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不同土壤含水量对菲油果幼苗生长及生理生化特性的影响



全 文 :中国农学通报 2012,28(16):197-201
Chinese Agricultural Science Bulletin
基金项目:国家“948”引进项目“菲油果品种及栽培新技术引进”(2008-4-06)。
第一作者简介:孙敏红,女,1979年出生,陕西西安人,讲师,硕士,主要从事园艺植物栽培育种工作。通信地址:410004湖南省长沙市韶山路498号
中南林业科技大学林学院,Tel:0731-85623462,E-mail:sunminhongcaddie@126.com。
通讯作者:袁德义,男,1967年出生,湖北随州人,教授,博士生导师,博士,主要从事经济林栽培育种工作。通信地址:410004湖南省长沙市韶山路
498号中南林业科技大学林学院,E-mail:yuan-deyi@163.com。
收稿日期:2011-12-22,修回日期:2012-04-12。
不同土壤含水量对菲油果幼苗生长及
生理生化特性的影响
孙敏红 1,袁德义 1,2,刘长虹 1
(1中南林业科技大学林学院,长沙 410004;2国家林业局经济林育种与栽培重点实验室,长沙 410004)
摘 要:为了探索菲油果幼苗生长所需的最适土壤水分条件,对所试材料的耐性进行初步研究,采用不同
梯度的土壤水分含量(20%、40%、60%、80%)分别对1年生菲油果扦插苗进行栽培处理,正常管理作为对
照。通过对菲油果幼苗生长特性及生理生化特性,如过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性
等指标的测定,研究菲油果幼苗对不同土壤含水量的耐受特性,并探索菲油果适宜生长的水分含量区
间。结果表明,在不同含水量处理下,菲油果幼苗均可以生长;当水分含量高于80%时出现淹水胁迫,表
现为茎干生长过快,其POD、SOD活性也随着胁迫时间的延长表现为持续上升;水分含量低于20%时出
现干旱胁迫,菲油果则表现出生长受到抑制,POD、SOD酶活则随着胁迫的加剧,均出现先降低后增加
的趋势。菲油果在40%~50%的土壤质量含水量范围内生长最为健壮;所试材料在一定时间内(50天)对
不适宜的含水量具有一定耐性。
关键词:菲油果;幼苗;土壤水分含量;形态指标;生理生化
中图分类号:S667.9 文献标志码:A 论文编号:2011-3852
The Influence of Different Soil Moisture Content on Growth and Physiological and Biochemical
Characteristic of Feijo. sellowiana Berg Seedlings
Sun Minhong1, Yuan Deyi1,2, Liu Changhong1
(1College of Forestry, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004;
2The Key Lab of Non-wood Forest Product of Forestry Ministry, Changsha 410004)
Abstract: In order to select the best soil water content and study the tolerance of materials, 1-year Feijoa
seedlings were treated with different soil moisture content (20%, 40%, 60%, 80%) and normal management
was taken as contrast. The author studied the characteristics of morphology and physiological and biochemical
(POD and SOD), the option content of soil moisture on seedling growth was screening. The results showed that:
all seedlings were grown in different soil water content. When the water content attained more than 80% ,
seedlings appeared flooding stress and grown more fast, SOD and POD activities increased gradually with the
stress time extending; When lower than 20% , seedlings appeared drought stress, and their growth were
retarded, meanwhile SOD and POD activities showed the trend of declining first and then increasing. The
conclusion indicated that 40%-50% soil water content was the best for seedlings grown in this range. And the
texting materials had the tolerance for different water content in a long time (within 50 days).
Key words: Feijoa; seedling; soil moisture content; morphology; physiological and biochemical
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
0 引言
菲油果(Feijoa sellowiana Berg),又名肥吉果、费约
果、凤榴,是桃金娘科、菲油果属常绿灌木或小乔木,是
近年国际水果市场上出现的一种新兴亚热带常绿果
树。其灌木状树冠,绿色的果实,奇特艳丽的花朵,也
具有较强的观赏作用,是一种集食用、观赏、绿化三位
于一体的新果树种类。在食品、药品、化妆品等诸多领
域的应用前景广阔。目前,世界上仅有美国、新西兰、
澳大利亚、巴西、法国和日本等少数几个国家有其果实
商品生产,但价格昂贵。中国长江流域及其以南广大
亚热带柑桔种植区都能种植。它的引进将为中国南方
农林业生产提供新的栽培品种和增收途径。因此,引
进菲油果栽培品种和栽培技术是满足中国林业生产良
种供应、农民增收和生态治理的有效措施。
目前,国内外对菲油国的研究主要集中在引种[1-2]、
扦插繁殖[3-4]、组织培养[5-6]及光合特性[7]等。而有关菲
油果生长所需土壤水分含量的筛选以及不同水分含量
对其生长和生理生化特性的研究鲜有报道。因此,笔
者探讨了不同土壤水分含量对1年生菲油果扦插苗生
长及生理特性的关系,旨在探索其生长适宜的水分条
件,并对所试材料的耐性做初步研究,以期为菲油果在
中国的顺利推广提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验时间、地点
试验于 2011年 3—5月在中南林业科技大学园艺
实验室、国家林业局经济林育种与栽培重点实验室进
行。
1.2 试验材料
供试材料为 1年生菲油果扦插苗,均于 2009年从
美国引进并扦插繁殖。
1.3 试验方法
1.3.1 不同土壤含水量的确定 将干燥后的营养土通过
适量浇水后达到要求的土壤含水量,并选取生长健壮、
无病虫害、长势较为一致的1年生菲油果扦插苗,分别
种植于土壤含水量(质量含水量)为20%(处理1)、40%
(处理 2)、60%(处理 3)、80%(处理 4)的盆中,称取盆
重。之后每天下午 16:00左右称重并及时补水,使各
处理含水量保持不变。每处理5盆,重复3次。正常给
水的菲油果幼苗作为对照(测得对照土壤含水量为
46%)。在控水后每隔 10天进行指标观察与测定,连
续测定5次。
1.3.2 形态指标的测定 在控水后每隔 10天随机测定
每个处理的叶片数,观察叶的大小和形态、株高值,连
续测定5次,每次取3次重复平均值。
1.3.3 过氧化物酶活性的测定[8-9] 过氧化物酶用愈创木
酚法测定:分别称取控水10天、20天、30天、40天和50
天的混合鲜样0.3 g,加2 mL预冷的pH 7.8的磷酸缓冲
液冰浴研磨成匀浆,加缓冲液使终体积为10 mL。4℃
离心(3000 r/min)10 min,上清液转入25 mL容量瓶中,
定容到刻度,低温下保存备用。用加热煮沸 5 min的
酶液为对照,以每分钟在470 nm处吸光度变化0.01为
1个活性单位,酶活力以U/(g·min)表示。取 3次重复
平均值。
1.3.4 超氧化物歧化酶的活性的测定[9] 超氧化物歧化
酶用氮蓝四唑(NBT)光化还原法进行测定:SOD酶提
取液同 POD酶提取液,在 560 nm波长下比色以 SOD
抑制NBT光化还原的50%为1个酶活性单位(U)。
1.3.5 试验仪器 SP-723的可见分光光度计(上海光谱
仪器公司生产)。
1.3.6 统计分析 数据应用 SPSS 13.0软件进行统计
分析。
2 结果与分析
2.1 不同土壤含水量对菲油果幼苗形态指标的影响
由表 1可知,不同土壤含水量对菲油果幼苗株高
和叶片数的影响在0.05水平上有显著差异,在株高上,
随着水分含量的增加而增加,当土壤含水量为80%时,
株高达到 18.14 cm,而 20%含水量下,株高只有
12.00 cm,说明干旱条件下不利于菲油果幼苗的生
长。叶片数方面,对照与处理 3的水分含量下叶片数
最多为 18片,处理 1只有 11片。叶片是光合作用器
土壤含水量/%
处理1:20
处理2:40
处理3:60
处理4:80
对照:46
株高/cm
12.00e
14.94d
16.34c
18.14a
17.56b
叶片数/片
11d
10c
18a
17b
18a
POD酶活/[U/(g·min)]
29.01b
17.37c
39.28a
44.64a
15.76c
SOD酶活/U
431.69b
398.66c
501.40a
473.97a
465.52b
表1 不同土壤含水量对菲油果幼苗形态和生理生化指标的影响
注:表中数据为控水50天(第5次测定)时的3次重复平均值,用LSD多重比较在5%水平上做显著性测验,字母不同表示有显著差异。
·· 198
孙敏红等:不同土壤含水量对菲油果幼苗生长及生理生化特性的影响
官,叶片数在一定程度上可显示其植株生长状况。而
高浓度的水分含量(80%)下,叶片数虽多但叶片大而
薄,色浅,光合作用降低。因此,通过形态指标可以看
出,菲油果幼苗的最佳水分含量为40%~60%。
2.1.1 不同土壤含水量对菲油果幼苗株高的影响 由图
1可知,随着控水处理天数的增加,不同处理对菲油果
幼苗株高的增加量有明显差异。其中,处理 1的幼苗
株高增长幅度最小,从最初测量的11.70 cm到控水50
天后测定的12.00 cm,仅增加了0.30 cm,而处理4的幼
苗在 50天内株高增幅高达 5.82 cm,从控水 10天后测
量的12.32 cm到50天后测定的18.14 cm。处理2的增
幅为3.68 cm、60%下的为处理3,增幅为3.38 cm。
2.1.2 不同土壤含水量对菲油果幼苗叶片数的影响 由
图2可知,随着控水天数的增加,不同土壤含水量对菲
油果幼苗叶片数量随着处理时间的增加表现也有明显
差异。处理1的幼苗叶片数随着干旱胁迫处理时间的
增加而减少,由最初处理的 16片降到控水 50天后的
12片。其他处理的幼苗叶片数均随着处理时间7的延
长出现先增加后减少的趋势,如处理 2从控水初期的
13片叶增至控水 30天时的 17片叶,后降至控水 50天
时的14片叶;而处理3则是最初的17片叶缓慢增至19
片,后在控水 50天后降至 17片叶;处理 4由最初的 18
片叶长至21片叶,后又发生落叶,控水50天后的叶片
数为17片;对照处理的叶片则随着时间的延长而逐渐
增加,由控水初期的 13片叶增加到 50天后的 18片
叶。分析可能是初期水分供应充足致使新叶不断抽
出,叶片数增加,但随着处理时间的增加,过多的土壤
水分致使幼苗生长受阻,从而导致落叶。而当土壤水
分含量达到的 60%、80%时,虽有新叶不断抽出,但叶
片较大而薄,颜色较浅,光合能力较弱。
因此,通过菲油果幼苗形态指标的观察测定可初
步判断,菲油果幼苗的适宜含水量在 40%~50%,当含
水量达到或小于20%时,植株生长受到抑制,叶片数减
少;而土壤含水量达到或高于80%时,虽促其生长,但
茎干细弱,叶片薄而色浅,植株抗性降低,光合能力
减弱。
2.2 不同土壤含水量对菲油果幼苗叶片过氧化物酶活
性的影响
由表1可知,4种处理下控水50天后测得处理1的
POD 酶活性为 29.01 U/(g·min),处理 3 的酶活为
39.28 U/(g·min),处理4的酶活44.64 U/(g·min)均显著
高于对照的酶活 15.76 U/(g·min)和处理 2 的
17.37 U/(g·min);而对照与处理 2的 POD酶活则无显
著差异,且处理4与处理3的酶活无显著差异,却显著
高于处理1的酶活。由此说明,当土壤含水量过高(达
到或高于60%)或过低(达到或低于20%)时,菲油果幼
苗的POD酶活均性显著增加。由此可看出 40%左右
含水量为菲油果幼苗生长适宜含水量。
由图3可知,菲油果幼苗在处理1随着控水时间的
增加,POD酶活表现为表现出先下降后上升的趋势。
由控水初期的 45.53 U/(g·min)下降至 40 天后的
16.7 U/(g·min),50 天 后 测 定 酶 活 又 增 加 至
29.01 U/(g·min);这说明控水初期,由于水分含量较低
时,植株表现为轻度干旱胁迫,故POD酶活较高,而随
着植株对其水分含量适应后,酶活开始降低,但当胁迫
进一步加剧时则酶活再次升高;处理2下的POD酶活
为先下降后平稳,即由最初的 29.98 U/(g·min)降至 50
天后的 17.37 U/(g·min),说明此含水量适宜菲油果幼
苗生长;处理3与处理4均表现为酶活持续上升趋势,
如处理3由控水初期的15.35 U/(g·min)增加到50天后
测 定 的 39.28 U/(g·min);处 理 4 则 由 初 期 的
14.98 U/(g·min)增加到 44.64 U/(g·min)。说明植株控
1011
1213
1415
1617
1819
1 2 3 4 5
测定次数/次


/cm
处理1 处理2
处理3 处理4
对照
图1 不同土壤含水量下菲油果幼苗株高
10
12
14
16
18
20
22
1 2 3 4 5
测定次数/次



/片
处理1 处理2 处理3
处理4 对照
图2 不同土壤含水量下菲油果幼苗叶片数
·· 199
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
0
10
20
30
40
50
1 2 3 4 5
测定次数/次
处理1 处理2 处理3
处理4 对照
水初期对处理的水分含量并没有不适反映,随着控水
时间增加,则开始出现胁迫,表现为 POD活性增强。
由此说明菲油果幼苗有着较强的适应性能,在较高或
较低的土壤水分含量下均有一定耐性。而最适宜土壤
含水量为40%~50%。
2.3 不同土壤含水量对菲油果幼苗叶片超氧化物歧化
酶活性的影响
由表1可知,4种处理下的SOD酶活性表现为,处
理 3(501.3 U)与处理 4(473.97 U)之间的活性差异不
大,但都显著高于处理 1的 431.69 U和处理 2的
398.66 U及对照(465.52 U);对照与处理1的SOD酶活
无显著差异;处理2的酶活最小。由此说明,当土壤含
水量较低时则酶活值变化平缓,而随着土壤含水率的
增加,菲油果幼苗的SOD酶活性也增加。这是植物提
高自身抵御能力,适应外界环境变化的结果。
由图 4可知,控水初期第 1次测定时,处理 1的酶
活为 199.79 U,处理 2的酶活是 166.99 U,处理 3的为
165.16 U和处理4的123.37 U均显著低于对照的酶活
465.52 U,这可能是控水时叶片细胞膜透性增加,酶蛋
白因胁迫而失活所致。土壤含水量稳定一定时间后,
不同处理下的 SOD酶活呈现迅速上升的趋势.其中,
处理 1由第 1次测定的 199.79 U先升高至 20天后的
454.49 U,后下降至第 4次测定的 326.44 U,控水 50天
后SOD酶活又升至431.69 U趋势,这种趋势可能与试
验误差有关;而处理 2由控水初期的 169.69 U升至 50
天后测定 398.66 U、处理 3的 SOD酶活由最初的
165.16 U上升至第5次测定的501.4 U;处理4由第1次
测定 123.37 U升至第 5次测定的 473.97 U,均表现为
持续上升的趋势。说明本试验中,SOD活性变化对不
同土壤含水量变化较敏感,随着不同处理时间的增加
SOD活性均增加,说明该品种对不同土壤水分含量有
着较强的适应性。
3 结论
为了探索菲油果幼苗的最适水分含量,笔者将 1
年生菲油果扦插苗种植在不同的土壤水分含量中,并
对其形态和生理生化指标进行测定分析。可知菲油果
幼苗对不同土壤水分含量的适应性较强,土壤含水量
为20%~60%时均可生长,而最适宜生长的水分含量范
围为40%~50%。当低于20%的水分含量时,出现干旱
胁迫,菲油果幼苗表现为叶片数减少,生长受到抑制,
POD、SOD酶活则随着胁迫的加剧,均出现先降低后
增加的趋势;而当土壤含水量高于 80%时出现淹水胁
迫,表现为茎干生长过快,但茎干过细,叶片大而薄,色
浅,植株抵抗力下降,其POD、SOD活性则随着胁迫时
间的延长表现为持续上升,这也是植株提高自身抵御
能力,适应外界环境的表现。在控水试验的50天里植
株生长正常,这也可能是植株具有一定的耐旱性,或是
胁迫处理时间不够,还需进一步证实。
4 讨论
水分胁迫使幼苗植株的形态指标发生很大变化,其
中对茎杆的生长和新叶的萌发起到重要的制约因素[10]。
由本研究可知,菲油果在低的土壤含水量中不利于茎
干生长,但水分含量过高则会引起植株猝长,长势衰
弱,抗逆性差。而从叶片的生长情况来看,高浓度的水
分含量会促进新叶发生,但叶片大而薄,色浅,光合作
用降低。干旱胁迫(低于20%)则抑制新叶生成,同时
有落叶发生。因此,菲油果幼苗在土壤水分含量过高
或过低时,均不适合叶片的生成。
多数研究[11-12]表明,干旱、水涝胁迫下,轻度或短期
水分胁迫下植物保护性酶活性呈上升趋势。本研究基
本趋势与之相同。当土壤低于 20%的水分含量,出现
干旱胁迫,POD、SOD酶活则随着胁迫的加剧,均出现
P
O
D


/[
U
/(
g·m
in
)]
图3 不同土壤含水量下菲油果幼苗叶片POD酶活
0
100
200
300
400
500
600
1 2 3 4 5
测量次数/次
SOD


/U
处理1
处理2
处理3
处理4
对照
图4 不同土壤含水量下菲油果幼苗叶片SOD酶活
·· 200
孙敏红等:不同土壤含水量对菲油果幼苗生长及生理生化特性的影响
先降低后增加的趋势;高于土壤水分含量高于80%时,
出现淹水胁迫,此时POD、SOD活性则随着胁迫时间的
延长表现为持续上升,这已在牡丹[13]、普陀樟幼苗[14]、香
椿[15]等研究中已证实。这可能是由于胁迫条件下使植
株体内产生较多的活性氧,诱导了保护酶系统,使
SOD、POD、CAT活性提高,以便清除活性氧,减轻伤
害。这是植株适应一定程度的水分胁迫伤害的结果[16]。
但是,植株适应水分胁迫伤害的能力毕竟是有限的。
随水分胁迫处理时间的延长,胁迫伤害加重,清除活性
氧自由基的 SOD、POD、CAT酶活性逐渐降低。而本
研究中POD、SOD的活性还未表现此趋势,可能是胁
迫处理时间不够,或是从另一方面说明其耐性较强,还
需要进一步研究证实。
笔者仅研究了菲油果幼苗在不同土壤水分含量下
的形态指标及POD、SOD的酶活变化。而在水分胁迫
下,对其光合特性、果实品质的研究则有待进一步探
讨,以此完善菲油果栽培技术体系。
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