NaCl溶液水培下黃腐酸鉀對櫻桃蘿卜出芽及幼苗生長的影響

李 森，馮 棣，張敬敏，祝海燕，彭佃亮，王志和，王芹芹

（山東省高校設施園藝重點實驗室/濰坊科技學院，山東壽光 262700）

0 引言

中國人口數近14億，對糧油蔬菜的需求巨大。然而農作物在生長過程中經常會遇到鹽分脅迫問題，主要發生于鹽堿地、次生鹽漬化設施土壤和營養液無土栽培農業生產中[1-3]。鹽分脅迫會對作物造成滲透脅迫、離子毒害和氧化危害，阻礙其正常的水分與離子吸收，改變其營養元素及光合產物分配，進而影響作物的正常生長[4-6]。也因此鹽分脅迫成為限制農業生產的重要因子之一。

黃腐酸鉀是一種科學組合新的營養鏈，由黃腐酸和鉀元素構成，具有較高的生理活性[7]。黃腐酸是一種從天然腐植酸中提取的低分子有機酸，有利于植物對鉀元素和其他元素的吸收利用，鉀是植物生長必須的養分。葉面噴施黃腐酸鉀可顯著增加夏玉米的產量[8]。底施黃腐酸鉀肥料，番茄產量、植株干物質量、根系生物量和果實品質各項指標均隨黃腐酸鉀施用量的增加而增加，且最佳施用量為4500 kg/hm2[9]。目前關于黃腐酸鉀的增產效果已基本達成共識。關于黃腐酸或黃腐酸鉀增強作物抗逆性的研究中，宋文靜等[10]研究表明干旱脅迫下，增施黃腐酸鉀可顯著提高葉片可溶性糖和脯氨酸含量，促進可溶性蛋白的積累，增強細胞的吸水能力，從而提高烤煙的抗旱性。倪智雄等[11]報道稱添加黃腐酸可以有效緩解鹽脅迫對插條的影響，促進插條生根和生長。高云曉等[12]報道稱在鹽分脅迫下添加黃腐酸有機肥可以通過提高刺槐幼苗葉片含水量、增加最大凈光合速率和相對生長速率，改善其生長狀況。然而目前鮮見關于黃腐酸鉀緩解蔬菜作物所受鹽分脅迫效應的研究。櫻桃蘿卜(Raphanus sativus L.)是一種袖珍蘿卜，品質細嫩、清爽可口，生長迅速，色澤美觀且具有較高的營養價值[13]。姚嶺柏等[14-15]研究了20～120 mmol/L濃度的NaCl處理對櫻桃蘿卜發芽、生長及生理生化指標的影響，結果表明鹽分脅迫顯著抑制櫻桃蘿卜發芽，對幼苗的鮮重和苗高呈現出低濃度(20～40mmol/L)促進、高濃度(100mmol/L)抑制的趨勢，可溶性糖、可溶性蛋白質和過氧化物酶亦呈現出先增后降的趨勢。目前關于櫻桃蘿卜出芽及幼苗階段耐鹽特性的研究未見報道。本研究以櫻桃蘿卜為試驗對象，研究水培條件下櫻桃蘿卜出芽及幼苗階段的耐鹽性，并探究黃腐酸鉀是否具有改善其耐鹽能力的效果。旨在為指導櫻桃蘿卜水培營養液含鹽量控制提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試作物為櫻桃蘿卜（商品名為‘愛羅小蘿卜’，北京思貝奇種子有限公司）。黃腐酸鉀選用礦源黃腐酸鉀（商品名為‘天需’，山東冠縣阜豐化肥有限公司），含量：黃腐酸≥65%，氧化鉀≥12%，水溶性≥99%。水培液中添加營養液（商品名為‘沃世寶’，安徽輝隆集團五禾生態肥業有限公司），用量為2 mL/L。本試驗于2019年3月在濰坊科技學院生物技術研發中心實驗室進行。

1.2 試驗設置

（1）使用去離子水和NaCl配置1.5、3、4.5、6 g/L共4個濃度的NaCl水培液處理，依次標記為ST1、ST2、ST3、ST4，以0 g/L水培液處理為對照CK，每個處理3次重復。準備15個育苗盒，長、寬、高分別為32.5 cm、26 cm和11.5 cm，底部鋪設海綿，且15個育苗盒隨機擺放。將配置好的水培液分別倒入15個標記好的育苗盒中，用玻璃棒將海綿充分浸濕后開始點播種子，每盒分9行點播精選櫻桃蘿卜種子，每行10粒，共90粒。培養液溫度控制在(21±2)℃。分別于播后第3天、第6天和第9天，從每4個處理中各取3行幼苗轉入0 g/L育苗盒中培養，CK處理幼苗一直在0 g/L中培養。待種子出芽后每天更換水培液。

（2）使用去離子水和NaCl配置0、1.5、3、4.5、6 g/L共5個濃度的NaCl水培液處理，并設置添加0.2 g/L黃腐酸鉀和不添加黃腐酸鉀2種方式。將不配施黃腐酸鉀的5個鹽濃度處理依次標記為S0、S1、S2、S3、S4，配施黃腐酸鉀的5個鹽濃度處理依次標記為FS0、FS1、FS2、FS3、FS4，每個處理3次重復。準備30個育苗盒，底部鋪設海綿，且30個育苗盒隨機擺放。配置好10種溶液，在添加營養液后依次倒入標記好的育苗盒中，每盒點播精選櫻桃蘿卜種子90粒，其他操作同實驗1。

1.3 測定項目與方法

（1）自播種后每天記錄櫻桃蘿卜幼苗的死苗情況至播后14天結束，并計算存活率，見公式(1)。

（2）自點播后每12 h記錄1次發芽率至播后6天。于播后第6天在每個處理中間隔獲取40棵櫻桃蘿卜幼苗，調查根長、下胚軸長、根系與地上部鮮/干質量。每10棵分為1組，其鮮質量使用精度為0.01 g的電子天平稱得，干物質量經過30 min 105℃殺青后與洗凈的根系一起在75℃下烘干至恒質量，之后使用精度為0.0001 g的電子天平稱得質量。取樣后每個處理保留40棵苗開始記錄死苗情況至播后18天。于播后第18天采用95%乙醇-分光光度計法測定幼苗葉片的葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量，并采用烘干法獲得總干物質量。

1.4 數據分析

試驗數據采用EXCEL軟件進行處理、分析并繪制圖表。使用SPSS 17.0分析軟件對數據進行顯著性分析，采用LSD法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 櫻桃蘿卜出芽及幼苗階段耐鹽性分析

表1給出了4個鹽濃度溶液水培櫻桃蘿卜幼苗在不同時間移入淡水的存活情況，由表1可以看出，在播后3天移入淡水培養的4個處理中，隨著時間的推進各處理均出現死苗情況，播后14天時ST1-3、ST2-3、ST3-3、ST4-3處理的存活率分別為90.0%、90.0%、76.7%和76.7%，與ST1-3處理相比ST3-3和ST4-3存活率降低了14.8%，與CK相比ST1-3、ST2-3上升15.7%，差異達到顯著水平(P＜0.05)。在播后6天移入淡水培養的4個處理中，ST2-6、ST3-6、ST4-6處理已經開始出現死苗，播后14天時ST1-6、ST2-6、ST3-6、ST4-6處理的存活率分別為90.0%、36.7%、23.3%和10.0%，與ST1-6處理相比ST2-6、ST3-6、ST4-6處理存活率分別降低了59.2%、74.1%、88.9%，與CK相比ST1-6上升15.7%。在播后9天移入淡水培養的4個處理中，所有處理都出現了死苗，其中ST2-9、ST3-9、ST4-9存活率已降至70%左右，播后14天時ST1-9、ST2-9、ST3-9、ST4-9處理的存活率分別為76.7%、16.7%、0%和0%。綜上可見，低濃度鹽分短期脅迫下對櫻桃蘿卜存活具有促進作用；且受鹽分脅迫時間越久、脅迫程度越大，櫻桃蘿卜存活率降低速度越快、幅度越大，其耐鹽能力表現為萌發出芽階段大于出芽后幼苗生長階段。

表1 鹽溶液水培櫻桃蘿卜幼苗在不同時間移入淡水的存活情況 %

2.2 不同濃度NaCl溶液水培下黃腐酸鉀對櫻桃蘿卜出芽和死苗的影響

圖1顯示了不同濃度NaCl溶液水培下以及添加黃腐酸鉀后櫻桃蘿卜的出苗情況。由圖1可見，S0、S1、FS0和FS1處理在播后24 h開始出芽，其余處理在播后36 h開始出芽，高鹽濃度處理的出芽進程較S0、S1、FS0和FS1處理有所推遲，但都于播后84 h基本完成出苗過程。播后6天時S0～S4的出芽率分別為96.7%、96.7%、94.4%、94.4%和92.2%，FS0～FS4處理出芽率分別為100.0%、100.0%、96.7%、96.7%和95.6%。在相同鹽溶液濃度下，添加黃腐酸鉀處理較不添加黃腐酸鉀處理分別增加了3.4%、3.4%、2.4%、2.4%、3.6%，可見添加黃腐酸鉀有提高鹽脅迫下櫻桃蘿卜出芽率的趨勢，但增幅很小。

圖1 不同處理櫻桃蘿卜出芽進程

圖2顯示了不同濃度NaCl溶液水培下以及添加黃腐酸鉀后櫻桃蘿卜的死苗情況。由圖2a可以看出，S0～S4處理分別于播后12天、9天、7天、7天和7天出現死苗，各處理死苗率隨鹽脅迫程度和時間的增加而增加，播后18天時S0～S4的死苗率分別為10.0%、22.5%、82.5%、92.5%和100.0%。由圖2b可以看出，FS0～FS4處理分別于播后14天、8天、8天、8天和7天出現死苗，各處理死苗率隨鹽脅迫程度和時間的增加而增加，播后18天時FS0～FS4的死苗率分別為10.0%、65.0%、100.0%、100.0%和100.0%。在相同鹽溶液濃度下，與不添加黃腐酸鉀處理相比，添加黃腐酸鉀處理出現死苗的時間有所推遲，但是FS1、FS2和FS3處理的死苗率分別增加了188.9%、21.2%和8.1%，說明在鹽脅迫條件下添加黃腐酸鉀不利于櫻桃蘿卜幼苗成活。

圖2 不同處理櫻桃蘿卜死苗過程

2.3 不同濃度NaCl溶液水培下黃腐酸鉀對櫻桃蘿卜幼苗生長的影響

表2顯示了不同NaCl溶液水培下以及添加黃腐酸鉀后櫻桃蘿卜幼苗播后6天的生長情況。由表2可見，不添加黃腐酸鉀的各處理根長、下胚軸長、根冠比及根干物質量均隨鹽脅迫程度的增加呈降低趨勢，莖葉干物質量和總干物質量呈先升高后降低的趨勢。與S0處理相比，S1～S4處理根長依次降低0.9%、56.4%、69.1%、85.0%，下胚軸長依次降低7.2%、18.4%、32.4%、49.4%，根干物質量分別降低15.9%、39.7%、59.9%、69.8%，莖葉干物質量分別增加15.9%、18.4%、2.7%、-2.1%?？梢?，在鹽分脅迫下櫻桃蘿卜根系的受影響程度大于地上部，導致根冠比下降。在相同水培液濃度下，添加黃腐酸鉀處理的根長僅FS0處理顯著高于S0處理，增幅達到191.4%，其余處理均小于等于不添加黃腐酸鉀處理；下胚軸長在水培液濃度≤3 g/L時添加黃腐酸鉀的處理更高，在更高鹽濃度處理中不添加黃腐酸鉀的處理更高；莖葉干物質量均以添加黃腐酸鉀處理更高。說明添加黃腐酸鉀有利于無鹽脅迫下櫻桃蘿卜根系生長和所有鹽分處理地上部干物質的累積，但不利于鹽分脅迫下根系生長。

表2 播后6天櫻桃蘿卜幼苗生長調查

表3給出了S0和FS0處理葉綠素含量及干物質量，由表3可見，與S0處理相比，FS0處理的葉綠素a含量、葉綠素含量、類胡蘿卜素含量與干物質量均顯著(P＜0.05)升高，分別高出14.4%、11.7%、13.5%和35.8%。說明在不添加NaCl的情況下，添加黃腐酸鉀有利于葉綠素和干物質的積累，其中對葉綠素的影響是由葉綠素a變化導致的。

表3 播后20天櫻桃蘿卜葉綠素、類胡蘿卜含量及干物質量調查

3 討論

鹽脅迫是限制農業生產的重要逆境因素之一，對植物的生長造成不同程度的抑制[16]，前人研究發現，鹽脅迫會導致櫻桃蘿卜[14]、小葉茼蒿[17]、紫花苜蓿[18]、甜脆豌豆[19]等眾多作物的發芽率和幼苗形態指標降低，最終導致作物干物質量和產量降低[15,19-20]。不同種類、同一種類不同階段作物的耐鹽能力存在差異，且絕大多數作物耐鹽能力隨著生育進程推進而增強[21]，其中種子萌發階段被認為是最脆弱的階段[22]。本研究中櫻桃蘿卜在萌發出芽階段的耐鹽能力大于其后幼苗生長階段，這與潘曉飚等[23]提出的雜交水稻的發芽期耐鹽能力明顯強于幼苗期的結論一致。原因可能是水培下鹽分脅迫改變了細胞膜的滲透調節能力、打破了種子的休眠、加快種子吸水，進而可以促進種子的萌發，而幼苗在子葉展開后耗水增加，一旦在高鹽脅迫下發生生理干旱極易導致死亡。此外，淡水植株存活率較短期低鹽脅迫下有所降低，這可能是因為短期低鹽脅迫會致使種子活性提高，增強植株抗逆性。隨著鹽分脅迫程度的增加，各處理的根長、下胚軸長、干物質量和根冠比均明顯受到抑制，這與前人關于紅心蘿卜和蘿卜芽苗菜的研究結果基本一致[24-25]；但鹽分脅迫下櫻桃蘿卜的莖葉干物質量表現為先增后減，其最大值出現在3 g/L，原因可能是適度鹽分脅迫下水培櫻桃蘿卜幼苗具有將光合產物優先分配給地上部的特性。

此外，大量研究表明，適量黃腐酸鉀會促進作物根系生長、提高葉綠素含量、增強抗性能力、提高產量和品質等，這與本研究無鹽分脅迫下櫻桃蘿卜的生長表現一致，然而與不添加黃腐酸鉀相比，鹽分脅迫下黃腐酸鉀促進了櫻桃蘿卜地上部干物質量的積累，這可能是因為黃腐酸鉀可以增加其CO2同化量、提高光合作用，增加了干物質向地上部轉運。但添加黃腐酸鉀不利于鹽分脅迫下根系的生長，因此不利于植株的水分供應，最終導致死苗進程加速。本研究結論對于指導櫻桃蘿卜生產，尤其是無土栽培具有一定的參考價值。

4 結論

（1）本試驗條件下，低濃度鹽分短期脅迫下對櫻桃蘿卜存活具有促進作用，但隨著培養液鹽濃度的升高和培養時間的延長，櫻桃蘿卜存活率降低速度和降幅均增大，其耐鹽能力表現為萌發出芽階段大于出芽后幼苗生長階段。

（2）隨著水培液濃度的增加，櫻桃蘿卜的根長、下胚軸長、根冠比及根干物質量均受到不同程度的抑制。在相同水培液濃度下，與不添加黃腐酸鉀處理相比，添加黃腐酸鉀有利于所有處理櫻桃蘿卜的出芽，增幅為2.4%～3.6%；有利于無鹽脅迫下根系生長、葉綠素及地上部干物質的積累，增幅分別為191.4%、11.7%和35.8%；但不利于1.5～6 g/L鹽分脅迫下根系的生長和幼苗成活。