叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗生长及生理特性的影响

孟清波，张谨薇，马万成，冯 倩，田 佳，李青云

（河北省蔬菜产业协同创新中心·河北农业大学园艺学院 河北保定 071000）

辣椒（Capsicum annuumL.），原产于中南美洲地区，属于喜温不耐热作物，生长适宜的温度为20～30 ℃，温度过高过低都会导致生长发育受阻[1]。研究表明，温度高于30 ℃时，辣椒幼苗的鲜质量和干质量下降，生长明显受到抑制[2-3]。当温度超过35 ℃时，引起植物体内活性氧大量积累，细胞膜透性增大，酶促反应效率降低，导致植物生理老化[4-5]。

沼液中富含有机质、腐殖酸、各类氨基酸、植物生长调节剂、抗生素、钙、镁、铁等矿物质，而且还含有氮、磷、钾等元素[6]，能满足植物生长所需，易被吸收利用，可长久保持肥力，是一种优质的有机液肥[7]。研究表明，适宜浓度的沼液肥在油白菜上喷施处理能显著提高叶片叶绿素含量，提高光合作用[8]。此外，还能促进植物生长发育，增强根系活力，能增加株高和茎粗等[9]。

笔者利用光照培养箱模拟高温环境，通过对辣椒进行叶面喷施沼液肥处理，研究高温对辣椒生长发育及生理变化的影响，从而为辣椒生产应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试辣椒品种为朝天椒‘辣椒王’，由河北农业大学园艺学院蔬菜栽培生理实验室提供。供试肥料“果实乐”纯秸秆沼液肥（全氮≥50 g·L-1，全磷≥2 g·L-1，全钾≥28 g·L-1）和“果实乐”沼渣腐殖酸冲施肥（腐殖酸≥30 g·L-1，N+K2O+P2O5≥200 g·L-1）由河北省沧州市青县耿忠生物质能源开发有限公司提供。种子经浸种催芽，播于50 孔穴盘中，基质选用草炭和蛭石=2∶1（体积比）。待幼苗长至4 叶1 心时，挑选生长整齐的植株移栽到营养钵（10 cm×10 cm），置于日光温室内，然后用喷雾器进行叶面喷施清水或沼液肥处理。以喷清水为对照，隔7 d 喷1 次。植株每次浇水至透。连续喷施3 次后，移至温度为30 ℃/20 ℃、光照强度为300 μmol·m-2·s-1、光周期为12 h/12 h、相对湿度为70%的光照培养箱中常温预处理2 d。第3 天将温度调至38 ℃/28 ℃进行高温处理。

试验共设4 个处理，分别为：CK（喷施清水+根施1/4Hoagland 营养液）、20×（加水稀释20 倍沼液肥+根施500 倍“果实乐”沼渣腐殖酸冲施肥）、30×（加水稀释30 倍沼液肥+根施500 倍“果实乐”沼渣腐殖酸冲施肥）、40×（加水稀释40 倍沼液肥+根施500 倍“果实乐”沼渣腐殖酸冲施肥）。采用随机区组设计，3 次重复，每个重复30 株幼苗。于处理后0、2、4、6、8 d 取样。

1.2 方法

1.2.1 生物量及热害指数的测定 用卷尺测量株高、游标卡尺测量茎粗、分析天平称量地上部和地下部干、鲜质量，超纯水冲洗干净后擦干，将植株样品于105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干至恒重；株高相对生长量/cm=第n+2 天株高-第n 天株高；热害指数的调查参照姜燕等[10]的方法。

1.2.2 叶绿素含量、根系活力、光合和叶绿素荧光参数的测定 根系活力参照郑坚等[11]的方法；叶绿素含量参照李合生[12]的方法；用FMS-2 型便携式荧光仪测定叶片初始荧光（Fo）、最大荧光（Fm）、PSII 的光化学效率（Fv/Fm）[13]；用Li-6400 光合仪测定叶片的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）和胞间CO2浓度（Ci），测定时设定光强为500 μmol·m-2·s-1。

1.2.3 抗氧化酶相关指标的测定 超氧物歧化酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性、丙二醛（MDA）活性参照李合生[12]的方法；过氧化氢酶（CAT）活性参照郭允娜等[14]的方法；超氧阴离子（O-2）参照吴雪霞等[15]的方法。

1.3 数据处理

采用SPSS 23.0 统计软件对数据进行差异显著性分析，用Microsoft Excel 2010 软件进行作图。

2 结果与分析

2.1 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗生长和热害指数的影响

由图1 可知，叶面喷施沼液肥明显缓解了高温胁迫对生长造成的抑制作用。具体表现为胁迫8 d，与对照喷清水相比，喷施30×浓度沼液肥处理株高相对生长量增长82.5%，差异显著。其中高温胁迫前4 d 株高增长趋势明显，后期生长量逐渐平缓。

图1 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗株高相对生长量的影响

由图2 可知，在茎粗方面，喷施20×浓度处理显著高于对照，差异显著，具体表现为胁迫8 d，茎粗相比对照喷清水增加了16.37%。其次为30×浓度处理，茎粗增加了10.32%。

由表1 可知，30×处理下辣椒幼苗热害指数最低为6.7，明显低于对照喷清水处理，鲜质量和干质量分别比对照高12.45%和20.98%。20×处理的热害指数比对照低了33.3%，幼苗鲜质量、干质量最高，分别比CK 高32.13%和40.74%，说明叶面喷施适宜浓度的沼液肥，能增加干物质积累，提高植株抗性，进而缓解高温胁迫对辣椒幼苗生长造成的抑制作用（图3）。

图2 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗茎粗的影响

表1 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗干鲜质量和热害指数的影响

图3 高温胁迫下对照和叶面喷施沼液肥处理的辣椒幼苗叶片

2.2 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗叶片叶绿素含量的影响

在高温胁迫8 d，与对照喷清水处理相比，20×处理对高温胁迫下辣椒幼苗叶片的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均显著增加（表2）。分别比对照高27.38%、49.13%和14.87%，差异显著。说明叶面喷施适宜浓度的沼液肥，有利于叶片光合色素的积累。

表2 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗叶绿素含量的影响

2.3 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗根系活力的影响

由表3 可知，在高温胁迫8 d，喷施20×浓度处理下幼苗根系活力显著高于对照喷清水处理，叶面喷施适宜浓度的沼液肥使辣椒根系活力在高温胁迫8 d 后维持在223.27 μg·g-1·h-1，较对照处理相比高出18.4%，且差异显著（图4）。

表3 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗根系活力的影响

图4 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗根系活力的影响

2.4 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗叶片MDA、O-2产生速率的影响

在高温胁迫8 d 后，辣椒叶片中MDA 含量与O-2产生速率与对照喷清水相比有所降低（表4）。其中20×浓度处理能显著抑制过氧化物的产生和积累，具体表现为MDA 含量相比CK 下降15.82%，O-2产生速率相比CK 下降14.03%，两者差异显著。

表4 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗叶片MDA、O-2产生速率的影响

2.5 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗叶片抗氧化酶活性影响

高温胁迫下叶片抗氧化酶活性呈现先上升再下降的趋势（图5～7），高温胁迫8 d 30×处理下SOD活性较CK 处理差异显著，提高17.3%，使幼苗在高温胁迫下仍维持较高的抗氧化酶活性及渗透调节水平。20×处理下POD 和CAT 酶活性较对照喷清水处理分别提高46.2%和63.1%，差异显著。说明叶面喷施适宜浓度的沼液肥能够调节叶片抗氧化酶的活性，缓解高温对植株的伤害。

2.6 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗光合作用的影响

由表5 可知，与对照喷清水相比，喷施沼液肥可以显著促进高温胁迫下辣椒幼苗叶片光合速率提高，显著降低胞间CO2浓度。其中，叶面喷施沼液肥20×处理的光合速率和气孔导度较对照处理分别提高75.8%、14.3%，胞间CO2浓度较对照下降22.5%，蒸腾速率与对照差异不明显。

2.7 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗叶绿素荧光参数的影响

图5 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗叶片SOD 活性的影响

图6 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗叶片POD 活性的影响

图7 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗叶片CAT 活性的影响

表5 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗光合参数的影响

图8 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗叶片PSII最大光化学效率的影响

图9 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗叶片Fo的影响

图10 叶面喷施沼液肥对高温胁迫下辣椒幼苗叶片Fm活性的影响

随着高温胁迫时间的延长，各处理的Fv/Fm、Fo、Fm呈现下降趋势。由图8～10 可知，高温胁迫2 d 时叶面喷沼液叶面肥20×和30×浓度能显著提高Fv/Fm，较对照处理分别提高1.2%和1.4%，胁迫8 d 时，叶面喷沼液叶面肥30×浓度相比其他处理使辣椒幼苗叶片Fv/Fm达到最高，比对照高1.5%。同样在高温胁迫8 d 时，喷沼液叶面肥20×浓度能显著提高Fo，比对照高6.07%。可见追施适宜浓度沼液肥对辣椒叶片的光能转换效率有一定促进作用。但对Fm基本没有显著影响。

3 讨论与结论

受到高温逆境时，会引起植物体发生一系列的伤害，比如膜系统破坏、细胞质膜透性增大、活性氧的迅速积累等[16-17]，也会造成植物光合器官受损，导致光合速率降低，严重影响植物生产[18-19]。试验结果表明，喷施适宜浓度的沼液叶面肥处理显著提高了高温胁迫下叶片Fo，有效缓解高温胁迫对PSⅡ反应中心活性的伤害，增强辣椒幼苗对高温逆境的适应。这与张永平等[20]的研究结果一致。

同时，喷施适宜浓度沼液叶面肥可以促进叶绿素含量的增加并提高高温胁迫条件下辣椒幼苗光合作用，缓解高温对辣椒幼苗生长造成的抑制作用，促进其生物量的增加。试验中气孔导度升高的同时蒸腾速率加快，与吴韩英等[21]研究结果一致。高温对光合作用的抑制与活性氧（ROS）的迅速积累有直接关系，由于电子传递受阻，植物体内的活性氧大量产生，从而破坏生物大分子，造成细胞损伤、甚至死亡[22]。本试验中，沼液肥通过降低超氧阴离子产生速率和丙二醛含量缓解高温对辣椒幼苗生物膜的伤害。SOD、POD、以及CAT 作为一种植物体内普遍存在的、活性较高的重要酶[16]，其活性与植物代谢强度及抗逆性有着密切的关系[23]。喷施适宜浓度沼液肥有利于缓解高温处理后辣椒叶片中SOD、POD、CAT 活性的降低，并呈现出先升高后降低的趋势，这与马宝鹏等[17]、徐剑锋[24]的研究结果一致。同时减少植物细胞受到的活性氧伤害，有效地降低活性氧积累造成的蛋白质变性、细胞死亡，在一定程度上缓解高温氧化伤害对生物膜的损伤。

综上所述，高温胁迫下，叶片喷施适宜浓度的沼液肥显著促进了辣椒幼苗的生长，增加了生物量、叶绿素含量、根系活力以及光合速率，提高光能转换效率，促进抗氧化酶和渗透调节物质的积累，降低过氧化物对细胞造成的伤害，进而增强辣椒植株抗高温胁迫的能力。然而，这些研究只是停留在对生理方面浅层的研究，关于沼渣沼液肥诱导植物抗逆性的作用途径和分子机制，仍需再作进一步探讨。