盐碱胁迫对大棚冰菜生长的影响

2023-11-07韩东辰

农业技术与装备 2023年9期

韩东辰

（临汾职业技术学院，山西临汾 041000）

冰菜（Mesembryanthemum crystallinumL.），又名冰叶日中花，也称冰草，是番杏科、日中花属的一年生植物，原产于非洲，近年来被世界多地引进栽培。冰菜叶肉质，扁平，互生，卵形或长匙形，叶片表面布满小冰晶，有发亮颗粒[1]，喜阳光，耐干旱及盐碱[2]。冰菜口感清脆，风味独特，含有多种氨基酸、黄酮类化合物以及钙钾钠等元素，是一种高营养价值的蔬菜。对预防脂肪肝，缓解糖尿病有较好的效果。

大棚种植蔬菜时，一方面，棚内温度较高，土壤水分散失较快，导致盐分在地表积累[3]；另一方面，缺少雨水冲刷，导致钠离子停留在耕层土壤中，加剧土壤盐碱化[4]。再加上菜农为了追求高产，施肥过程往往轻基肥重追肥，轻有机肥重化肥，使得土壤盐碱逐年加重[5]。土壤盐碱化不仅破坏土壤结构、理化性质，造成土壤功能退化，还会导致植物渗透胁迫，阻碍植物对矿质养分的吸收，严重影响植物的生长发育[6，7]。盐胁迫会导致植物细胞内自由基积累，并由此引发或加剧细胞的膜脂过氧化[8]，使得植物细胞内部的化学反应发生变化，直接影响正常的生长发育。冰菜虽然具有较好的耐盐碱能力，但盐碱浓度太高也会影响冰菜正常生长。因此，本试验研究设计了不同盐碱胁迫程度对冰菜生长和生理生化的影响，以期为冰菜抗逆栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点和材料

试验于2021 年在山西省五台县某大棚内进行。试验地属于温带大陆性季风气候，年降水量345～588 mm，年平均气温9.2 ℃，全年日照总时数2 700 h，无霜期180 d 左右。大棚土壤质地为褐土，土壤基础肥力为有机质8.76 g/kg，速效氮45.26 mg/kg，速效磷23.56 g/kg，速效钾121.54 g/kg。

1.2 试验设计

试验采用盆栽法，将大棚内土壤风干后过筛，装入上直径28.7 cm、下直径24.6 cm、高19.3 cm的盆中，每盆装土5 kg，浇透水放置2 d 后，将催芽后的冰菜种子种入盆中，幼苗长至4 片真叶后开始进行盐碱处理。试验设置6 个盐碱浓度，分别为0 mmol/L（CK）、100 mmol/L（T1）、200 mmol/L（T2）、300 mmol/L（T3）、400 mmol/L（T4）、500 mmol/L（T5），盐溶液以m（NaCl）∶m（NaHCO3）=1∶1 配制而成。处理从高浓度开始逐天加入盐溶液，第5 天各处理达到预设浓度。期间每隔3 d 补充1 次盐溶液，每个处理重复30次，处理40 d后进行各指标的测定。

1.3 测定指标和方法

1.3.1 冰菜形态特征的测定

处理结束后，每个处理选取5 株冰菜，测定冰菜株高、茎粗、叶长、叶宽，将整株取出，清洗干净表面的杂质，测定鲜质量，随后放入烘箱中在105℃下杀青30 min，在80℃下烘干至恒重，测定干质量。

1.3.2 光合参数的测定

每个处理选择3 株冰菜，使用Li-6400 便携式光合测定系统测定叶片的净光合速率（Pn），气孔导度（Cr）、蒸腾速率（Tr）和胞间二氧化碳浓度（Ci）光合参数。

1.3.3 抗氧化酶活性的测定

每个处理选择3株冰菜，选取同一部位叶片，放入保温盒中带回实验室，参考生理试验方法测定SOD、POD、CAT活性。

1.4 数据分析

试验数据用Excel 进行汇总和整理，用SPSS 进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 盐碱胁迫对冰菜生长指标的影响

盐碱胁迫下冰菜生长指标见表1。

表1 盐碱胁迫下冰菜生长指标Tab.1 Growth index of Mesembryanthemum crystallinum under salt and alkali stress

由表1可知，盐碱胁迫显著影响冰菜的生长，随着盐碱浓度的增加，冰菜株高呈先升高后降低的趋势，T1、T2处理和CK没有显著差异，其他处理均显著低于CK。茎粗、叶长、叶宽、鲜质量和干质量均随盐碱浓度的增加呈逐渐降低的趋势，T1处理的叶长、叶宽、鲜质量、干质量和CK 没有显著差异，其他处理均显著低于CK。

2.2 盐碱胁迫对冰菜光合参数的影响

盐碱胁迫下冰菜光合参数见表2。

表2 盐碱胁迫下冰菜光合参数Tab.2 Photosynthetic parameters of Mesembryanthemum crystallinum under salt and alkali stress

光合作用是植物进行生命活动和物质代谢最重要的过程。由表2 可知，盐碱胁迫影响冰菜叶片的光合参数。净光合速率随着盐碱浓度的增加呈先升高后降低的趋势，表现为T5＜T4＜T3＜T2＜T1＜CK，T1处理和CK 没有显著差异，其他处理均显著低于CK；气孔导度变化特征和净光合速率相似，除了T1处理外其他处理均显著低于CK；胞间二氧化碳随着盐碱浓度的增加呈逐渐升高的趋势；蒸腾速率T1处理和CK没有显著差异，其他处理均显著低于CK。

2.3 盐碱胁迫对冰菜光合参数的影响抗氧化酶活性的影响

盐碱胁迫下冰菜抗氧化酶活性见表3。

表3 盐碱胁迫下冰菜抗氧化酶活性Tab.3 Antioxidant enzyme activity of Mesembryanthemum crystallinum under salt and alkali stress

抗氧化酶对提高植物抗逆性具有重要的作用。由表3可知，盐碱胁迫对冰菜抗氧化酶活性有显著的影响。SOD 活性随盐碱胁迫浓度的增加呈先升高后降低的趋势，在T3处理时达到最大值，T1处理和CK 没有显著差异，其他处理均显著高于CK，T2、T3、T4、T5分别比CK高出34.80%、60.05%、39.57%、31.65%；POD 活性变化趋势和SOD 相似，各处理均显著高于CK，T1、T2、T3、T4、T5分别比CK高出38.06%、68.49%、122.91%、61.67%、26.29%，T2和T4处理间没有显著差异；CAT 活性变化趋势和SOD相似，各处理均显著高于CK，T1、T2、T3、T4、T5分别比CK 高出26.91%、84.71%、138.53%、66.97%、32.42%，T1和T5处理间没有显著差异。

3 讨论

盐碱胁迫是影响植物生长最主要的非横五胁迫，研究表明，盐碱胁迫影响植物的外部形态特征和内部生化反映。盐碱胁迫下植物会在细胞中大量积累盐离子，导致细胞内的离子浓度升高，从而导致植物出现渗透胁迫，影响正常的生理代谢，进而影响生长。本研究结果表明，盐碱浓度为100 mmol/L时，冰菜株高、茎粗、叶长、叶宽、鲜质量、干质量以及净光合速率、气孔导度和蒸腾速率和对照没有明显差异，说明在低浓度盐碱胁迫下对冰菜影响不大。随着浓度继续增加，长势逐渐变差，光合参数下降，主要是由于土壤盐分过高，对根系的抑制影响了养分和气体的吸收与运输，限制了叶片光合作用，进而阻碍了生物量的积累，抑制了冰菜的生长。

植物在受到盐碱胁迫后，会产生大量的活性氧，在植物细胞内积累，这些物质的积累会破坏膜系统的透性，使细胞膜的透性降低，破坏氧化还原内稳态，此时植物通常会启动保护机制，SOD、POD、APX、POX 等抗氧化酶在逆境胁迫中起着重要的作用，是清除自由基、维持作物正常代谢重要的部分。本研究结果表明，SOD、POD、CAT 活性随着盐碱浓度的增加呈先升高后降低的趋势，在盐碱浓度为300 mmol/L 时达到最大值，但随着盐碱浓度继续增加，抗氧化酶活性降低，说明在一定范围的盐碱胁迫下，冰菜可通过启动体内抗氧化基质来清除清除自由基，维持作物正常代谢，而浓度过高则会影响自我调节。