全 文 ：第 24 卷　第 3 期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2004 年　7 月
Vol.24　No.3　　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH July 　2004
基金项目:国家 863节水农业重大专项计划(2002AA2Z6041);国家 863海洋生物技术计划(2001AA627040)
第一作者简介:隆小华(1979—),男 ,硕士研究生 ,主要从事海水灌溉农业研究。
＊通讯作者
收稿日期:2004-01-29
不同浓度海水胁迫对菊芋幼苗生长发育及磷吸收的影响
隆小华　刘兆普＊　刘　玲　陈铭达　郑青松
(南京农业大学资源与环境学院 ,南京　210095)
摘　要　种植抗盐耐海水植物是合理利用和开发海涂资源的有效措施之一 。本试验通过不同浓
度海水处理研究菊芋幼苗生长发育及对32P 吸收利用差异和离子吸收分布的情况 。结果表明:在
不同浓度海水浇灌下 ,菊芋地上部 、地下部 、总鲜重及干物质重从 CK到 50%海水浓度没有明显变
化 ,在 75%海水胁迫下显著下降 ,干物质百分比则为 75%海水浇灌的最高;在中等 P水平下 ,地上
部在 25%海水处理下对32P 吸收率最高;随海水浓度增高菊芋幼苗地上部单位干重积累的 Na+和
Cl-依次增大;而 K+与 Na+积累情况不同 ,K+在 25%海水胁迫下地上部单位干重积累的最多 ,其
次是 50%,CK和 75%海水胁迫差不多;地下部单位干重积累的 Na+ 、Cl-和 K+情况与地上部单位
干重积累的各离子趋势相似。
关键词　海水胁迫;菊芋;32P ;离子吸收分布
Effects of different concentrations of seawater on growths ,developments
and absorption of P of Helianthus tuberosus seedlings
LONG Xiao-Hua　LIU Zhao-Pu＊　LIU Ling　CHEN Ming-Da　ZHENG Qing-Song
(Colleg e of Resources and Environmental Science , Nanjing Ag ricultural University , Nanjing　210095)
Abstract　Growing plants that can resist salt and tolerate the seawater is one of valid steps in rightful use and ex-
ploiture of coastal soil.Pot experiments were carried out to study the effects of treatments with different concen-
t rations of seawater on grow ths , distributions of ions , and different absorption of 32P of Helianthus tuberosus
seedlings.The results were as follows:Compared with the control , there were slight changes of the fresh weight
(FW)and the dry weight(DW)of roots and the shoots of Helianthus tuberosus seedlings treated with 25%and
50%seawater , while they significantly declined treated with 75% seawater.But the percentage of DW was
highest under 75% seawater stress than others treatments.The absorption ratio of 32P was highest for the
seedlings treated with 25%seawater under the moderate level of P.The contents of Na+ and Cl- in the shoots
added with the enhancements of seawater concentrations.Compared with Na+ , the K+content was highest un-
der 25%seawater stress , then 50%, control and 75%in turn.And the contents tendencies of Na+ , Cl- and
K+of the unitage dry weight in roots were similar with them in the shoots.
Keywords　seawater stresses;Helianthus tuberosus;32P;ion absorption and dist ribution
海水灌溉农业是以海水资源 、沿海滩涂资源和耐
盐植物为劳动对象的特殊农业 ,它是大农业的一个新
分支[1] 。中国拥有18 000 km海岸线和20 779 km2沿
海滩涂 ,这些地区淡水资源十分缺乏 ,淡水供需矛盾
十分尖锐 ,而农业用水又占有很大比例 ,减轻农业用
水对淡水资源的压力 ,是一个十分迫切的任务[ 1 ,2] 。
而用适当比例的海水直接灌溉可以大大缓解干旱地
区土壤水分蒸发 ,提高土壤保水能力 ,一些比较耐盐
的经济植物直接用海水灌溉也可以获得比较满意的
经济产量 ,且对一些经济植物品质产生有益的影响 ,
可以取得显著的经济效益[ 3] 。因此发展海水灌溉农
业对经济 、社会和生态环境具有重要作用 ,同时对于
加快我国农业经济可持续发展 ,拓展农业发展空间具
有重要的战略意义。但目前关于海水灌溉农业的研
究鲜有报道 ,在海水灌溉农业生产实践中 ,不同浓度
海水及养分是影响农作物生长发育的主要因素 ,进入
植物组织的无机离子也就是通常所说的盐分离子 ,是
参与植物渗透调节的重要物质[ 4 ,5] ,离子在盐生植物
中也是主要的细胞渗透调节溶质[ 5] 。
菊芋(Helianthus tuberosus)喜温暖 ,但耐寒;喜湿
润 ,但耐旱;喜肥沃 ,但耐贫瘠 ,耐盐碱 , 菊芋的地上茎
叶和地下块茎都是优良的饲料 ,地下块茎含丰富菊
糖 ,可作蔬菜 ,也是未来的能源植物之一 [ 6～ 8]。本实验通
过不同浓度海水胁迫研究菊芋幼苗生长发育及对32P
吸收利用和Na+ 、K+与Cl-吸收分布的差异情况 ,以期
为研究海水灌溉农业和耐盐抗海水作物筛选提供理
论依据。
1　材料与方法
1.1　材料的培养和处理
供试菊芋采于南京农业大学山东莱州 863中试
基地。菊芋块茎用自来水及蒸馏水冲洗干净后 ,再经
0.05%的杀真菌剂进行表面灭菌。灭过菌的具有芽
眼菊芋块茎切片播于装有石英砂下部有孔的塑料盆
中 ,自然光照。待块茎萌发后用1/2 Hoagland营养液
浇灌。海水(100%莱州湾海水 , 基本理化性质:
pH 8.3 ,其他见表 1)浓度设 CK(淡水), 25%,50%和
75%海水四个水平 ,用固体海水(天然海水蒸发所得)
溶解所得的各水平海水作溶剂溶解配制1/2 Hoagland
培养液。菊芋幼苗长至 3叶期时 ,进行疏苗 ,每盆保
留1株。至 8叶期时每2 d增加 1个浓度梯度(即至8
叶期均灌淡水 ,2 d后对灌海水者均灌 25%的海水;再
2 d后对设计灌25%的海水者仍灌25%的海水 ,而对其
他设计灌海水者均灌50%的海水;再 2 d后 ,对设计灌
75%海水的采用这一水准 ,而其他处理分别灌淡水和
25%,50%的海水),直至各处理达到设计方案水平后 ,
连续按4个水平处理 15 d ,在处理 10 d时分别在各盆
施入等量32P—磷酸二氢钠 ,放射性比活度为0.196 8
微居里 ,试验结束时地上部 、地下部分别采样备用。
各处理重复 5次。
1.2　鲜重和干重的测定
将菊芋幼苗从塑料盆中取出 ,用去离子水冲去
砂粒 ,再用吸水纸吸干称地上部 、地下部及全株鲜
重 ,经 110℃杀青10 min后于 60℃烘干至恒重 ,干重
百分率=干重/鲜重×100%。
1.3　32P 吸收率的测量方法
取烘干磨细样品 100 mg 于马福炉中 500℃灰
化 5 ～ 6 h ,取出冷却后在测样皿中用 FH463A-自
动定标器测定活度[ 9] 。同时测定预留32P -磷酸二
氢钠的放射性比活度 ,去本底后与等量32P -磷酸
二氢钠实际放射性比活度比较得出 FH463A -自
动定标器的计数效率为 15.2%。将样品测定结果
进行计数效率和衰变校正后计算绝对放射性活度 ,
再根据植株地上部和地下部的干重及施入的32P
放射性比活度计算32P 的吸收率 。
1.4　无机离子含量的测定
取一定量植株地上部和地下部烘干磨细过 30
目筛 。参照 Hunt(1982)法[ 10] ,用 TAS—986 火焰
原子吸收分光光度计测定 Na+和 K+。滴定法测
定Cl-含量[ 11] 。以上各测定项目均取 5 个样本作
为重复。
2　结果与分析
2.1　不同浓度海水浇灌对菊芋幼苗生长发育的影
响
各处理下 ,单株地上部 、地下部 、总鲜重的比较
见图 1 ,干物质重和干物质重百分比变化如图 2 、3
所示 。植株地上部和总鲜重从淡水(CK)到50%浓
度海水处理虽呈下降趋势 ,但经检验没有明显差
异 ,而在 75%浓度海水胁迫下显著下降 ,分别为
CK的 19.12%和 40.48%。而盐分对菊芋幼苗地
下部生长的影响远小于地上部 ,75%海水灌溉同对
表 1　莱州湾海水各种离子含量(g/ L)
Table 1　Some kinds of ions contents of Laizhou bay seawater(g/ L)
K+ Na + Cl- Ca2+ Mg2+ SO 42- HCO 3- 矿化度(1) 阴离子总量(2) 阳离子总量(3)
0.596 9.480 17.515 0.785 1.027 3.867 0.132 33.326 21.514 11.888
注(Note):(1)矿化度 S alinity;(2)阴离子总量 Anioncontent;(3)阳离子总量 C ot ioncontent
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图 1　不同浓度海水胁迫下菊芋幼苗鲜重
Fig.1　The FW of Helianthus tuberosus seedlings
under the stress of different concentra tion seawater
图 3　不同浓度海水灌溉下干物质占鲜重百分比
ig.3　The percentage of DW to FW of Helianthus tuberosus
seedlings under the stress of different concentration seawater
照亦没有显著差异 。干物质占鲜重百分比则为
75%海水处理最高 ,是 CK , 25%和 50%的 1.42 ,
1.31和1.07倍。说明低浓度海水胁迫对植株生长
发育基本没有影响 ,甚至有一定促进作用 ,由于海
水中有 Ca2+、Mg2+和 K+等营养离子缓解了 Na+
及Cl-等盐害离子对菊芋幼苗生长的抑制作用。高
浓度海水胁迫对菊芋幼苗形态发育上具有明显影
响 ,表现为叶面积缩小 ,茎干伸长受到抑制 ,这可能
由于高浓度盐分影响了细胞分裂和细胞延伸速率
或是减少了细胞延伸时间而引起的 。而海水浓度
增加对菊芋根部影响远小于地上部 ,这对菊芋后期
生长有利。干物质变化趋势说明较低海水浓度对
菊芋同化影响程度较低。
2.2　不同浓度海水浇灌下菊芋幼苗对32P 吸收及
分布的影响
各处理下 ,菊芋幼苗地上部和地下部在中等 P
水平下对32P 吸收分布变化如图 4所示 。在 25%海
水胁迫下地上部对32P 吸收率最高 ,达 11.41%,CK
图 5　不同浓度海水胁迫对菊芋幼苗体内 Cl-吸收的影响
Fig.5　Effects of different concentrations seawater on Cl-
absorption and distribution of Helianthus tuberosus seedlings
图 2　不同浓度海水处理对菊芋幼苗干物重的影响
Fig.2　Effects of different concentra tions of seawater
on DW of Helianthus tuberosus seedling s
图 4　不同浓度海水胁迫下菊芋幼苗对32P 利用率
Fig.4　The ratio of absorbtion of 32P of Helianthus tuberosus
seedlings under the stress of different concentra tion seawater
与 25%海水处理之间差异不显著 。在 50%和 75%
海水处理下对32P 吸收率显著下降 ,分别为 6.48%
和 3.69%。50%与 75%之间没有显著差异 , 而
CK 、25%海水处理与 50%、75%海水处理对32P 吸
收率差异显著。地下部与地上部趋势相似 ,分别为
4.90%,5.08%, 3.25%和 2.33%,各处理差异显著
性关系也与地上部类似。
2.3　不同浓度海水浇灌下菊芋幼苗对 Cl-吸收分
布的影响
各处理下 ,菊芋幼苗地上部和地下部对 Cl-吸
收分布变化如图 5所示 。随海水浓度增高菊芋幼
苗地上部单位干重积累的 Cl-依次增大 ,分别是 CK
的 1.24 , 1.77和 2.29倍。CK与 25%海水处理之
间差异不显著 , 50%与 75%之间差异显著 , CK 、
25%海水处理与 50%、75%海水处理对 Cl-吸收率
差异显著。地下部单位干重积累的 Cl-情况与地上
部趋势相似 ,分别是 CK 的1.38 ,1.76和 2.43倍 。
根部 Cl-向地上部的运输量与根系吸收量成正比 ,
且地上部和地下部单位干物质 Cl-含量之比均大于
1 。
2.4　不同浓度海水浇灌对菊芋幼苗 Na+和 K+吸
收分布的影响
各处理下 , 菊芋幼苗地上部和地下部 Na+和
K+吸收分布变化如图 6 , 7所示。随海水浓度增高
菊芋幼苗地上部单位干重积累的 Na+依次增大 ,分
别是 CK的 4.58 ,5.74和 6.52倍 ,CK与 25%海水
处理之间差异显著 ,25%与 50%海水处理之间差异
3333 期　　　　　　　　　　隆小华等:不同浓度海水胁迫对菊芋幼苗生长发育及磷吸收的影响
图 6　不同浓度海水灌溉菊芋幼苗对 Na+吸收的影响
Fig.6 　Effects of different concentrations seawaterstresses
on Na+abso rption and distribution of Helianthus tuberosus
seedlings
不显著 ,50%与 75%海水处理之间差异显著 ,但 25%、
50%与75%海水处理之间差异均不极显著。地下部单
位干重积累Na+的情况与地上部趋势相似 ,分别是 CK
的3.78 ,4.95和 5.72倍。且地上部和地下部单位干物
质Na+含量之比均小于1 ,说明菊芋幼苗吸收的Na+留
存在根部较多。而 K+在25%海水胁迫下地上部单位
干重积累的最多 ,其次是50%,CK和 75%海水胁迫差
不多 ,CK 、25%和50%海水处理之间差异均达极显著 ,而
CK与75%海水处理之间差异不显著。地下部趋势与地
上部趋势类似 ,且地上部和地下部单位干物质 K+含量
之比均大于 1。这表明在 25%海水胁迫下 ,由于外源
K+和Na+浓度高于CK处理 ,在离子吸收和运输过程
中 ,对K+的选择性增强以维持体内正常 Na+/ K+比率
而保证地上部的代谢功能。但在50%和 75%海水胁迫
下 ,虽然单位干重积累的 K+含量仍然较高 ,但是由于外
源Na+浓度比CK和25%海水处理高的多 ,植株对Na+
的吸收也增强 ,从而不能维持体内正常的 Na+/ K+比
率 ,即不能维持体内的离子平衡 ,植株的代谢功能得不
到保证 ,因此植株生长发育受到抑制。
3　讨论
植物耐盐性的大小由植物的遗传性决定 ,不同的
植物及同一植物的不同发育阶段耐盐性有差异[ 12] 。
一般认为 ,中性盐(NaCl)胁迫的伤害作用主要是通过
离子本身的毒性效应 、高浓度盐的渗透效应和营养效
应来完成的[ 13 ,14] 。本试验结果表明:在低浓度 25%海
水胁迫下 ,菊芋幼苗生长发育基本不受影响 ,但高浓度
75%海水对幼苗生长发育有显著的抑制作用 ,这在我
们大田试验中也得到证实[3] 。不同浓度海水胁迫下菊
芋幼苗地上部与地下部积累32P的倒数与Cl-的相关性
系数达 0.96 ,说明低浓度海水胁迫下菊芋幼苗吸收32P
而降低对Cl-的吸收 ,而高浓度海水胁迫下 ,由于外源
Cl-浓度过高而32P水平不变致使对32P的吸收降低 ,从
而菊芋幼苗得不到所需的营养元素 ,生长发育受到限
图 7　不同浓度海水灌溉菊芋幼苗对K+吸收的影响
Fig.7　Effects of different concentrations seawater stresses on
K
+
absorption and distribution of Helianthus tuberosus seedlings
制。随海水浓度增加 ,植株对 Na+的吸收增强远大于
对 K+的吸收 ,从而不能维持体内正常的Na+/ K+比
率 ,即不能维持体内的离子平衡 ,植株的代谢功能得不
到保证 ,因此植株生长发育受到抑制。但在低浓度海
水处理下 ,海水中有 Ca2+、Mg2+和 K+等营养离子缓
解了 Na+及Cl-等离子对菊芋幼苗生长的盐害作用 ,生
长发育基本没影响。所以用合适浓度的海水对特殊植
物进行灌溉是安全可行的。
参　考　文　献
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