施用多裂翅果菊秸秆对葡萄幼苗生长及硒富集的影响

刘飘，黄科文，代京桐，李睿，王江月，程琪，王雨熙，廖明安，林立金

(1.四川农业大学园艺学院，四川 成都 611130；2.四川农业大学果蔬研究所，四川 成都 611130)

中国是典型的缺硒国家，约有72%的县级行政区域存在严重缺硒或低硒的情况[1]。聂继云等[2]调查了中国6 种主要落叶果树的硒含量及膳食暴露情况，发现主栽果品的硒含量普遍较低，与杨龙彪等[3]对市场上 24 个水果品种的研究结果相似，这些都表明中国富硒果树资源较为匮乏。通过适宜的农艺措施来增强果树的富硒能力，提高果品的附加价值，扩充生物硒库具有十分重要的现实意义。有研究[4]表明，葡萄在硒的作用下可表现出良好的生理效应。提高葡萄对硒的吸收不仅有利于生物硒含量的提升，还能有效改善果实品质，被认为是一种提高葡萄商品性的有效途径。鉴于此，笔者将富硒能力较强的植物多裂翅果菊(Pterocypsela laciniata)[5]秸秆施用于土壤中，研究多裂翅果菊不同部位秸秆还田对葡萄硒富集特性的影响，以期筛选出既能促进葡萄生长，又能提高其硒含量的栽培模式，为富硒葡萄栽培提供参考。

1 材料和方法

1.1 供试材料

2018 年12 月，于四川农业大学崇州科研示范基地收集 1 年生‘夏黑’扦插苗，采取沙藏法保存。2019 年2 月，取葡萄扦插苗，剪截，使扦插苗株高约15 cm，并保留1 个芽眼饱满的冬芽，芽上端1.5 cm 处平剪，下端45°斜剪，扦插于沙与珍珠岩质量比为6∶4 的穴盘中，置于25 ℃温室育苗，保持田间持水量为40%。待葡萄幼苗长出新根后，移栽至无污染沙土中备用。

2019 年4 月，于四川农业大学成都校区周围农田收集多裂翅果菊秸秆，拆分成根系、茎秆、叶片后洗净，并用去离子水冲洗3 次，于110 ℃杀青15 min，80 ℃条件下烘干至恒重，剪至1 cm 左右保存，备用。

供试土壤取自四川农业大学成都校区周围农田，基本理化性质为：pH 值 7.09，全氮1.50 g/kg，全磷 0.76 g/kg，全钾 18.02 g/kg，碱解氮 94.82 mg/kg，速效磷6.30 mg/kg，速效钾149.59 mg/kg[6]。供试土壤自然风干后碾碎，称取3.0 kg 细土，装于18 cm×15 cm(高×直径)的塑料盆内，加入Na2SeO3溶液，使土壤硒质量浓度为10 mg/kg。保持土壤田间持水量的80%，自然放置平衡4 周，不定期翻土混合，使土壤充分混合均匀。

1.2 试验设计

2019年4月，将多裂翅果菊各部位秸秆分别施入含硒土壤，每盆6 g，与土壤充分混匀，浇水保持土壤湿润，平衡1周。5月，选取长势一致的葡萄幼苗移栽。试验设不施用秸秆(T0)、施用多裂翅果菊根系秸秆(T1)、施用多裂翅果菊茎秆秸秆(T2)和施用多裂翅果菊叶片秸秆(T3)等4个处理，每盆种植葡萄幼苗3株，每个处理重复3次。在自然条件下，于四川农业大学成都校区避雨棚内栽培，盆与盆之间的距离为15 cm，完全随机摆放，不定期浇水，保持土壤田间持水量的80%。整个生长过程中不定期交换盆与盆的位置以减弱边际效应的影响，并及时去除杂草，防治病虫害。

1.3 测定项目

2019年7月，摘取葡萄幼苗顶部幼嫩叶片，测定超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性及丙二醛含量[7]。选取从上往下第3或第4片功能叶，分别测定其叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量[7]。之后，收获葡萄幼苗和土壤并分别封装。将葡萄幼苗拆分成根系、茎秆和叶片，用自来水分别洗净后，再用去离子水反复冲洗，于110 ℃杀青15 min，80 ℃烘干至恒重，称重，粉碎。样品经硝酸–高氯酸消煮，定容后，采用氢化物原子荧光光谱法[8]测定葡萄幼苗不同部位的硒含量。

1.4 数据处理

依据文献[9]，计算硒转运系数。采用SPSS 13.0统计软件，通过单向ANOVA 和Duncan 的多范围检验，在P=0.05 置信水平下对试验结果进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 施用多裂翅果菊秸秆对葡萄幼苗生物量的影响

由表1 可知，施用多裂翅果菊不同部位秸秆，降低了葡萄幼苗各部位的生物量。葡萄幼苗根系、茎秆和叶片的生物量大小依次为T0、T1、T2、T3。T3 的葡萄根系、茎秆和叶片生物量分别较对照降低了29.76%、22.50%和22.33%。另外，施用多裂翅果菊不同部位秸秆均显著降低了葡萄幼苗的根冠比，其大小依次为T0、T1、T3、T2。

表1 施用多裂翅果菊秸秆的葡萄幼苗的单株生物量和根冠比Table 1 Single plant biomass and root/shoot ratio of grape seedlings with Pterocypsela laciniata straw application

2.2 施用多裂翅果菊秸秆对葡萄幼苗光合色素含量的影响

由表2 可知，施用多裂翅果菊不同部位秸秆使葡萄幼苗叶片的光合色素含量均显著低于对照。葡萄幼苗叶绿素a 和叶绿素b 含量的大小依次为T0、T1、T2、T3。T3 的葡萄幼苗叶绿素 a、叶绿素 b和类胡萝卜素含量分别较对照降低了 29.66%、33.49%和31.71%。葡萄幼苗叶绿素a/叶绿素b 的大小依次为T1、T3、T0、T2。

表2 施用多裂翅果菊秸秆的葡萄幼苗的光合色素含量Table 2 Photosynthetic pigment content in grape seedlings with Pterocypsela laciniata straw application

2.3 施用多裂翅果菊秸秆对葡萄幼苗的抗氧化酶活性及丙二醛含量的影响

由表3 可知，施用多裂翅果菊不同部位秸秆提高了葡萄幼苗的SOD 活性，其中T1、T2 和T3 分别较对照提高了 41.62%、10.71%、5.27%。葡萄幼苗的POD 及 CAT 活性大小依次为 T1、T2、T3。T3 的葡萄幼苗POD 及CAT 活性分别较对照降低了16.29%和8.11%。与对照相比，施用多裂翅果菊不同部位秸秆对葡萄幼苗丙二醛含量的影响均不显著。

表3 施用多裂翅果菊秸秆的葡萄幼苗的抗氧化酶活性和丙二醛含量Table 3 Antioxidant enzyme activity and malondialdehyde content of grape seedlings with Pterocypsela laciniata straw application

2.4 施用多裂翅果菊秸秆对葡萄幼苗硒含量和硒转运系数的影响

由表 4 可知，施用多裂翅果菊不同部位秸秆显著提高了葡萄幼苗各部位的硒含量。对葡萄幼苗各部位的硒含量的影响大小依次为T3、T2、T1、T0。T3 的葡萄幼苗根系、茎秆和叶片的硒含量分别较对照提高了11.66%、22.99%和23.35%。T2 和T3 显著提高了葡萄幼苗的硒转运系数，T1 的影响不显著。

表4 葡萄幼苗的硒含量和硒转运系数Table 4 Selenium content and selenium translocation factor of grape seedlings

3 讨论与结论

已有的研究[10–11]表明，施用秸秆可以促进作物的生长，提高其光合色素含量和光合作用效率，同时也提高了土壤养分的利用率。但本试验结果表明， 施用多裂翅果菊不同部位秸秆降低了葡萄幼苗各部位的生物量和光合色素含量，可能是盆栽条件下，葡萄幼苗的根系生长受到限制，施用的多裂翅果菊秸秆在腐烂过程中产生的有机酸等[12]又抑制了葡萄幼苗的根系生长，从而造成葡萄幼苗的生物量和光合色素含量降低。

施用秸秆在一定程度上可以提高作物的抗氧化酶活性，进而促进作物的抗性[13–14]。本研究结果表明，施用多裂翅果菊不同部位秸秆提高了葡萄幼苗的 SOD 活性；施用多裂翅果菊茎秆和叶片秸秆降低了葡萄幼苗的POD 和CAT 活性。这可能与多裂翅果菊产生的化感物质[15]刺激不同的抗氧化酶活性有关。

植物体内硒含量的高低除了与自身吸收能力有关外，还与土壤中有效态硒含量有关[16]。土壤有效硒含量与土壤pH 值有正相关关系[17]。本试验结果表明，施用多裂翅果菊不同部位秸秆提高了葡萄幼苗根系、茎秆和叶片的硒含量，其中以多裂翅果菊叶片秸秆处理的最高。这说明多裂翅果菊腐烂后形成的有机质可能提高了土壤的pH 值[17]，从而提高了土壤有效硒含量，促进了葡萄幼苗对土壤硒的吸收。多裂翅果菊叶片秸秆的纤维素含量相对其茎秆和叶片的更低，腐熟更快，对土壤有效硒含量的提高幅度更大，因而处理的葡萄幼苗硒含量最高。

综上，施用多裂翅果菊不同部位秸秆促进了葡萄幼苗对土壤硒的吸收和积累，但在一定程度上抑制了葡萄幼苗的生长，可能与秸秆腐烂过程中产生的有机酸有关。提示在实际应用中施用腐熟后的多裂翅果菊秸秆，既促进葡萄的生长，又增加对土壤硒的吸收和积累。