秸秆对盐碱土中玉米幼苗生理生化指标的影响

邸桂俐 张宏程 高超 王建丽 潘多锋 邢星 康庆华 姜卫东 宋喜霞 林长水 边亚娟

摘要 以大庆地区盐碱土为研究对象，通过在添加一定比例秸秆的盐碱土中种植玉米，探讨秸秆对盐碱土的改良效果。在盐碱土及添加秸秆的盐碱土中盆栽玉米，待三叶期时，测定玉米幼苗叶绿素、丙二醛含量、渗透调节物质以及抗氧化物酶活性的变化，阐明秸秆对盐碱土的改良效果。结果表明，盐碱土中添加秸秆后，玉米幼苗叶片可溶性糖、可溶性蛋白和丙二醛含量显著降低（ P <0.05）;叶绿素含量和过氧化氢酶活性的变化不显著（ P >0.05）。盐碱土中添加秸秆后，玉米幼苗通过改变细胞膜脂过氧化作用和调节渗透调节物質含量来降低盐碱伤害。

关键词 秸秆;盐碱土;玉米幼苗;生理生化指标

中图分类号 S513  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）11-0066-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.11.017

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Straw on Physiological and Biochemical Indexes of Maize Seedlings in Saline-alkali Soil

DI Gui-li1， ZHANG Hong-cheng2， GAO Chao1 et al

（1. Pratacultural Science Institute of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences， Harbin，Heilongjiang 150086; 2. Daqing Normal University，Daqing，Heilongjiang 163712）

Abstract Taking the saline-alkali soil in Daqing area as the research object， the improvement effect of straw on the saline-alkali soil was discussed by planting corn in the saline-alkali soil with a certain proportion of straw added.Pot maize was planted in saline-alkali soil and saline-alkali soil with straw added， and the contents of chlorophyll， malondialdehyde， osmotic regulation substances and antioxidant enzyme activities of maize seedlings were measured at the three-leaf stage， to elucidate the improvement effect of straw on saline-alkali soil. The results showed that the content of soluble sugar， soluble protein and malondialdehyde in leaves of maize seedlings decreased significantly after adding straw to saline-alkali soil （ P <0.05）;there were no significant changes in chlorophyll content and catalase activity （ P >0.05）. After adding straw to saline-alkali soil， maize seedlings reduced saline-alkali injury by changing cell membrane lipid peroxidation and regulating the content of osmotic regulators.

Key words Straw;Saline-alkali soil;Maize seedling;Physiological and biochemical index

盐碱地是一种重要的土地资源[1]，黑龙江省盐渍土面积为2.29×106 hm2，占全省土壤总面积的5.04%[2]。大庆市地处黑龙江省西南部，是黑龙江省土地盐碱化比较集中的区域之一，大面积的盐碱土地对主要粮食作物玉米生长产生很大威胁[3]。土壤改良剂能促进土壤团粒结构的形成，改善土壤理化性质，促进营养物质向根际转移，减少土壤板结和土壤流失，提高通透性和可耕性，促进作物生长[4]。该试验利用农村地区廉价、大量过剩的玉米秸秆作为土壤改良剂，在添加加工过秸秆的盐碱土中，通过种植玉米，测定玉米幼苗过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性、丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖以及叶绿素含量等生理生化指标的变化来评价秸秆对盐碱土壤的改良效果，以期为今后秸秆的合理利用和盐碱地改良的研究提供科学理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料为黑龙江省农业科学院草业研究所提供的“龙育四号”品种的玉米种子。供试秸秆（玉米）采自黑龙江省大庆市肇州县朝阳沟地区。供试盐碱土取自大庆市肇州县朝阳沟地区，取土深度20 cm，土壤 pH为7.93±0.21。

1.2 试验方法

1.2.1 盐碱土壤的处理。

将粉碎的秸秆与盐碱土按重量以1∶20[5]的比例充分混合，将土壤装盒标记，作为试验组;以未添加秸秆的盐碱土作为对照组，将土壤装在纸盒内，标记后，放置4 d，备用，每个处理3次重复。

1.2.2

玉米幼苗的培养。用蒸馏水将生长状况一致的玉米清洗3次，0.1%升汞消毒10～15 min后用蒸馏水再清洗3次，将清洗后的种子均匀铺在瓷盘中，磁盘中放有沾水的脱脂棉，于28 ℃条件下暗培养2～3 d，待其胚根长至1 cm时，将种子均匀播种在装有盐碱土的标记好的纸盒内。然后将这些纸盒放在光照培养箱中，温度为25～27 ℃、光照强度为4 000 lx条件下将玉米种子培养至三叶期后，取叶片剪碎、研磨，测定各项生理生化指标的变化。

1.2.3

生理生化指标的测定。测定叶片叶绿素的含量用无水乙醇提取，分光光度比色法进行测定;过氧化物酶（POD）活性采用愈创木酚法进行测定;过氧化氢酶（CAT）活性采用高锰酸钾滴定法进行测定;丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法进行测定;可溶性糖含量采用蒽酮比色法进行测定;可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝染色法进行测定[6]。每项测定进行3次重复。

1.3 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2010和SPSS 18.0统计分析软件进行整理，采用单因素方差分析（One-Way ANOVA）对不同处理之间玉米幼苗生理生化指标进行显著性检验（ α =0.05）。

2 结果与分析

2.1 秸秆添加对玉米幼苗叶绿素含量的影响

很多研究发现，植物叶片中叶绿素含量对盐碱胁迫反应比较敏感，随着盐碱胁迫程度的增加，叶绿素的含量显著降低[7-8]。从表1可以看出，盐碱土中添加秸秆后，叶绿素含量增加了6.54%，Duncan检验结果表明添加秸秆提高玉米叶绿素含量的效果不显著。盐碱土中加入秸秆后玉米幼苗叶绿素含量增加，说明玉米所受盐碱胁迫程度有所降低。

2.2 秸秆添加对玉米幼苗膜脂过氧化作用的影响

丙二醛（MDA）是植物在遭遇逆境胁迫时，体内活性氧增加导致膜脂过氧化反应的发生，其最终产物丙二醛毒性很强，对生物膜的结构与功能损伤很大[9]。由于MDA可以作为膜脂过氧化反应强弱的重要标志，人们往往通过测定MDA的含量高低就能够了解膜脂过氧化程度和植物所处盐碱胁迫的强弱。从表1可以看出，盐碱土中添加秸秆后，玉米幼苗叶片中MDA含量与对照相比降低了31.90%，经Duncan检验差异显著（ P <0.05）。试验结果表明施用秸秆后，玉米中MDA含量显著降低，从而进一步说明施用秸秆后玉米在盐碱土中所受的胁迫性程度减弱。

2.3 秸秆添加对玉米幼苗渗透调节物质的影响

可溶性糖和可溶性蛋白质是植物为缓解盐碱胁迫的伤害而在细胞中逐渐积累的一種渗透调节物质，其含量的高低在一定程度上可反映植物所受盐碱胁迫的程度。由表1可以看出，盐碱土中添加秸秆后，玉米幼苗中可溶性糖和可溶性蛋白质含量与对照相比分别下降了24.04%和23.85%（ P <0.05）。可见，施用秸秆可以有效降低盐碱土中玉米幼苗叶片可溶性糖和可溶性蛋白质的含量，表明秸秆可以降低盐胁迫对玉米幼苗的危害。

2.4 秸秆添加对玉米幼苗抗氧化酶活性的影响

抗氧化酶系是细胞抵御活性氧伤害的重要保护性酶类，具有清除细胞内的活性氧自由基功能[10]。CAT和POD通过清除体内积累的多余自由基，有效地降低了植物体内的活性氧和其他过氧化物的含量，从而减轻盐碱胁迫对植物造成的损伤。因此，植物组织中过氧化氢酶和过氧化物酶活性的高低能够反映植物抵抗逆境胁迫能力的大小。从表2可以看出，盐碱土中添加秸秆后，玉米幼苗POD和CAT活性均降低，经Duncan检验差异不显著（ P >0.05）。试验结果表明添加秸秆后，玉米幼苗在盐碱土中胁迫性程度降低。

3 结论与讨论

大量研究表明，细胞膜结构和功能是盐碱胁迫对植物伤害的一个主要方面，丙二醛（MDA）是植物在逆境胁迫下发生膜脂过氧化的主要产物之一，常被用来作为细胞膜脂过氧化程度的指标。因此，通过测定MDA含量高低，可以判断膜质过氧化作用的程度[11]。在该试验中，盐碱土中添加秸秆后，玉米幼苗叶片中MDA含量与对照进行相比降低了31.90%（ P <0.05）;原因可能是玉米体内发生了快速消除MDA积累的生理反应机制，对幼苗中MDA的消除更加及时，导致MDA含量显著降低，以缓解盐碱胁迫对膜脂的损害程度，保护了细胞膜的结构和功能，从而进一步说明盐碱土中添加秸秆缓解了盐胁迫对玉米所带来的伤害。张明轩等[12]研究发现，高质量浓度的NaCl胁迫，MDA含量增加;周红琴等[13]研究表明，MDA含量下降，原因可能是由于环境条件透水性、透气性良好，玉米幼苗本身能进行较强的呼吸作用，过氧化作用不明显，膜脂过氧化产物MDA并未积累反而有所降低，以上研究与该试验结果基本一致。可见盐碱土中添加秸秆后玉米幼苗可以通过降低MDA含量变化来缓解盐碱伤害，为玉米的正常生长发育创造有利的生长环境。

在自然界长期进化中，植物由于受到多种逆境胁迫，逐渐在体内形成多种保护机制，其一是通过可溶性糖和可溶性蛋白等重要渗透调节物质来均衡植物细胞的渗透势，维持正常的生理功能。金鑫[14]研究表明，随着盐胁迫程度在一定范围内增强，可溶性蛋白和可溶性糖含量均会增加，以维持细胞正常的渗透势，抵御盐胁迫带来的伤害。在该试验研究中，添加秸秆的盐碱土中玉米幼苗中可溶性糖和可溶性蛋白含量分别下降了24.04%和23.85%（ P <0.05）。程玲等[15]研究发现在添加改良剂的盐碱土中棉花叶片中可溶性蛋白和可溶性糖含量均明显降低，与该试验的研究结果一致。该研究的对照盐碱土作为一种胁迫，在添加秸秆后渗透调节物质含量均有所下降，说明玉米幼苗受到的盐害有所缓解，表明秸秆可以作为一种改良剂来降低盐胁迫对玉米所造成的伤害，有利于玉米的正常生长发育。

参考文献

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