全 文 ：第 35 卷　第 7 期 西北农林科技大学学报(自然科学版) Vol. 35 No . 7
2007 年 7 月 Journal of No rthwest A &F Univer sity(Na t. Sci. Ed.) Jul. 2007
干旱胁迫和播种方式对小扁豆生化
指标与生物量的影响*
舒敏玉1 ,李凤民2 ,白红英1 ,徐炳成2 ,杨慎骄2 ,陈会霞2
(1西北农林科技大学 资源环境学院 ,陕西杨凌 712100;2中国科学院 水利部水土保持研究所 ,
黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室 ,陕西杨凌 712100)
[ 摘　要] 　采用盆栽试验 ,对不同播种方式和水分处理下 2 个小扁豆品种叶片中丙二醛 、脯氨酸含量及生物量
进行了初步研究。结果表明 ,随着水分处理时间增加 , 2 种水分处理下小扁豆叶片中丙二醛和脯氨酸含量均呈增加趋
势 ,且从水分处理开始 , 低水处理小扁豆叶片中的丙二醛和脯氨酸含量均高于高水处理。 播种方式对小扁豆叶片中
丙二醛 、脯氨酸含量也有一定影响 , 单播方式下 ,两品种小扁豆叶片中丙二醛 、脯氨酸含量变化趋势基本相似 ,且品种
龙泉的含量稍大于清水;混播方式下 , 品种龙泉的丙二醛含量大于清水 , 但脯氨酸含量则相反 , 为品种清水大于龙泉。
地上生物量及籽粒产量在不同处理下 ,以品种清水显著高于龙泉 , 表明品种清水水分利用效率高于龙泉。通过试验
分析可知 ,品种清水抗旱性强于龙泉 , 且品种清水混播优于单播 , 而龙泉单播优于混播。
[ 关键词] 　小扁豆;干旱胁迫;丙二醛;脯氨酸
[ 中图分类号] 　S529. 01 [ 文献标识码] 　A [ 文章编号] 　1671-9387(2007)07-0154-05
Effect of drought stress and different planting models on some
physiological characterist ics and biomass of lentil
SH U Min-Yu1 , LI Feng-min2 , BA I Hong-ying1 ,XU Bing-cheng2 ,
YANG Shen-jiao2 , CHEN Hui-xia2
(1 Col leg e o f Resources E nvironmen t , Nor thwest A &F Universi ty , Yang ling , Shaan xi 712100 , China;2 S tate K ey
Laborator y o f Soi l E rosion and D ry land F arming on the Loess P la teau , Insti tute o f S oi l and Water Conservat ion ,
Chinese Acad emy o f S ciences an d Min ist ry o f Water Resource ,Yangl in g , Shaan xi 712100 , Ch ina)
Abstract:Pot e xperiments of tw o cultiv ars lent ils w ere t reated wi th soil drying at four-six leaves under
dif ferent planting models , then MDA , Pro content and biomass in leaves of lentil w ere measured. The ex-
periments indicate that MDA and Pro content increase g radual ly w i th the increase of drought st ress time ,
and MDA and Pro content unde r drought-stressed are higher than tho se under w ell-watered af ter w ater
t reatment. The variety of MDA and Pro content are distinct betw een tw o plant ing s. A t monocul ture , MDA
and Pro content are clo se to each o ther;at mix ture , MDA content of Longquan’ s is higher than Qingshui’ s ,but
the content of Pro is lowe r. The shoot dry weight and g rain yield o f Qing shui are highe r than those of
Longquan’ s at dif ferent t reatment , so the w ate r use eff iciency o f Qing shui is higher than Longquan’ s. The
experiment show s the capacity of escaping drought of Qing shui is better than Longquan’ s , and the mix ture
is mo re suitable than monoculture to Qing shui , but the monoculture is more suitable than m ix ture to
Longquan.
* [ 收稿日期] 　2006-09-27
[ 基金项目] 　中国科学院百人计划择优支持项目(C23012500)
[ 作者简介] 　舒敏玉(1981 -),男 ,江西宜春人 ,在读硕士 ,主要从事旱地农业生态研究。 E-mail:myshu210@163. com
Key words:lentil;drought st ress;Pro;MDA
　　小扁豆(Lens cal inaris Medik)是耐旱性杂粮作
物 ,在我国北方地区有较悠久的种植历史。近年来 ,
随着农业结构的调整和人们膳食结构的多元化 ,食
疗保健备受关注 ,小扁豆因籽粒含丰富蛋白质 、氨基
酸和维生素等 ,其需求量逐年增加[ 1] ,但由于产量较
低 ,近年来种植面积呈下降趋势。在北方雨养农业
区 ,要提高小扁豆产量必须要提高水分利用效率 ,充
分利用有限的水资源[ 2] 。目前对杂粮作物小扁豆在
干旱条件下的水分利用效率及产量研究甚少 ,尤其
是干旱胁迫对其生理生化变化的影响研究更少 。因
此 ,深入研究干旱条件下小扁豆生理生化指标的变
化及其与产量形成的关系 ,对阐明其受旱减产机理
具有重要意义[ 3] 。本试验分析比较了两个小扁豆品
种在持续干旱胁迫和不同播种方式下生理生化指标
与其抗旱性的关系 ,以及其生物量 、产量对水分供应
的依赖程度 ,以期为半干旱地区小扁豆的选种和合
理栽培提供依据与指导。
1　材料与方法
1. 1　材　料
2个小扁豆(Lens calinaris Medik)品种清水和
龙泉 ,均产自甘肃省 ,为耐旱品种。主要仪器有精度
为 5 g 的 ACS-15A 型计价电子秤和精度为 0. 01 g
的 FA2004 /JA3003N 型电子天平 。
1. 2　方　法
1. 2. 1　试验设计　试验采用单播和混播 2 种播种
方式 ,于 2006-03-27点播种植小扁豆 ,种植深度 3 ～
4 cm 。在 4 ～ 6片真叶期进行水分处理 ,每处理 3个
重复 。供试土壤为混合土样(m(泥炭土)∶m(土娄土)
=1∶3),土样田间持水量为 54. 69%。所用盆钵为
直径 11 cm 、高 50 cm 的 PVC管 。每盆装土按烘干
土计为 2. 72 kg ,苗期土壤水分保持在高水状态(为
田间持水量的 80%),出苗 3 周后间苗 ,每盆中留苗
4株(混播时 2个品种的植株间隔分布)。
1. 2. 2　水分处理　试验于 2006-05-02(4 ～ 6片真
叶期即水分敏感期)开始控水处理 ,采用称重法计算
和控制土壤含水量。盆内土壤水分含量用可蒸发利
用的土壤含水量(FTSW)表示[ 4] ,即植物可吸收利
用的土壤水分占土壤水分饱和时可蒸发利用的比
例:
FTSW=(WT n -WT f)/ TTSW 。
式中:WT n 表示被测样品采样时的盆重 ,WT f 表示
低水处理植物蒸腾速率为田间持水量蒸腾速率
10%时的盆重 , TTSW 表示在土壤含水量为田间持
水量时的盆重 ,与低水处理植物蒸腾速率为田间持
水量蒸腾速率 10%时的盆重之差。本试验设置 2
个水分处理 ,即高水处理(植物可吸收利用水分占土
壤水分饱和时可蒸发利用的 75%～ 85%)和低水处
理(自然干旱 ,可利用水分低于饱和时可蒸发利用的
65%)。土壤含水量与控水时间的关系见图 1。
图 1　水分处理时间与高水 、低水盆栽土壤水分的关系
- ◇- .高水处理;- □- .低水处理
F ig . 1　Development of the fr action of transpirable soil
wa te r ov er time fo r w ell-wa te red and drought-stressed
po ts in w hich lentils were g row n.
-◇ - .Well-w atered;- □- .Drough t-st ressed
1. 2. 3　测定方法　水分处理开始后每隔1 d采样1
次 ,测定上端新鲜叶片中丙二醛(MDA)和脯氨酸
(Pro)含量 。在籽粒成熟后 ,测定其生物量和籽粒产
量。丙二醛和脯氨酸含量的测定分别采用朱广廉
等[ 5] 的硫代巴比妥酸显色法和邹琦[ 6] 的磺基水杨酸
提取-酸性茚三酮显色法。生物量和籽粒产量采用
烘干称重法测定 。
2　结果与分析
2. 1　播种方式及水分胁迫时间对小扁豆叶片中丙
二醛含量的影响
从图 2和图 3可以看出 ,低水处理下小扁豆叶
片中丙二醛含量较高水处理高 ,且 2种水分处理下 ,
小扁豆叶片中丙二醛含量基本随水分胁迫时间的增
加呈增大的趋势 。播种方式对小扁豆叶片中丙二醛
含量也有一定影响 ,其中在单播处理中 , 2个小扁豆
品种叶片中丙二醛含量相差较小 ,且变化趋势也基
本相似;在混播水分处理前期 , 2个小扁豆品种丙二
醛含量相当 ,但水分胁迫处理 7 d时品种龙泉的丙
二醛含量达到最高 ,而品种清水在水分处理 11 d后
155第 7 期 舒敏玉等:干旱胁迫和播种方式对小扁豆生化指标与生物量的影响
才达最高 ,且其最高值低于品种龙泉。同时发现 ,在
单播处理前期 , 2个水分处理的小扁豆叶片中丙二
醛含量相差就较明显 ,而在混播中二者丙二醛含量
相差不大;在水分处理中后期 ,单播和混播方式下 2
个水分处理的小扁豆叶片中丙二醛含量均增大。
2. 2　播种方式及水分胁迫时间对小扁豆叶片中脯
氨酸含量的影响
由图 4和图 5可知 ,水分胁迫下小扁豆叶片中
脯氨酸含量 ,随水分胁迫时间的延长而增加 。播种
方式也会影响小扁豆叶片中脯氨酸含量 ,其中在单
播方式下 ,高水和低水处理的脯氨酸含量相差较大 ,
随着水分胁迫时间的增加 ,低水处理的脯氨酸含量
增加的幅度较大 ,而高水处理的增加幅度较小。在
混播方式下 ,水分处理 3 d内 ,高水和低水处理的小
扁豆叶片脯氨酸含量相差较小;3 d 后 , 2个水分处
理小扁豆叶片中脯氨酸含量 ,均随时间的延长逐渐
增加 ,在水分处理 7 d后 ,低水处理叶片中脯氨酸含
量增加幅度较大 。在单播低水处理中 ,水分胁迫时
间相同时 ,品种龙泉叶片中的脯氨酸含量明显高于
品种清水;而在混播低水处理中 ,水分处理前期(7 d
前),品种龙泉叶片中的脯氨酸含量较清水高 ,而在
后期(7 d后),清水叶片中脯氨酸含量较龙泉高。
2. 3　播种方式及水分处理对小扁豆生物量与籽粒
产量的影响
由表 1可知 ,不同播种方式及水分处理对小扁
豆地上 、地下生物量影响均较明显 。当水分处理相
同时 ,单播方式下清水地上 、地下生物量及籽粒产量
均高于龙泉;混播方式下清水地上生物量及籽粒产
量显著高于龙泉 ,而地下生物量则相反 。无论在何
种播种方式下 ,同一品种高水处理的地上 、地下生物
量均高于低水处理;2种播种方式下 ,同一品种相同
水分处理的地上生物量相差不显著 ,混播方式下 ,同
一品种相同水分处理的地下生物量显著低于单播。
低水处理的根冠比均高于对应的高水处理;当播种
方式相同时 ,无论何种水分处理 ,品种清水的根冠比
156 西北农林科技大学学报(自然科学版) 第 35 卷
均低于龙泉。由此可知 ,品种清水的水分利用效率 高于龙泉。
表 1　播种方式与水分处理对小扁豆生物量与籽粒产量的影响
Table 1　Effect of w atering trea tments and different planting models on dry w eigh t and gr ain y ield o f lentil
播种方式
Plant ing model
水分处理
Water t reatment
品种
Cu ltivars
地上生物量 /
(g 盆 - 1)
Shoot dry w eight
地下生物量 /
(g 盆 - 1)
Root dry w eigh t
根冠比
Root /Sh oot
籽粒产量 /
(g 盆 - 1)
G rain yield
单播
Monocu lture
高水
Wellw atered
清水 9. 96 a 1. 24 a 0. 12 a 1. 78 a
龙泉 7. 46 b 1. 09 a 0. 15 a 1. 25 b
低水
Drough ts t res sed
清水 5. 99 c 0. 77 b 0. 13 a 1. 31 b
龙泉 4. 37 d 0. 84 b 0. 19 b 1. 00 b
混播
Mixture
高水
Wellw atered
清水 9. 23 a 0. 85 b 0. 096 a 2. 16 c
龙泉 7. 00 b 0. 92 b 0. 13 a 1. 05 b
低水
Drough ts t res sed
清水 5. 35 c 0. 54 c 0. 10 a 1. 54 a
龙泉 4. 99 d 0. 73 b 0. 15 b 0. 43 d
　　注:表中同一列数据后标不同字母者差异显著(P<0. 05)。
Note:Dif feren t let ters in the same row mean signif icant dif f erence at P=0. 05.
3　讨　论
作物在生长期间常会受到不同逆境的影响 ,尤
其在作物重要生长阶段若遭受严重的逆境环境如持
续干旱等 ,将导致作物生理代谢混乱 ,使作物植株早
衰 ,从而严重影响作物的产量。生理代谢混乱将使
作物体内生理生化物质剧增或骤减 ,因此 ,作物体内
部分生理生化物质含量的变化 ,可以反映作物受伤
157第 7 期 舒敏玉等:干旱胁迫和播种方式对小扁豆生化指标与生物量的影响
害的程度[ 7-8] 。本试验结果表明 ,小扁豆叶片中的丙
二醛和脯氨酸含量与水分胁迫程度有关 ,随水分胁
迫时间的延长 ,其体内丙二醛和脯氨酸含量剧增 ,这
与薛吉全等[ 9] 和赵丽英等[ 10] 对小麦的研究结果类
似。说明在不同干旱条件下 ,小扁豆叶片中丙二醛
和脯氨酸含量可以反映其受旱的程度 ,且在相同环
境下根据丙二醛和脯氨酸含量 ,可以确定不同品种
小扁豆的抗旱性强弱 。另外 , 2 个小扁豆品种在不
同播种方式下 ,丙二醛和脯氨酸含量也不同 ,龙泉在
单播下含量高于清水 ,而在混播下相反 。在对小扁
豆生物量影响方面 , 2种播种方式下低水处理根冠
比均显著高于高水处理 ,这与吕金印等[ 11] 对小麦的
研究结果类似 ,由此可根据生化指标和生物量选择
合适的播种方式 ,即品种清水适合混播 ,而龙泉适合
单播 。在 2个小扁豆品种间 ,清水的根冠比低于龙
泉 ,但产量显著高于龙泉 ,这与郭安红等[ 12] 和石岩
等[ 13]的研究结果相似 ,表明过多的根系对作物经济
产量不利 。
[参考文献]
[ 1] 　李云霞.小扁豆种质资源筛选及评价[ J] .杂粮作物 , 2003 , 23
(6):331-332.
[ 2] 　韩燕来 ,远 彤 ,陈　锋 ,等.小扁豆花芽分化及结实率研究[ J] .
河南农业大学学报 , 1999 , 33(4):403-406.
[ 3] 　吕金印 ,山　仑.非充分灌溉及其生理基础[ J] .西北植物学报 ,
2002 , 22(6):1512-1517.
[ 4] 　Liu F L. Root sign al cont rols p od g row th in drough t-st ressed
soyb ean du ring th e crit ical , abort ion-sensit ive phase of pod de-
velopmen t[ J] . Field crop research , 2004(85):159-166.
[ 5] 　朱广廉 ,钟诲文 ,张爱琴.植物生理学试验[ M] .北京:北京大学
出版社 , 1990:245-248.
[ 6] 　邹　琦.植物生理学实验指导[ M] . 北京:中国农业出版社 ,
2000:161-162.
[ 7] 　周莉娜 ,曲　东 ,邵丽丽 ,等.干旱胁迫下硫营养对小麦光合色
素及 MDA 含量的影响[ J] .西北植物学报 , 2005 , 25(8):1579-
1583.
[ 8] 　梁新华 ,史大刚.干旱胁迫对光果干草幼苗根系 MDA 含量及
保护酶 POD、CAT 活性的影响[ J] .干旱地区农业研究 , 2006 ,
24(30):108-110.
[ 9] 　薛吉全 ,任建宏 ,马国胜 ,等.玉米不同生育期水分胁迫条件下
脯氨酸变化与抗旱性的关系[ J] .西安联合大学学报 , 2000 ,
3(2):21-25.
[ 10] 　赵丽英 ,邓西平 ,山　仑.持续干旱及复水对玉米幼苗生理生
化指标的影响研究[ J] .中国生态农业学报 , 2004 , 12(3):59-
61.
[ 11] 　吕金印 ,山　仑 ,高俊凤 ,等.干旱对小麦灌浆期旗叶光合等生
理特性的影响[ J] .干旱地区农业研究 , 2003 , 21(3):77-81.
[ 12] 　郭安红 ,刘庚山 ,任三学 ,等.玉米根 、茎 、叶中脱落酸含量和产
量形成对土壤干旱的响应[ J] .作物学报 , 2004 , 30(9):888-
893.
[ 13] 　石　岩 ,于振文 ,为东斌 ,等.土壤水分胁迫对小麦根系与旗叶
衰老的影响[ J] .西北植物学报 , 1998 , 18(2):196-201.
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