301aW3×C1.37±0.088a0.62±0.044ab1.20±0.144ab0.63±0.084abW4×CK0.83±0.074bcd0.34±0.017cdefg0.75±0.064bcde0.33±0.058bcdeW4×A0.80±0.058bcd0.40±0.036cdef0.79±0.065bcd0.34±0.034bcdeW4×B0.92±0.091bc0.43±0.059cd1.06±0.096abc0.46±0.054bcdeW4×C0.83±0.012bcd0.37±0.006cdef0.80±0.124bcd0.36±0.054bcde
表4 水分与改良剂交互处理下荒漠锦鸡儿幼苗MDA含量变化
Table 4 Changes of MDA content inCaraganaroborovskyiseedlings treated with water and amendments (mmol/g)
处理Treatment采样时间 Sampling time2018-06-202018-07-152018-08-102018-09-052018-09-30W1×CK0.33±0.01a0.34±0.02ef0.59±0.02de0.94±0.02a0.82±0.02aW1×A0.30±0.03a0.52±0.02bc0.80±0.03ab0.68±0.01d0.56±0.01eW1×B0.31±0.02a0.61±0.01a0.87±0.01a0.78±0.01c0.67±0.02dW1×C0.31±0.02a0.36±0.05de0.58±0.02de0.93±0.02a0.76±0.01bcW2×CK0.28±0.03ab0.29±0.01f0.61±0.04de0.79±0.03c0.78±0.04abW2×A0.29±0.02ab0.47±0.01c0.67±0.01cd0.59±0.01f0.44±0.01gW2×B0.32±0.01a0.52±0.02bc0.84±0.07ab0.76±0.01c0.57±0.01eW2×C0.30±0.02a0.37±0.01de0.47±0.14f0.78±0.01c0.72±0.01dW3×CK0.27±0.03c0.35±0.01de0.58±0.02de0.76±0.01c0.72±0.02dW3×A0.31±0.03a0.50±0.01bc0.75±0.01abc0.64±0.01e0.49±0.03fW3×B0.29±0.01ab0.53±0.01b0.73±0.02bc0.66±0.02de0.54±0.01eW3×C0.28±0.02ab0.42±0.03d0.48±0.01e0.75±0.01c0.71±0.01dW4×CK0.25±0.03bc0.31±0.02ef0.57±0.01de0.77±0.02c0.66±0.02dW4×A0.31±0.01a0.52±0.02bc0.79±0.00abc0.64±0.02de0.54±0.01eW4×B0.30±0.01a0.54±0.01b0.81±0.01ab0.69±0.01d0.64±0.02dW4×C>0.31±0.02a0.33±0.02ef0.52±0.02e0.75±0.02c0.65±0.01d
2.2.2 不同改良剂和水分交互处理下荒漠锦鸡儿幼苗SOD活性的变化
研究表明,3种改良剂间的SOD活性变化规律基本相同,均随着水分胁迫强度增强酶活性逐渐降低,但变化幅度和出现酶活性最大值的时间有所不同。改良剂A和B处理均在8月10日SOD活性上升至最大值,且与CK差异最显著。C与CK在9月5日SOD活性上升至最大值。在W1水平下,3种处理下的SOD活性变化幅度最大,且SOD活性均与CK差异显著,表现为A>B>C>CK。在W2水平下,3种处理下的SOD活性变化幅度均较大,其中改良剂A与CK差异最显著,其活性为400.17 U/(g·h),改良剂B和C与CK差异显著,其活性分别为326.8 U/(g·h)和256.66 U/(g·h)。在W3水平下,3种处理下的SOD活性变化幅度最小,其中改良剂B与CK差异最显著,其活性为382.06 U/(g·h),其次A与CK差异较显著,其活性为361.73 U/(g·h),改良剂C与CK无显著差异。在W4水平下,3种处理下SOD活性变化幅度均较小,改良剂A与CK呈显著差异,其活性为291.98 U/(g·h)。改良剂B和C与CK无显著差异。表5
表5 水分与改良剂交互处理下荒漠锦鸡儿幼苗SOD活性变化
Table 5 Changes of SOD activity inCaraganaroborovskyiseedlings treated with water and amendments (U/g/h)
处理Treatment采样时间 Sampling time2018-06-202018-07-152018-08-102018-09-052018-09-30W1×CK85.12±2.94h135.97±3.81d175.79±8.16i241.9610.54h115.27±3.76kW1×A143.65±4.31f217.02±1.16bc361.19±6.08cd333.91±5.94d314.54±2.70dW1×B130.81±4.57fg212.21±3.75bc330.32±3.83e287.48±4.13f261.82±5.33fW1×C105.81±1.41gh152.32±9.73cd224.43±1.36h267.56±8.21g164.55±3.99iW2×CK108.97±7.78gh156.01±4.95cd221.34±2.12h269.32±4.71fg138.75±2.01jW2×A233.39±4.99bc333.34±2.48a447.85±8.28a438.93±4.01a400.17±2.69aW2×B212.41±5.14cd270.85±8.16ab371.44±8.24c324.03±2.01de326.82±17.45dW2×C178.09±8.48e191.89±8.91bc277.51±2.29g309.97±4.93e256.66±2.81fgW3×CK187.89±3.98de240.43±5.01ab309.08±4.71f331.13±11.68d235.58±5.84gW3×A254.62±8.07ab324.85±11.29a428.74±4.32b379.11±8.79c361.73±3.49cW3×B275.00±17.03a257.82±109.54ab450.40±4.73a417.05±2.61b382.06±8.99bW3×C197.21±5.62de270.22±8.69ab324.98±1.56ef363.93±5.29c240.96±7.11ghW4×CK120.88±6.40fg175.19±6.83bc218.79±5.33h308.75±1.48e209.94±2.53hW4×A236.08±11.51bc269.17±13.66ab349.51±2.75d322.30±1.28de291.98±3.43eW4×B184.25±7.90e225.80±6.53bc321.83±9.65ef278.74±1.71fg222.02±6.82ghW4×C144.79±16.49f213.29±5.36bc234.82±3.88h272.28±5.74fg225.84±0.60gh
2.2.3 不同改良剂和水分交互处理下荒漠锦鸡儿幼苗POD活性变化
研究表明,经改良剂处理后的POD活性变化规律基本相同,在重度水分胁迫和过量灌水下,酶活性前期较高,随后逐渐降低;在正常灌水和轻度水分胁迫下,酶活性后期增幅较高。在W1水平下,改良剂B与CK差异最显著,其活性为287.48 μg/g,其次为改良剂C,其活性为257.76 μg/g,改良剂A与CK无显著差异,表现为B>C>A>CK。在W2水平下,改良剂A与CK差异最显著,其活性为377.51 μg/g,其次为改良剂B和C与CK差异显著,两处理间无显著差异,表现为A>B>C>CK。在W3水平下,3种处理下的POD活性与CK均呈显著差异,其中改良剂A与CK差异最显著,其活性为445.78 μg/g,其次为改良剂B和C,表现为A>B>C>CK。在W4水平下,3种改良剂处理下的POD活性与CK均具有显著差异,其中改良剂A与CK差异最显著,其活性为522.30 μg/g,其次为B和C,表现为A>B>C>CK。表6
表6 水分与改良剂交互处理下荒漠锦鸡儿幼苗POD活性变化
Table 6 Changes of POD activity inCaraganaroborovskyiseedlings treated with water and amendments (μg/g)
处理Treatment采样时间 Sampling time2018-06-202018-07-152018-08-102018-09-052018-09-30W1×CK306.64±2.58f312.96±6.34de141.29±7.98gh226.27±6.55f233.91±5.94jW1×A205.79±8.41i215.84±9.63fg267.40.±16.66cd246.65±32.21f237.94±3.30jW1×B361.19±6.08bc377.41±12.38b184.54±9.49f299.65±19.62e287.48±4.13hW1×C287.56±4.90g294.78±7.49e190.90±1.22ef257.54±6.34f257.76±4.19iW2×CK229.32±2.37h238.46±9.94f115.23±3.85h328.95±10.46e238.93±4.00jW2×A371.84±3.51b379.13±6.06a249.52±10.68d226.47±15.53f377.51±2.29eW2×B241.13±4.07h239.09±7.38f215.90±7.60e337.27±9.66gde324.03±2.01gW2×C318.17±13.11ef322.28±22.10cde148.16±11.25g381.023±7.40c321.34±2.12gW3×CK132.08±4.10k137.31±1.14h131.00±12.96gh378.01±5.44cW3×A374.77±5.03a365.23±18.58b296.64±9.81b449.04±11.44b445.78±11.30cW3×B300.32±3.79fg292.11±10.18e319.23±12.94a372.53±7.03cd417.047±2.61dW3×C234.52±5.80h231.42±8.67f131.53±5.62gh304.76±11.14e372.41±2.08eW4×CK178.95±2.59j188.32±4.58g122.03±4.27gh333.79±8.82e348.80±5.85fW4×A365.40±3.39bc352.44±7.01bc265.39±7.23cd513.25±1.15a522.30±1.28aW4×B347.27±12.42cd351.42±15.11bc280.23±10.50bc448.45±6.11b475.41±7.07bW4×C333.73±3.79de329.08±7.63cd112.24±2.88h377.05±5.66c378.15±4.08e
2.2.4 不同改良剂和水分交互处理下荒漠锦鸡儿幼苗CAT活性的变化
研究表明,3种改良剂间的CAT活性的变化规律基本相同,均随着水分胁迫强度增强酶活性不同程度的先降低后升高。在W1水平下,3种改良剂处理下的CAT活性均与CK呈显著差异,改良剂C与CK呈差异最显著,其活性为524.03 U/(g·min),其次为改良剂A和B,表现为C>A>CK>B。在W2水平下,改良剂A与CK差异最显著,其活性为578.26 U/(g·min),其次为B和C与CK差异显著,表现为A>C>B>CK。在W3水平下,3种改良剂处理下的CAT活性改良剂A和C与CK差异显著,其中改良剂A与CK差异最显著,其活性为571.44 U/(g·min),其次为C,表现为A>B>C>CK。在W4水平下,3种处理下CAT活性均与CK呈显著差异,其中改良剂A与CK差异最显著,活性为535.30 U/(g·min),其次为B和C与CK差异显著,其活性分别为512.41 U/(g·min)和517.44 U/(g·min),表现为A>B>C>CK。表7
表7 水分与改良剂交互处理下荒漠锦鸡儿幼苗CAT活性变化
Table 7 Changes of CAT activity inCaraganaroborovskyseedlings treated with water and amendments (U/g/min)
处理Treatment采样时间 Sampling time2018-06-202018-07-152018-08-102018-09-052018-09-30W1×CK365.40±3.39d360.52±3.54b273.63±3.76i321.83±9.65f446.52±3.84gW1×A335.70±8.16cd325.22±7.24c283.48±4.20i465.15±6.59cd507.85±7.25deW1×B337.8±5.85e260.96±14.96ef348.74±2.41e410.04±4.52e447.85±8.28gW1×C309.97±4.93gh239.59±3.39f307.96±3.87h463.81±5.38cd524.03±2.01cdW2×CK305.99±1.45h273.48±5.44de363.93±7.70d451.78±5.87d479.15±7.24fW2×A450.40±4.73a433.74±2.86a490.78±2.41a533.91±5.94a578.26±3.32aW2×B367.56±8.21d271.15±10.96de206.52±3.86j330.32±3.83f509.59±3.94dW2×C324.98±1.56ef256.30±7.12ef377.27±6.91d515.48±8.83b570.70±5.78bW3×CK308.00±1.22gh285.33±6.92d337.94±3.30ef472.26±1.75c505.52±2.90eW3×A417.05±2.61b350.37±4.27b449.41±5.03b542.26±1.63a571.44±8.24bW3×B412.44±0.95b370.52±8.95b329.52±4.40fg402.84±6.63e557.51±2.29beW3×C315.74±1.47fg261.44±10.25ef348.80±5.85e414.82±1.92e535.48±4.48cW4×CK308.75±1.48c255.74±6.43ef322.30±1.28g403.07±3.60e472.48±6.10fW4×A387.48±4.13b357.85±3.21b424.43±1.36c462.37±4.07cd535.30±8.06cW4×B415.41±2.21f348.93±7.76b341.44±2.58ef461.85±7.84cd517.44±5.11deW4×C321.83±9.65g287.48±4.13d367.33±8.50d469.85±8.77cd512.41±5.14de
3 讨 论
水分是维持植物体形态的重要成分,也是植物体进行一系列生理活动所不可或缺的参与者。水分缺失时,会影响植株的正常生长;水分过量时,植物根系的呼吸会受到抑制,也会对植物体生长产生抑制作用[13]。试验中,盐碱地条件下,水分对荒漠锦鸡儿的影响也表现出相似的特点,极端干旱和过量灌水处理后的植株形态指标均较差。研究表明,盐碱土壤条件下,水分和盐碱的双重胁迫会使植物的生长受到抑制,但适当的施用土壤改良剂能够缓解胁迫并且促进植物生长[14,15]。例如,施用改良剂能够明显地促进苜蓿和垂柳的株高和根系的生长。试验结果也表明施用改良剂能促进荒漠锦鸡儿幼苗的株高、地径、主根长和生物量的增长,且与对照具有显著差异。在盐碱土壤中,极端干旱时,虽然施用改良剂也能相对促进苗木生长,但长势较差,因此必须进行适当的人工灌溉以维持苗木的正常生长;当轻度干旱或过量灌水时,施用以腐殖酸、水溶性有机酸为主要成分的改良剂可明显促进幼苗的生长;在正常灌水的条件下,施加以酶、有机质为主要成分的改良剂效果较好。交互作用的结果表明,在偏干旱下添加以腐殖酸、水溶性有机酸为主要成分的改良剂处理效果最好且与无胁迫处理结果相近,可见,施用此类改良剂可以在促进荒漠锦鸡儿生长的同时减少水的使用量,这可应用在干旱盐碱区荒漠锦鸡儿的苗木管理。
植物在遭受逆境胁迫时体内会迅速积累渗透调节物质对自身起到保护作用,但植物的一些细胞结构还是会受到破坏,导致植物细胞膜系统受到伤害,膜脂发生过氧化,并产生丙二醛(MDA),致使植株生长停止[16]。于丹丹等[17]研究发现,在园林废弃腐熟物+生物有机肥处理下,银杏的丙二醛抗旱指标质量分数显著降低。研究中,施用改良剂的荒漠锦鸡儿幼苗叶片中的MDA含量增幅度均小于对照组,说明土壤改良剂的施用有利于减轻荒漠锦鸡儿的受伤害程度,这与于丹丹等的研究结果相似。试验中,荒漠锦鸡儿幼苗在水分过多或过少的逆境条件下MDA含量均较高,添加以腐殖酸、水溶性有机酸为主要成分的改良剂后MDA含量增幅相对较低;其次当较良好的水分条件时,使用以酶、有机质为主要成分的改良剂后MDA含量增幅最低。交互作用结果表明,在轻度干旱下施用以腐殖酸、水溶性有机酸为主要成分的改良剂处理能有效降低幼苗的MDA含量,从而缓解幼苗在盐碱地中的受害程度,这与形态指标处理结果相一致。
通常情况下,植物通过多种途径产生超氧化物自由基等各种自由基,同时细胞内存在清除这些自由基的一整套抗氧化防御系统,两者相互作用,形成平衡,使植物不受到伤害[18]。当植物处于逆境时,抗氧化系统和活性氧之间的平衡体系会遭到破坏,过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等活性氧清除系统的提升能缓解和抵御逆境胁迫[19]。王明华等[20]研究发现,土壤添加改良剂后,玉米幼苗体内SOD、POD、CAT活性均有所增强(P<0.05)。本研究中,在盐碱地条件下,随着水分胁迫强度的加大荒漠锦鸡儿幼苗的SOD、POD、CAT活性总体降低,经改良剂处理后,抗氧化物酶活性较对照均有所增强,但变化幅度和酶活性最大值出现的时间有所不同。施加以腐殖酸、水溶性有机酸为主要成分和以酶、有机物质为主要成分的改良剂后,荒漠锦鸡儿幼苗的SOD活性出现最大值的时间早于有机肥和对照处理,说明这两种改良剂处理下的荒漠锦鸡儿能较快对胁迫做出反应,从而降低对植物的伤害;POD活性在极端干旱和过量灌水下,前期较高,而在正常灌水和偏干旱时,酶活性后期较高,这表明经改良剂处理后的荒漠锦鸡儿幼苗POD活性在受到胁迫的初期活性较强,能较快对胁迫做出应对;CAT活性在以腐殖酸、水溶性有机酸为主要成分的改良剂处理下变化幅度较小,且总体维持在稍高水平,说明此类改良剂能有效提高幼苗的CAT活性。交互处理的结果表明,以腐殖酸、水溶性有机酸为主要成分的改良剂与偏干旱水分处理有利于荒漠锦鸡儿幼苗活性氧清除系统的提升,增强幼苗抵御逆境胁迫的能力,此结果与膜系统受损程度和生长指标所得的处理结果一致。
4 结 论
在盐碱土壤条件下,当极端干旱时(146.5 mm),植株生长状况均较差,说明此时需进行人工灌溉以维持植株正常生长;当轻度水分胁迫(180.3 mm)和过量灌水时(381.7 mm),施用以腐殖酸、水溶性有机酸为主要成分的改良剂后可明显提高荒漠锦鸡儿幼苗的生长势,增强幼苗抗氧化系统的酶活性;其次当正常灌水时(225.4 mm),施用以酶和有机质为主要成分的改良剂能显著促进幼苗株高(1.8 cm)、地径(0.39 mm)、根系(16.53 cm)及生物量(1.04 g)的增长,减少丙二醛的积累量(34.1%)。交互处理中,盐碱土壤条件下,在轻度水分胁迫下施加以腐殖酸、水溶性有机酸为主要成分的改良剂后,其株高、地径的生长较对照处理分别增加了2.46 cm和0.53 mm,丙二醛的积累量减少了34.1%,且此改良方式下,荒漠锦鸡儿的生长状况最好且水分消耗较少,可作为提高苗木质量应对逆境胁迫的重要措施。荒漠锦鸡儿成株适应性强,但在幼苗期施用改良剂和水分处理后的苗木长势和抗逆境能力均有显著提高。因此,为促进苗木幼苗期在盐碱土壤条件下的生长,尽早达到无灌溉管护的目的,建议在苗木早期进行适当的水分与改良剂处理,以提高苗木的生长质量和抗逆境能力。