海水澆灌對釀酒葡萄赤霞珠生長發育的影響

黃麗鵬，劉金豹，張秀圓，杜遠鵬，邵小杰*

（1. 山東農業大學園藝科學與工程學院/作物生物學國家重點實驗室，山東泰安 271000；2. 中糧長城葡萄酒有限公司，山東蓬萊 265600）

海水澆灌對釀酒葡萄赤霞珠生長發育的影響

黃麗鵬1，劉金豹2，張秀圓1，杜遠鵬1，邵小杰1*

（1. 山東農業大學園藝科學與工程學院/作物生物學國家重點實驗室，山東泰安 271000；2. 中糧長城葡萄酒有限公司，山東蓬萊 265600）

為探討適度海水澆灌對釀酒葡萄生長發育的影響，對赤霞珠一年生盆栽苗分組進行不同形式的海水澆灌，分析測定植株葉綠素含量及根系相關指標。結果表明：10%海水處理增加了植株根系活力、根系長度及葉片葉綠素含量，過氧化物酶、過氧化氫酶和超氧化物歧化酶活性也得到增加；10%海水添加菌肥處理對以上各指標有進一步提高，分別比對照提高了51%、61.8%、25%、45%、169.7%、37.9%；各處理均增加了根系長度，磁化清水和10%海水加菌肥處理根系長度增加量最大；各處理均增加了一、二級側根數量，但降低了根體積、直徑及根分叉數。由此可以得出，適度海水處理促進植株根系活力及根系長度及側根數量，提高保護酶活性和葉綠素含量。

赤霞珠葡萄；海水；澆灌；生長發育；根系

近年來，關于中國北方非酸性土壤酸化的報道逐漸增多，煙臺地區發生不同程度酸化[1]。由前人研究所知微咸水灌溉能夠調節土壤酸堿性[2]。加之水資源危機的威脅，海水灌溉成為世界農業的研究熱點和發展的新趨勢，可以有效節約淡水資源[3]。海水作為一種復鹽體系，含有豐富的離子、微量元素以及有機質[4]。海水灌溉在一些鹽生和非鹽生的植物中已經進行了較為豐富的研究，諸多研究表明適宜的海水濃度與灌溉次數有利于植物生長以及生理代謝[4-7]。

根系是植物從土壤中吸收水分和礦質營養的主要器官,因此土壤環境的變化首先是由根系感受的。在感受到逆境信號后根系做出相應反應，并通過信號傳導對有關基因的表達進行時間和空間的調整，通過改變代謝途徑和方向而影響碳同化產物在不同器官中的分配比例，最終又會影響根系生長，并從形態和分布上來適應環境脅迫[8]。根系生長受遺傳和環境等因素的共同影響[9]。植物對營養元素的有效吸收利用可通過構型的改變來促進。根系特征涉及根系形態特征和吸收特性，根系構型是根系的重要形態特征之一，在擬南芥等一年生植物上發現，通過優化根構型能夠改善植物對土壤營養的吸收能力[10-13]。目前關于海水灌溉對植物根系影響的研究還未見報道，本文旨在對海水澆灌后葡萄根系構型響應進行研究，探討海水濃度對赤霞珠生長發育的影響，為赤霞珠在臨海地區的推廣種植提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 樣品處理

以赤霞珠一年生盆栽苗為試材，進行磁化清水（CQ）、10%磁化海水（T1）、10%海水加菌肥（T2）、10%海水（T3）、15%海水（T4）處理，以清水為對照，每澆灌2次海水后澆灌1次清水（約5天一次，間隔時間一致），保持土壤含水量在50%～60%之間，截止生長期結束共處理12次。處理結束后解析植株各器官，進行根系掃描，并測定葉片葉綠素含量及根系活力。

1.2 試驗方法

采用紫外分光光度計測定植株根系活力，采用根構型掃描儀測定根系構型。葉片葉綠素、脯氨酸和過氧化氫酶采用紫外分光光度法測定；采用NBT測定葉片超氧化物歧化酶；采用高錳酸鉀滴定法測定葉片過氧化物酶。

1.3 統計分析

所有的統計分析采用DPS 2005軟件，采用單因素方差分析，個體均值之間顯著性差異P＜0.05。

2 結果與分析

2.1 海水澆灌對植株生物量的影響

由圖1看出，適宜濃度海水處理提高了植株地上部分的生長量。其中10%海水加菌肥處理后地上部分植株生物量比對照顯著增加了45.9%，其他處理與對照無顯著性差異。海水處理對植株地下部分生物量沒有顯著影響。

適度海水處理提高了植株的根冠比。由圖1可以看出，根、冠生物量15%海水明顯低于CK、10%磁化海水、10%海水加菌肥、10%海水處理，而根冠比15%海水在 6個處理中最高，達到3.97。表明海水處理下10%磁化海水、10%海水加菌肥、10%海水保持根冠比在較適宜水平，植株根冠生物量積累未受明顯影響；15%海水所受脅迫較大，根冠比增加，植株正常生長受到限制。

圖1 海水澆灌對葡萄生物量及根冠比的影響

2.2 海水灌溉對葡萄根系生長發育的影響

2.2.1 海水澆灌對葡萄根系生長量的影響

從表1中可以得出，5個處理均增加了葡萄根系長度，除10%海水外，各處理均與對照達到顯著性差異，磁化清水和10%海水加菌肥增加量最大（比對照增加了63.7%和61.8%）；各處理對根表面積影響未達到顯著性差異水平，磁化清水、10%海水加菌肥、10%海水和15%海水的根表面積均略低于對照，10%磁化海水處理的根表面積略高于對照2.5%；各處理均降低了根系體積，除10%海水與對照差異不顯著外，其他均達到差異顯著水平，磁化清水、10%磁化海水、10%海水加菌肥、15%海水處理后根系體積分別比對照降低了64.9%、43.4%、60.7%、31.8%、52.1%。各處理均顯著降低了根系直徑，分別比對照降低了56.4%、41.5%、53.2%、28.5%、46%。

表1 海水澆灌對葡萄根系生長量的影響

2.2.2 海水澆灌對葡萄根系類型的影響

表2顯示與對照相比，除了10%海水加菌肥處理后根尖數增加了1.9%外，其他處理根尖數分別減少了13.7%、14.8%、23.9%和4.2%，但各處理與對照均未達顯著性差異水平；根系分叉分別降低了23.6%、16.8%、19.5%、 24.1%、21.6%；各處理均增加了一級側根數，分別比對照增加了29.4%、6.9%、21.2%、13.2%和23%，與對照相比，15%海水、磁化清水和10%海水加菌肥處理后二級側根的數量增加，10%海水和10%磁化海水處理雖然小于對照，但是變化不顯著。與對照相比，所有處理的毛細根數量均減少，而菌肥減少量最小，比對照降低了1.3%。

2.2.3 海水澆灌對葡萄根系活力的影響

適宜濃度海水處理提高了植株的根系活力。其中磁化清水、10%海水加菌肥及10%海水處理后植株根系活力與對照均達顯著性水平，分別比對照提高了24%、51%、15%。而15%海水處理根系活力降低了14.8%，但差異不顯著（圖2）。

表2 海水澆灌對葡萄根系類型的影響

圖2 海水澆灌對葡萄根系活力的影響

圖3 海水澆灌對葡萄葉綠素含量的影響

2.3 海水澆灌對葡萄葉片葉綠素及酶活性的影響

2.3.1 海水澆灌對葡萄葉片葉綠素含量的影響

如圖3所示，適宜濃度海水處理提高了植株的葉綠素含量。其中磁化清水、10%磁化海水、10%海水加菌肥及10%海水處理后植株葉綠素含量與對照達到顯著性水平，分別比對照提高了13%、4%、25%、9.1%。15%海水處理則降低了10%。

2.3.2 海水澆灌對葡萄葉片酶活性的影響

適度海水澆灌提高了赤霞珠葉片的酶活性。其中10%海水加菌肥處理的酶活性顯著高于對照，過氧化物酶、過氧化氫酶、超氧化物酶分別提高了149%、169.7%、37.9%。與對照相比，10%磁化海水、10%海水處理后植株過氧化物酶、過氧化氫酶的含量分別提高了37%、 45%和77.1%、63.5%。海水處理后10%磁化海水、10%海水及15%海水處理后植株超氧化物歧化酶的含量與對照達到顯著性水平，分別比對照提高了23.1%、17.6%、13.7%（表3）。

2.3.3 海水澆灌對葡萄脯氨酸含量的影響

適宜濃度海水處理對植株的脯氨酸含量無顯著差異。澆灌10%海水加菌肥的處理顯著提高了19.9%，磁化清水提高了17.1%。圖4中看出澆灌10%和15%海水的處理脯氨酸含量雖無顯著差異，但比對照低4.3%和21.5%。

3 結論

表3 海水澆灌對葡萄葉片酶活性的影響

圖4 海水澆灌對葡萄脯氨酸含量的影響

根系是植物生命活動中的重要器官，具有固定植株、吸收和運輸土壤中的水分及養分、合成和貯藏營養物質等重要功能[14]。根系作為植物最先感受土壤逆境脅迫的部位，通過不同生理或形態變化來響應逆境脅迫信號[15]，其形態分布直接影響植物對土壤中營養和水分的吸收，進而影響到植物地上部分的生長和生態功能的發揮[16]，根系構型與植物養分和水分吸收利用效率有著密切關系。植物根系的形態、構型特性及分布等特征在一定程度上影響著該生態系統的碳過程、水分平衡以及礦質元素的生物地球化學循環[17]。主根和側根的數量、長度、直徑及側根級次等是描述根構型的重要參數，各種類型的根長、根重和吸收面積等指標在一定程度上能反映根系構型[18-19]。它們對根域環境、營養條件等因素非常敏感[10,20-21]。容器為栽培植物根系的生長提供了特定的根域環境，人們在根域限制研究中發現，根域空間（體積）對根系生長、新梢生長、樹冠體積和產量等均有明顯影響[22-24]。根系參數變化對養分缺乏的適應非常重要，因為這些參數在養分攝取過程中起著決定性作用[25]。本試驗中海水灌溉改變了根系構型，從毛細根在總根長中所占的比例可知，毛細根決定了根尖數，處理后毛細根總長度增加，由此可以推斷，處理后葡萄根系吸收水分和養分主要靠增加毛細根長度來增加吸收面積，而不是靠增加毛細根數量來增加吸收面積，而一級側根和二級側根數量增加并沒有增加毛細根數量。

根系生長發育狀況直接影響植株地上部的生長發育，本實驗發現適度海水澆灌提高了根系活力，地上部葉片酶活性和葉綠素含量均增加。但隨著海水濃度的增加，赤霞珠葉片的SOD和POD活性均先升后降，說明在低濃度范圍內赤霞珠植株體內的自由基清除系統啟動，而高鹽脅迫下受到抑制[26-27]?？梢姴煌h境脅迫下SOD和POD變化趨勢并不一致[28]。在10%海水處理下，植株生物量未受影響，說明10%海水灌溉未對植株幼苗造成抑制作用，而15%海水處理造成的高滲透壓導致氣孔關閉，光合作用會受到限制，影響了生物產量[29-30]。

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Effects of seawater irrigation on the growth and development of Cabernet Sauvignon

HUANG Lipeng1, LIU Jinbao2, ZHANG Xiuyuan1, DU Yuanpeng1, SHAO Xiaojie1* (
1.College of Horticulture and engineering, Shandong Agricultural University/ State Key Laboratory of Crop Biology, Tai'an 271000, Shandong; 2. Zhongliang Great Wall Make Wine Inv. Linited, Penglai 265600, Shandong)

In order to investigate the effect of seawater irrigation on the growth and development of wine grape. The annual Cabernet Sauvignon potted seedlings were irrigated with seawater for several times in different ways. The chlorophyll content and related indexes of root growth were tested. The results showed that 10% seawater treatment increased root activity, chlorophyll content, root length and leaf peroxidase, catalase and superoxide dismutase activity, microbial fertilizer could further improve the above indexes. There were increased by 51%, 61.8%, 25%, 45%, 169.7% and 37.9% than the control, respectively. All treatments increased the root length, among them, the treatments of magnetized water and 10% seawater with microbial fertilizer were better for root length increased amount, all treatments increased the number of primary and secondary lateral roots, but decreased the root volume, root diameter and branch number. Therefore, we indicated that moderate seawater irrigation increased plant root activity and root length and numbers of primary and secondary lateral roots, improved protective enzyme activity and chlorophyll content.

Cabernet Sauvignon; seawater; irrigation; growth and development; root

S663.1

A

10.13414/j.cnki.zwpp.2017.02.004

2017-02-13

國家葡萄產業技術體系（CARS-30），教育部“長江學者和創新團隊發展計劃”創新團隊項目（IRT15R42）

黃麗鵬（1992-），女，在讀研究生，研究方向為葡萄逆境生理。E-mail: 1058065320@qq.com

*通訊作者：邵小杰（1965-），女，主要研究方向為葡萄遺傳育種和葡萄栽培生理。E-mail: shaoxj65@163.com