外源硅处理对不同南瓜砧木苗期生长的影响

王承业，郑姗姗，李新苗，姜立娜，翟于菲，周俊国

摘    要：为明确硅对不同南瓜砧木苗期生长的影响，以3种脱黄瓜蜡粉能力不同的南瓜砧木（B04、B07为脱蜡粉材料，B06为不脱蜡粉材料）为试验材料，在人工气候室内采用水培法，设置7个浓度梯度（0、0.3、0.6、0.9、1.2、1.8、2.4 mmol·L-1）的外源硅（Na2SiO3·5H2O）处理，待幼苗长至4叶1心时进行生长指标和硅含量的测定。结果表明，不脱蜡粉南瓜苗期的生物量和根系的生长势均高于脱蜡粉材料；低于1.2 mmol·L-1的外源硅处理对南瓜苗期的生物量和根系的生长势均起促进作用，其中0.9 mmol·L-1促进效果最显著；1.8 mmol·L-1外源硅处理对脱蜡粉材料起抑制作用，对不脱蜡粉材料起促进作用；2.4 mmol·L-1外源硅处理对3种材料抑制效果显著，但不脱蜡粉材料对高浓度外源硅的耐受性强于脱蜡粉材料。南瓜幼苗地上、地下部的硅含量随外源硅浓度升高而增加，地上部硅含量始终高于地下部，且不脱蜡粉材料硅含量高于脱蜡粉材料。综上所述，外源硅对南瓜幼苗生长的影响表现为低浓度促进、高浓度抑制，不同脱蜡粉能力的南瓜材料对高浓度外源硅处理的耐受性存在差异。

关键词：南瓜砧木；外源硅；生长势；硅含量

中图分类号：S642.1 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2024）06-104-07

Effect of exogenous silicon treatment on seedling growth of different pumpkin rootstocks

WANG Chengye， ZHENG Shanshan， LI Xinmiao， JIANG Lina， ZHAI Yufei， ZHOU Junguo

（School of Horticulture and Landscape Architecture， Henan Institute of Science and Technology， Xinxiang 453003， Henan， China）

Abstract： In order to clarify the effect of silicon on the seedling growth of different pumpkin rootstocks， three pumpkin rootstocks with different abilities of removing cucumber wax pollen（B04， B07 as the dewaxing powder materials ， B06 as the non dewaxing powder material）were used as the test materials. The exogenous silicon（Na2SiO3·5H2O）treatment was carried out with seven concentration gradients（0， 0.3， 0.6， 0.9， 1.2， 1.8， 2.4 mmol·L-1）using hydroponic cultivation in an artificial climatic chamber. The growth indexes and silicon content were determined and analyzed when the seedlings grew to four leaves and one heart. The results showed that the seedling biomass and root growth potential of the non-dewaxed powder material were higher than those of the dewaxed powder material. The exogenous silicon treatment lower than 1.2 mmol·L-1 promoted the seedling biomass and root growth potential， with 0.9 mmol·L-1 having the most significant promotion effect. The treatment of 1.8 mmol·L-1 had an inhibitory effect on the dewaxed powder material， while promoting the growth potential of the non-dewaxed powder material. The exogenous silicon treatment of 2.4 mmol·L-1 had a significant inhibitory effect on the three materials， but the tolerance of the non-dewaxed powder material to the high concentration of exogenous silicon was stronger than that of the dewaxed powder material. The silicon content of seedlings aboveground and underground increased with the increase of exogenous silicon concentration， but the silicon content of aboveground was always higher than that of underground， and the silicon content of non-dewaxed powder material was higher than that of dewaxed powder material. In summary， the effect of exogenous silicon on the growth of pumpkin seedlings was characterized by promotion at low concentration and inhibition at high concentration， and the tolerance of pumpkin materials with different dewaxing powder ability to high concentration of exogenous silicon treatment was different.

Key words： Pumpkin rootstock; Exogenous silicon; Growth potential; Silicon content

硅是地壳中最丰富的矿物质元素[1]，可以影响南瓜幼苗的生长[2]，也是大多数高等植物生长的有益元素[3]，有助于植物克服非生物和生物胁迫并增强抗逆性[4]，改善作物品质[5-6]，提高产量[7-8]。植物吸收硅的主要形式是单硅酸[Si（OH）4][9]，植物中硅的累积量各不相同，归因于不同植物根系对硅的吸收和转运能力的不同[10]。研究表明，低浓度的硅会提高番茄叶片的叶绿素含量，积累更多的干物质[11]；营养液中加入适宜浓度的硅，能促进黄瓜植株的生长发育，并提高黄瓜的产量和品质，但当硅浓度过高时，则会抑制黄瓜植株的生长发育[12]；在对西瓜的研究中发现，硅浓度为0～1.8 mmol·L-1时，能提高叶片的净光合速率[13]。

硅是黄瓜果实表面蜡粉的主要干物质成分，前人研究表明，通过砧木嫁接可改变黄瓜植株对硅的吸收运转而影响蜡粉形成[14-16]，说明砧木可以影响硅的吸收运转。不同类型的南瓜砧木材料对土壤中硅的吸收转运能力不同，脱蜡粉砧木嫁接黄瓜苗的地上部吸收硅元素能力低于不脱蜡粉砧木嫁接黄瓜苗和黄瓜自根苗[17]。目前脱蜡粉与不脱蜡粉南瓜砧木对外源硅的响应及对硅的吸收积累能力还未见报道。笔者选用脱蜡粉南瓜砧木材料B04、B07和不脱蜡粉南瓜砧木材料B06，在人工气候室内采用水培法，研究外源硅对不同类型南瓜砧木苗期生长及根系的影响，为进一步解析南瓜砧木对外源硅的响应机制奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

前期在河南科技学院温室进行南瓜砧木嫁接黄瓜试验时，发现B04（瓜砧1号，购自北京农科院种业科技有限公司）、B07（日本根力神，购自寿光欣欣然园艺有限公司）为脱蜡粉南瓜砧木材料，B06（日本雪松，购自寿光欣欣然园艺有限公司）为不脱蜡粉南瓜砧木材料。

1.2 试验设计

试验于2023年5－7月在河南科技学院园艺园林学院人工气候室内进行。将南瓜种子浸入55～60 ℃热水中约10 min，其间不断搅拌，待水温降到25～30 ℃时，再浸泡8 h，淘洗干净后用湿布包裹放入28 ℃恒温培养箱中催芽至露白。露白后将种子播种于直径2～3 mm雨花石中。待子叶展平时，挑选生长势一致的南瓜幼苗进行水培培养，培养箱规格为45 cm×32 cm×11 cm，每个品种选用6株，株行距为5 cm×5 cm，培养液采用1/2浓度的Hoagland营养液。

在Hoagland营养液中添加不同浓度的外源硅（Na2SiO3·5H2O），外源硅处理浓度分别为0（CK）、0.3（T1）、0.6（T2）、0.9（T3）、1.2（T4）、1.8（T5）、2.4 mmol·L-1 （T6）。采用完全随机设计，每个品种3次重复，培养液每5 d更换1次，待南瓜幼苗培养至4叶1心时采样，进行后续分析。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 南瓜幼苗植株生物量测定 取幼苗最大真叶，平铺在标准A4纸上画出轮廓后剪裁下来，通过叶片轮廓的纸质量×A4纸的面积/1张A4纸的总质量，计算出最大真叶面积。

在根颈部位剪开南瓜幼苗，用精度为万分之一的分析天平分别称量地上部与地下部鲜质量，记录后将地上部和地下部分别置于烘箱内，95 ℃杀青后在80 ℃烘干至恒质量，称量并记录干质量。

1.3.2 根系扫描指标测定 将根系洗干净后用WinRhizo RegV 2004 a根系分析系统（加拿大 Regent公司）进行测定。测定方法：将根系样品放置在30 cm×40 cm树脂玻璃槽内，注水3～4 mm使根系充分散开，用双面光源扫描系统（EPSON Expression 1640XI，美国EPSON 公司）扫描根系，用WinRhizo Reg V2004 a分析获得根系长度、根系投影面积、根体积等指标数据。

1.3.3 硅含量测定 称取烘干样品（地上部和地下部分开）0.2 g于研钵中研磨，在消解试管中加98%浓硝酸6 mL、38%浓盐酸2 mL、40%氢氟酸2 mL，置于消解仪中，160 ℃预消解15 min。完成后将消解试管扩口后套上黑管再放入消解仪中150 ℃消解10 min，180 ℃消解30 min，冷却后加入40%高氯酸1 mL，在电热板上180 ℃赶酸，除去氯气，赶酸至样品剩余约黄豆粒大小，然后用0.5%硝酸定容至10 mL，用Optima 2100 DV电感耦合等离子体发射光谱仪测定样品中的硅浓度。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel进行试验数据处理和绘图，采用IBM SPAS Statistics 25进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度外源硅对南瓜苗期生物量积累的影响

由图1可知，与CK相比，随着外源硅浓度的增加，各处理南瓜幼苗的生长势均表现为先促进后抑制，T3处理下促进效果最明显，T6处理下抑制效果最明显。

由表1可知，各浓度处理下B06的最大真叶面积、地上和地下部干鲜质量均高于B04和B07。南瓜幼苗的生物量随硅浓度的升高呈先增大后减小的趋势，5个指标中脱蜡粉材料B04、B07与不脱蜡粉材料B06均在T3处理下达最大值。

与CK相比，B04、B07、B06的最大真叶面积在T3处理下分别显著增加88.92%、90.87%、155.81%；T5处理的B04、B07分别显著减少19.19%、29.88%，而B06增加了4.16%；3份材料的最大真叶面积在T6处理下均表现为抑制，分别显著减少60.63%、67.05%、22.53%。

与CK相比，B04、B07、B06的地上部鲜质量在T3处理下分别显著增加66.90%、64.60%、82.60%；T5处理的B04、B07分别减少21.60%、25.74%，而B06增加了9.03%；在T6处理下均表现为抑制，分别显著减少29.38%、40.18%、22.24%。与CK相比，地上部干质量在T3处理下分别显著增加29.27%、30.65%、38.64%；T5处理的B04、B07分别显著减少36.59%、31.45%，而B06增加了9.09%；T6处理的 B04、B07分别显著减少55.28%、43.55%，而B06增加了1.52%。

与CK相比，B04、B07、B06的地下部鲜质量在T3处理下分别显著增加42.62%、52.10%、63.64%；T5处理的B04、B07分别显著减少34.97%、18.56%，而B06增加了12.44%；在T6处理下均表现为抑制，分别显著减少46.45%、34.13%、15.31%。与CK相比，地下部干质量在T3处理下分别显著增加75.00%、87.50%、109.09%；T5处理的B04、B07分别显著减少50.00%、25.00%，而B06增加了18.18%；在T6处理下表现均为抑制，分别显著减少75.00%、75.00%、27.27%。

由此可见，南瓜幼苗的生物量积累在外源硅浓度处理下表现为低浓度促进，高浓度抑制；T3处理的促进效果最显著；T5处理的B04、B07表现为受到抑制，而对B06表现为促进；T6处理下B04和B07均表现为受到抑制，而B06除地上部干质量表现为促进外，其他指标均表现为受到抑制，但受抑制程度最小。

2.2 不同浓度外源硅对南瓜苗期根系形态指标的影响

外源硅处理后对3种材料的根系进行扫描和根系形态指标分析。与CK相比，随着外源硅浓度的增加，南瓜幼苗根系的生长表现为先促进后抑制，在T3处理下促进效果最明显，在T6处理下抑制效果最明显（图2）。

由表2可知，在不同浓度外源硅处理下，B06的总根长、根表面积、根体积、根尖数均高于B04和B07。幼苗根系的生长势随外源硅浓度的升高呈现先增大后减小的趋势，4个指标中脱蜡粉材料B04、B07与不脱蜡粉材料B06均在T3处理下达最大值。

与CK相比，B04、B07、B06的总根长均在T3处理下分别显著增加57.26%、53.49%、124.93%；T5处理的B04、B07分别显著减少52.14%、53.91%，而B06显著增加了16.37%；在T6处理下，B04、B07、B06均表现为抑制，分别显著减少59.83%、74.42%、42.33%。与CK相比，B04、B07、B06根表面积在T3处理下分别显著增加91.78%、88.87%、113.03%；T5处理的B04、B07根表面积分别减少13.74%、28.50%，而B06增加了2.59%；在T6处理下，B04、B07、B06根表面积均表现为抑制，分别显著减少27.68%、39.50%、22.19%。与CK相比，B04、B07、B06根体积在T3处理下分别显著增加30.00%、60.00%、102.38%；T5处理的B04、B07分别显著减少30.00%、24.00%，而B06增加了4.76%；B04、B07、B06根体积在T6处理下均表现为抑制，分别显著减少40.00%、48.00%、33.33%。与CK相比，B04、B07、B06根尖数在T3处理下分别显著增加64.53%、82.37%、108.08%；在T5处理下分别减少19.65%、18.41%、12.49%；在T6处理下均表现为抑制，分别显著减少69.88%、69.32%、48.74%。

由此可见，南瓜幼苗根系的生长势在外源硅处理下表现为低浓度促进，高浓度抑制。T3处理下促进效果最显著；在T5处理下B04、B07表现为受到抑制，而对B06的总根长、根表面积、根体积表现为促进，根尖数表现为抑制，但抑制程度小于B04、B07；在T6处理下B04、B07、B06均表现为受到抑制，但B06受抑制程度最小。

2.3 不同浓度外源硅处理对南瓜苗期不同部位硅含量的影响

外源硅处理后分别对3种材料的地上和地下部分进行硅含量测定分析。与CK相比，外源硅处理下幼苗地上部和地下部的硅含量增高，且随外源硅浓度的升高而增大。在T6处理下，B04、B07、B06地上与地下部硅含量最高，但B06增幅高于B04、B07；幼苗地上部硅含量均大于地下部，B06的地上部与地下部硅含量均高于B04与B07（图3）。

3 讨论与结论

硅是植物的一种有益元素，有利于提高植物的光合速率，降低蒸腾速率[18-19]，改善植物对其他营养元素的吸收[20]，提高植物的抗逆性[21]、抗病虫害能力[22]，并提高作物产量和改善品质[23-24]。但同时硅又是种间差异较大的元素，高含量与低含量植物之间差异可达上百倍，植株不同器官中硅含量也存在差异，但通常符合“末端分布规律”，即从根到茎叶呈现逐渐增加的趋势[25]。

笔者的试验结果表明，低于1.2 mmol·L-1的外源硅处理对南瓜苗期的生物量积累和根系长势均为促进作用，在0～0.9 mmol·L-1处理间脱蜡粉南瓜砧木材料和不脱蜡粉南瓜砧木材料均表现为促进效果，随浓度的增加而增强，在0.9 mmol·L-1处理时为最显著。高于1.8 mmol·L-1的外源硅处理为抑制作用，与张清华等[13]在西瓜上的研究结果相似。总体表现为低浓度促进，高浓度抑制，与刘缓[12]、刘淑侠等[26]在黄瓜上的研究结果相似。刘淑侠等[27]在黄瓜上的研究表明，外源硅浓度低于0.17 mmol·L-1时，黄瓜吸收转运硅以主动过程为主，外源硅浓度为1.7 mmol·L-1时以被动过程为主，且随着外源硅浓度升高，被动吸收的占比增加。这可能是南瓜幼苗长势表现为低浓度促进，高浓度抑制的原因。而本研究中不脱蜡粉材料对硅的耐受性强于脱蜡粉材料，且在1.8 mmol·L-1处理下的脱蜡粉南瓜砧木材料表现为受到抑制，但对不脱蜡粉材料仍表现为促进。

各处理下3种材料的地上部分硅含量均大于地下部分，符合硅在植物体内的吸收转运形式，即植物体根部主要以硅酸分子的形式吸收硅，然后以单体硅酸的形式被运输到地上部，最后沉积于细胞壁[28]，但本研究表明，不脱蜡粉材料的地上与地下部硅积累量均大于脱蜡粉材料，且不脱蜡粉材料硅积累量随外源硅浓度的增加而明显升高，说明不脱蜡粉材料可以吸收转运更多的硅，这可能是其不脱黄瓜蜡粉的原因。

综上所述，外源硅影响南瓜苗期生物量的积累和根系的生长，表现为低浓度促进、高浓度抑制，同时外源硅处理对不同脱蜡粉能力南瓜砧木的作用存在差异。

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