土壤氮素水平对番茄品种耐盐性评价的影响

邢锦城韩建均刘冲赵宝泉董静温祝桂朱小梅周宏奎蔡振晔洪立洲

(1．江苏沿海地区农业科学研究所，江苏 盐城224002；2．江苏省剑丰农业实业有限公司，江苏 盐城 224002；3．北京本农科技发展有限公司，北京100176)

引言

土壤盐渍化已成为世界范围内的重大环境问题。统计表明，全球盐碱地总面积约为9.55×108hm2，占陆地总面积的7.26%[1]。随着化肥的大量应用和工业污染的加剧，预计全球将有20%的耕地不同程度地受到土壤盐渍化的威胁。我国约有3600万hm2盐渍土壤，占全国可利用土地面积的4.88%，盐渍土壤面积大、分布广，严重制约着我国区域农牧业的发展[2]。研究表明，盐渍土中高浓度的盐离子可导致植物生理代谢紊乱，严重影响植物的生长发育[3]。同时，盐胁迫对植物造成的离子胁迫会抑制植物对营养元素的吸收，导致植物发育不良进而导致减产或死亡[4]。

番茄(Lycopersicon esculentum)隶属于茄科番茄属，为中度盐敏感型农作物，是重要的鲜食和加工型蔬菜，在国内外蔬菜市场上的需求量巨大。在植物的整个生长周期中，种子萌发期和幼苗期对盐胁迫最为敏感，在番茄实际生产中，多采用育苗移栽方式，有效避开了盐胁迫对种子萌发的影响。因此，需要科学评价不同番茄品种的盐分敏感性和耐受性，作为番茄的抗盐品种筛选和盐碱地栽培的理论依据和数据支撑[4]。

氮素在植物生长过程中起重要作用[5]。研究表明，盐胁迫下施加适量的氮不仅能缓解因缺少营养元素造成的矿质营养不足，还能缓解盐胁迫造成的伤害，促进植物的生长，增加植物的抗盐性[6,7]。这是因为盐胁迫下大量钠离子会进入植物体内，导致细胞膜去极化，进而抑制植物对氮元素的吸收和积累，导致氮素的生理缺乏，抑制植物生长[8]，而增加根区供氮水平，能显著提高植物生物量和抵抗盐胁迫的能力，并已经在水稻[9]、高羊茅[10]、盐地碱蓬[11]和长春花[12]等植物中得到验证。这也意味着，土壤中氮素水平是影响植物耐盐性表现的重要因素。同时，由于植物在氮素利用效率方面存在差异，氮素水平对不同植物耐盐性评价结果的影响也会有所不同。但截至目前，有关不同氮素水平对番茄品种耐盐性评价影响的报道尚不多见。试验前期通过筛选获得耐盐性不同的2个番茄品种，通过研究在不同盐胁迫条件下，氮素水平对不同番茄品种盐害指数和生长特性的影响，确定氮素水平番茄品种耐盐性评价的影响。

1 试验材料及方法

1.1 试验设计

试验设置在江苏省盐城市金海农场(N33°46′，E120°22′)，该地区属亚热带气候，年平均气温13～16℃，年无霜期208～220d，秋季昼夜温差大，年日照合计22278～2314h，年平均降水量为1042.2mm。试验地块土壤类型为滨海盐渍土，不同土壤盐度田块的物理结构基本相同，土壤理化性质见表1。

试验设计N肥、土壤盐度和耐盐性不同的番茄品种3个因素。N肥以尿素为氮源，施肥量分别为纯N 0.0g·kg-1、0.2g·kg-1、0.4g·kg-1(相当于施氮0kg·hm-2、450kg·hm-2、900kg·hm-2)，用N1、N2、N3表示；3个土壤盐度水平分别为2.2g·kg-1、3.5g·kg-1和4.6g·kg-1，用T1、T2、T3表示，区域内盐度变化范围分别为2.02～2.24g·kg-1、3.38～3.60g·kg-1、4.46～4.72g·kg-1。番茄品种选用耐盐性不同的“海大11”和“白果强丰”2个番茄品种，每个区组设置3次重复。

表1 试验田土壤理化性状(0～20cm)

1.2 试验材料的准备

1.2.1 品种选择

试验选用“海大11”、“白果强丰”2个番茄品种。“海大11”为海南大学选育的耐盐番茄品系[13]，“白果强丰”是盐城地区较为普遍的番茄品种，在前期番茄耐盐品系室内水培和模拟盐池的耐盐性鉴定过程中，“海大11”、“白果强丰”分别被鉴定为中度耐盐和中度盐敏感。在Hoagland营养液水培条件下，经盐害指数鉴定，2个品种的半致死NaCl浓度分别为175mmol·L-1和100mmol·L-1。

1.2.2 材料的培养

1.2.2.1 育苗

取出干净的番茄种子，用0.1%的HgCl2消毒10min，冲洗干净，将种子播种于盛满基质的50孔穴盘中，基质成分为蛭石∶珍珠岩∶石英砂=1∶1∶1(体积比)，穴盘放入底部乘有1/2Hoagland营养液的周转箱内，营养液以空气泵不间断均匀通气，周转箱连同穴盘一起放于人工气候箱中培养。湿度60%，昼/夜温度28℃/25℃，光照/黑暗12h/12h，光照强度为622μmol·m-2·s-1。

1.2.2.2 移栽

待幼苗长到6叶1心时，从周转箱取出，室外炼苗7d后移栽到试验小区。移栽后对每个单株进行挂牌标注，小区面积12m2，每个品种在每小区定植20株，行距50cm，株距40cm。

1.3 检测指标的测定

1.3.1 土壤氮含量测定

幼苗移栽14d后，采集各小区土样，使用碱解扩散法测定土壤有效氮(mg·kg-1)含量。

1.3.2 成活率的测定

幼苗移栽14d后，调查每个小区每个品种的成活率，计算平均值。

1.3.3 盐害指数调查

移栽14d后调查每个小区每个单株的盐害指数，盐害指数参照马雅琴等[14]的标准并略作修改。盐害症状分为5级。

盐害指数(%)=∑(代表级数×株数)/(最高级数×总株数)×100

盐害指数低于50，认定为能够耐受该水平的盐胁迫，反之不耐受。调查分级标准见表2。

表2 番茄植株的盐害指数分级标准

1.3.4 株高的测量

植株移栽1d后测量每个小区每个单株的定植株高；进入初花期后，再次测量每个小区每个单株的成株株高；测量标准为主茎最高处到地面的垂直高度。

1.3.5 生物量的测定

进入初花期后，将番茄植株小心地从试验小区挖出，用自来水小心冲洗植株残留的土壤，再用去离子水轻轻冲洗3～5遍，用吸水纸擦干番茄幼苗表面的水分。分别称取地上部分和地下部分的鲜重，分别放入烘干的信封中，编号标记，放入105℃的烘箱中杀青15min，杀青后放入78℃烘箱中烘至恒重，分别称量番茄地上部分和地下部分的干重。

2 试验结果

2.1 施氮水平和土壤盐度对土壤有效氮含量的影响

由表3可以看出，土壤有效氮含量主要受施氮水平的影响，总体呈现N3>N2>N1的结果；在N1和N2水平下，土壤盐度对有效氮含量无显著影响，在N3水平下高盐度土壤T3的有效氮含量显著高于T1和T2，这可能与高氮施肥处理加剧了土壤的盐分累积，抑制植物生长，植物从土壤中携出的养分量减少而土壤残存较多有关[15]。研究[16]指出，常规栽培番茄的土壤有效氮适宜值为50～150mg·kg-1，按照这一标准，本试验处理N3土壤有效氮含量高于适宜值，属于过量施肥。

表3 施氮水平和土壤盐度对土壤氮含量的影响

2.2 氮素水平对番茄幼苗成活率和盐害指数的影响

氮素水平及在不同土壤盐度下对不同番茄品种成活率和盐害指数的影响，见表4。试验结果表明，随着氮素水平的升高，2个番茄品种的盐害指数总体呈下降趋势。盐敏感品种“白果强丰”，在T1、T2盐度条件下，盐害指数随氮素水平的升高分别比原来下降了60.37%和49.77%；而在较高盐度T3条件下，盐害指数随氮素水平的升高呈现先降后升的变化趋势，这可能是因为尿素的过量施用提高了土壤中可溶性盐的总浓度，加剧了植株的盐胁迫程度。而耐盐品种“海大11”，在各盐度条件下，盐害指数均随氮素水平的升高而下降，盐害指数在T1、T2和T3盐度条件下，随氮素水平升高分别下降了22.27%、51.16%和33.70%。按照盐害指数评价标准，“白果强丰”的耐盐性随氮素水平的升高，由T1(2.2g·kg-1)上升到T2(3.5g·kg-1),提高了1.3g·kg-1；“海大11”的耐盐性随氮素水平的升高，由T2(3.5g·kg-1)上升到T3(4.6g·kg-1)，提高了1.1g·kg-1。

随着氮素水平的升高，2个番茄品种的成活率总体呈上升趋势。盐敏感品种“白果强丰”在低盐分胁迫T1下，成活率随氮素水平的升高而升高至100%，同耐盐性品种成活率相同；在中高度盐胁迫下，成活率随氮素水平的升高而呈现先升高后降低的趋势。而耐盐品种“海大11”在低盐分胁迫T1下，成活率均为100%，在中盐分胁迫T2、T3下成活率随氮素水平升高均表现为上升趋势。

由此可见，耐盐品种在高盐浓度下对于氮素的耐受性和利用效率强于盐敏感品种；在低盐度胁迫下，氮素水平的升高可以提高番茄耐盐性，并且对于盐敏感品种的提高幅度要大于对于耐盐性品种的提高幅度，从而客观上缩小了品种间的耐盐性差异,不利于耐盐番茄品种的筛选和鉴定。而在高盐度胁迫下,土壤氮素水平的持续升高能够对盐敏感品种产生胁迫效应，同时为耐盐品种提供矿质营养，从而增强番茄品种间的耐盐性差异的表现,有利于番茄品种的耐盐性评价鉴定。

表4 氮素水平和在不同土壤盐度下对不同番茄品种成活率

2.3 氮素水平对盐胁迫下番茄生长的影响

盐渍土壤中影响作物生长的主要阳离子为Na+,阴离子主要为Cl-和SO2-4，施肥引起的土壤次生盐渍化主要是由于养分离子NO-3、Ca2+、K+等的累积，二者成分不同，因此有必要对盐渍土条件下过量施肥对作物生长的影响展开研究，但目前相关报道仍较少。株高、干物质量、地上部干物质量、根干物质量等是评价植物耐盐性的重要指标[17]。氮素水平对盐胁迫下番茄生长的影响表明，低盐度胁迫下，施用氮肥显著提高了番茄的株高、植株干物质量、地上和根系生物量。高盐度胁迫下过量施氮肥会抑制番茄生长，显著降低盐敏感番茄品种的株高、干物质量、地上部分干物质量和根部干物质量，这与郭丽丽等[4]的研究相符，同时这一结果同盐害指数的调查结果相一致。

表5 氮素水平对盐胁迫下番茄生长的影响

3 讨论

盐胁迫下，植物生长受到显著抑制[18]。氮素是植物体内最重要的结构元素之一，是蛋白质、叶绿素、核酸以及某些植物激素的重要组成部分。已有研究表明，氮肥的施用能够提高植物应对盐胁迫的能力。王雨等研究了施氮水平对盐胁迫下苗期菘蓝生长、可溶性蛋白质含量、抗氧化酶系统、氮素代谢等的影响，发现高氮水平显著促进盐胁迫下菘蓝幼苗的生长，高氮和低氮处理均提高了盐胁迫下菘蓝幼苗中保护酶的活性，且高氮水平处理显著降低幼苗中丙二醛(MDA)的含量[19]。隋利等以NaCl处理紫苏幼苗，研究了不同氮素形态配比对盐胁迫下紫苏生长、叶绿素含量、可溶性蛋白质、抗氧化酶和氮素代谢相关酶活性的影响，结果表明，硝态氮比例的增加，促进了盐胁迫下紫苏干物质积累，提高抗氧化酶活性，增强紫苏的抗盐性[20]。张彪等探讨施用硝态氮对马蔺耐盐性及叶片渗透调节物质的影响。结果表明，外施适量的硝态氮能显著提高马蔺的耐盐性，其机理与盐胁迫下氮营养的改善、脯氨酸和NO3-含量的增加以及根冠比、Cl-和Na+含量的降低等有关[21]。谢秀华等在沙培条件下，研究了不同氮素水平对盐胁迫下沙枣幼苗生理特性的影响，实验结果表明，氮素处理明显促进了盐胁迫下沙枣幼苗的生长，降低了根和叶片的Na+和Cl-含量，表明适量增加氮素浓度可以缓解盐胁迫对沙枣造成的伤害[22]。

本研究也发现，氮素水平的提高在番茄耐盐性评价鉴定中会显著提高鉴定品种的耐盐性结果。在本试验中，随着氮素水平升高，“白果强丰”的耐盐性评价结果由T1(2.2g·kg-1)上升到T2(3.5g·kg-1)，提高了1.3g·kg-1；“海大11”的耐盐性评价结果由T2(3.5g·kg-1)上升到T3(4.6g·kg-1)，提高了1.1g·kg-1，表明氮素水平也是影响番茄耐盐性评价结果的重要因素，在相同的土壤盐度下，氮素水平的变化可以造成番茄耐盐性评价结果的不同。

Hajaji等研究了不同含氮水平培养基下不同硬粒小麦品种的耐盐性表现。结果表明，硬粒小麦品种耐盐性的差异受到氮素水平和氮素利用效率的影响[23]。本研究中发现，氮素水平对于番茄耐盐性评价结果的影响因番茄品种而异。在低盐度胁迫下，氮素水平的升高对于盐敏感品种的耐盐性提高幅度较大；在高盐度胁迫下，氮素水平的升高对盐敏感品种的耐盐性无显著改善，而对于耐盐品种的耐盐性的改善仍较为明显。这可能与盐肥耦合效应以及耐盐性不同品种的氮素利用效率不同有关。

因此，开展植物的耐盐性评价工作，应将氮素对植物耐盐性的影响考虑在内。试验小区或者模拟盐池下，在盐度低的土壤中应尽量减少氮肥施用，防止品种间的耐盐性差异被抹杀；在高盐度的土壤条件下，为更好区分品种耐盐性可提高氮肥施用水平。