全 文 ：植物营养与肥料学报 ２０１５，２１（２）：３５４－３６１ ｄｏｉ牶１０１１６７４／ｚｗｙｆ．２０１５０２０９
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｈｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｌａｎｔｎｕｔｒｉｆｅｒｔ．ｏｒｇ
收稿日期：２０１４－０１－０６　　　接受日期：２０１４－１２－０９
基金项目：国家自然科学基金项目（４１２６１０７２）；农业部公益性行业（农业）科研专项（２００９０３００１）资助。
作者简介：杨思存（１９７１—），男，甘肃靖远人，副研究员，主要从事土壤养分管理与盐碱地改良利用研究。Ｅｍａｉｌ：ｙａｎｇｓｉｃｕｎ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ
绿洲盐化潮土施镁对玉米幼苗生长、活性氧
自由基代谢和锌营养的影响
杨思存，霍 琳，王成宝，姜万礼
（甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所，农业部甘肃耕地保育与
农业环境科学观测实验站，兰州 ７３００７０）
摘要：【目的】甘肃河西走廊绿洲盐化潮土地玉米缺锌现象非常普遍，土壤镁含量高通常被认为是造成土壤和作物
缺锌的重要因素之一，本文探讨了绿洲盐化潮土锌、镁之间的关系。【方法】采用盆栽模拟试验方法，以硫酸镁为原
料，设加入Ｍｇ２＋０、７４、１４７、２２１、５１５ｍｇ／ｋｇ，形成交换性 Ｍｇ含量分别为２８７３、３４９２、４１１６、４８７９、７５５２ｍｇ／ｋｇ的
混合土壤，来模拟绿洲盐化潮土含镁量低、较低、中等、较高、极高５种类型。在玉米生长期间浇灌去离子水，用重
量法控制水分的供应。玉米生长４５ｄ收获，测定株高后，采集心叶下第二个叶片鲜样用于测定叶绿素含量，超氧化
物歧化酶（ＳＯＤ）、过氧化物酶（ＰＯＤ）、过氧化氢酶（ＣＡＴ）活性和丙二醛（ＭＤＡ）含量。植株分地上部和根系，烘干粉
碎后用于测定锌的含量。【结果】１）较高和极高的土壤交换性镁抑制玉米幼苗的生长。镁加入量为２２ｌｍｇ／ｋｇ，土
壤交换性镁含量达到４８７９ｍｇ／ｋｇ时，玉米植株矮小，生长已受到胁迫，加入量为５１５ｍｇ／ｋｇ，土壤交换性镁含量达
到７５５２ｍｇ／ｋｇ时，玉米株高显著降低了１４５％，植株叶缘焦枯，个别植株叶片出现白色条纹，表现出明显的镁中
毒症状和典型缺锌症状。２）随施镁量的增加或土壤含镁量水平的提高，玉米地上部和地下部的干重分别降低了
１１９％ ３８３％和４６％ ２３０％，茎叶干重的降低幅度明显高于根系。３）随施镁量的增加或土壤含镁量水平的
提高，玉米叶片叶绿素含量降低了９４％ ４５９％，用量达到５１５ｍｇ／ｋｇ时几乎降低了一半，导致地上部叶片出现
枯黄。叶片ＳＯＤ、ＰＯＤ、ＣＡＴ活性都是先升高再迅速降低，峰值分别出现在１４７ｍｇ／ｋｇ、７４ｍｇ／ｋｇ和１４７ｍｇ／ｋｇ，用
量达到５１５ｍｇ／ｋｇ时分别降低了 ４９７５％、４８０６％和 ３２２１％；ＭＤＡ含量始终呈增加趋势，增幅在 ２０３９％
１８３５８％。４）施镁显著降低了玉米幼苗的锌含量和吸收量，但对茎叶和根系的抑制程度不同。与不施镁处理相
比，茎叶锌含量降低了４０５％ ５７０９％，吸收量降低了１５４１％ ７３５５％；根系锌含量降低了７５５％ １８９９％，
吸收量降低了１１６２％ ３７４０％，不管是锌含量还是吸收量，根系的降低幅度都明显低于茎叶。这也导致锌从根
系向地上部的转运显著降低，施镁１４７ｍｇ／ｋｇ时锌的转运率还有４６６０％，施镁５１５ｍｇ／ｋｇ时只有３４５５％，仅达到
不施镁水平的６２％。５）随着施镁量的增加或土壤含镁量水平的提高，土壤有效锌含量也显著降低，降幅在１１４％
４６６％，特别是施镁５１５ｍｇ／ｋｇ，土壤交换性镁含量达到７５５２ｍｇ／ｋｇ时，土壤有效锌含量已降至０４７ｍｇ／ｋｇ，超
过了土壤缺锌临界值（ＤＴＰＡ－Ｚｎ＜０５ｍｇ／ｋｇ）。【结论】绿洲盐化潮土上的玉米缺锌问题与土壤含镁量水平密切相
关，随着施镁量的增加，玉米幼苗的生长受到抑制，株高、干重、叶片中的叶绿素含量和ＳＯＤ、ＰＯＤ、ＣＡＴ活性都显著
降低，ＭＤＡ含量显著增加。施镁抑制了玉米幼苗对锌的吸收，对茎叶的抑制程度明显高于根系，导致锌从根系向
地上部的转运率显著降低。施镁降低了土壤有效锌含量，用量达到５１５ｍｇ／ｋｇ时，土壤有效锌含量已低于缺锌临界
值。
关键词：盐化潮土；土壤交换镁；锌营养；活性氧自由基代谢；玉米幼苗
中图分类号：Ｓ１５３．６＋２１　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１００８－５０５Ｘ（２０１５）０２－０３５４－０８
ＩｎｈｉｂｉｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈＭｇｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｓｅｅｄｌｉｎｇｇｒｏｗｔｈ，
ｆｒｅｅｒａｄｉｃａｌｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｏｆｒｅａｃｔｉｖｅｏｘｙｇｅｎａｎｄｚｉｎｃ
ｎｕｔｒｉｔｉｏｎｏｆｍａｉｚｅｉｎｓａｌｉｎｅｆｌｕｖｏａｑｕｉｃｓｏｉｌｓ
ＹＡＮＧＳｉｃｕｎ，ＨＵＯＬｉｎ，ＷＡＮＧＣｈｅｎｇｂａｏ，ＪＩＡＮＧＷａｎｌｉ
（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｏｉｌ，ＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｎｄＷａｔｅｒｓａｖｉｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ＧａｎｓｕＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ／ＧａｎｓｕＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＯｂｓｅｒｖｉｎｇ
ａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＳｔａｔｉｏｎｏｆＡｇｒｏＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＡｒａｂｌｅＬａｎｄＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ】ＺｉｎｃｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙｉｓｖｅｒｙｏｆｔｅｎｈａｐｐｅｎｅｄｉｎｍａｉｚｅｉｎｓａｌｉｎｅｆｌｕｖｏａｑｕｉｃｓｏｉｌｓｉｎＨｅｘｉＯａｓｉｓ
ＡｒｅａｏｆＧａｎｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅ，ｔｈｅｈｉｇｈｓｏｉｌｍａｇｎｅｓｉｕｍｌｅｖｅｌｓｈａｖｅｂｅｅｎｒｅｇａｒｄｅｄａｓａｍａｊｏｒｃｏｎｔｒｉｂｕｔｏｒｔｏｔｈｉｓ
２期　　　 杨思存，等：绿洲盐化潮土施镁对玉米幼苗生长、活性氧自由基代谢和锌营养的影响
ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ．ＴｈｅｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｅｆｅｃｔｏｆｍａｇｎｅｓｉｕｍｔｏｚｉｎｃｉｎｓａｌｉｎｅｆｌｕｖｏａｑｕｉｃｓｏｉｌｓｉｎＨｅｘｉＯａｓｉｓＡｒｅａｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ
ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．【Ｍｅｔｈｏｄｓ】Ａｐｏｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｗｉｔｈｍａｉｚｅａｓｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅｍａｇｎｅｓｉｕｍ
ｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆ２８７３，３４９２，４１１６，４８７９ａｎｄ７５５２ｍｇ／ｋｇｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｉｒｉｇａｔｉｎｇｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｕｎｔｏｆＭｇＳＯ４
ｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅｍａｉｚｅｐｌａｎｔｓｗｅｒｅｈａｒｖｅｓｔｅｄａｔ４６ｄａｙｓ，ｔｈｅｂｉｏｍａｓｓｏｆａｂｏｖｅａｎｄｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐａｒｔｓｗｅｒｅｄｒｉｅｄａｎｄ
ｗｅｉｇｈｅｄ，ｔｈｅＺｎｃｏｎｔｅｎｔｓｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄ．Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄｌｅａｆｕｎｄｅｒｔｈｅｉｎｔｅｒｉｏｒｌｅａｆｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆ
ａｃｔｉｖｅｏｘｙｇｅｎａｎｄｓｏｍｅｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ．【Ｒｅｓｕｌｔｓ】１）ＭｏｒｅｈｉｇｈａｎｄｅｘｔｒｅｍｅｌｙｈｉｇｈｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＭｇｌｅｖｅｌｉｎ
ｓｏｉｌｉｎｈｉｂｉｔｓｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆｍａｉｚｅｓｅｅｄｌｉｎｇｓ．Ｗｈｅｎｍａｇｎｅｓｉａａｐｐｌｉｅｄｌｅｖｅｌｓｉｓ２２１ｍｇ／ｋｇ，ｉ．ｅ．ｔｈｅｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＭｇ
ｃｏｎｔｅｎｔｉｎｓｏｉｌｉｓｏｖｅｒ４８７９ｍｇ／ｋｇ，ｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆｍａｉｚｅｉｓｓｔｒｅｓｓｅｄ，ｗｈｅｎｔｈｅＭｇ２＋ａｐｐｌｉｅｄｌｅｖｅｌｉｓ５１５ｍｇ／ｋｇ，ｉ．
ｅ．ｔｈｅｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＭｇｃｏｎｔｅｎｔｉｎｓｏｉｌｉｓｏｖｅｒ７５５２ｍｇ／ｋｇ，ｔｈｅｐｌａｎｔｈｅｉｇｈｔｉｓｍａｒｋｅｄｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙ１４５％，
ｓｈｏｗｉｎｇｓｙｍｐｔｏｍｓｏｆｍａｇｎｅｓｉａｐｏｉｓｏｎａｎｄｚｉｎｃｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｓｕｃｈａｓｗｉｔｈｅｒｅｄｌｅａｆｍａｒｇｉｎｓａｎｄｐａｒｔｉａｌｗｈｉｔｅｓｔｒｉｐｅｓ
ｏｎｔｈｅｌｅａｖｅｓ（Ｐ＜００１）．２）ＷｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｏｒｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＭｇｌｅｖｅｌｓ，ｔｈｅｄｒｙｗｅｉｇｈｔｉｎｔｈｅｏｆＭｇ２＋
ａｄｄｉｔｉｏｎｍａｉｚｅａｒｅｒｅｄｕｃｅｄｂｙ１１９％－３８３％ ａｎｄ４６％－１１９％ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｉｎｓｔｅｍｗｅｉｇｈｔｉｓ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｉｎｒｏｏｔｓ．３）Ｍａｉｚｅｌｅａｆｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｃｏｎｔｅｎｔｓａｒｅｒｅｄｕｃｅｄｂｙ９４％－４５９％ ｗｉｔｈｔｈｅ
ｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅＭｇ２＋ａｄｄｉｔｉｏｎ．ＴｈｅＭｇｌｅｖｅｌｏｆ５１５ｍｇ／ｋｇｗｏｕｌｄｌｅａｄｔｏｗｉｔｈｅｒｅｄａｎｄｙｅｌｏｗｌｅａｖｅｓ．Ｔｈｅｂｌａｄｅ
ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅｄｉｓｍｕｔａｓｅ（ＳＯＤ），ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ（ＰＯＤ）ａｎｄｃａｔａｌａｓｅ（ＣＡＴ）ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓａｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄａｔｆｉｒｓｔａｎｄｔｈｅｎ
ｒｅｄｕｃｅｄｑｕｉｃｋｌｙ，ｔｈｅｐｅａｋｖａｌｕｅａｐｐｅａｒｓａｔｔｈｅｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＭｇｌｅｖｅｌｓｏｆ１４７，７４ａｎｄ１４７ｍｇ／ｋｇｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
Ｗｈｅｎｔｈｅｄｏｓｅｒｅａｃｈｅｓ５１５ｍｇ／ｋｇ，ｔｈｅｖａｌｕｅｓａｒｅｒｅｄｕｃｅｄｂｙ４９７５％，４８０６％ ａｎｄ３２２１％ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ
ｍａｌｏｎｄｉａｌｄｅｈｙｄｅ（ＭＤＡ）ｃｏｎｔｅｎｔｓａｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｌｙｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ２０３９％－１８３５８％．４）Ｔｈｅ
ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＭｇｌｅｖｅｌｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｈｉｂｉｔｔｈｅｕｐｔａｋｅｏｆＺｎ．ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅＣＫ，ｔｈｅｚｉｎｃｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎａｂｏｖｅ
ｇｒｏｕｎｄｐａｒｔｓａｒｅｒｅｄｕｃｅｄｂｙ４０５％－５７０９％，ｔｈｅｕｐｔａｋｅｒｅｄｕｃｅｄｂｙ１５４１％－７３５５％；ｔｈｅｒｏｏｔｚｉｎｃｃｏｎｔｅｎｔｓ
ａｒｅｒｅｄｕｃｅｄｂｙ７５５％－１８９９％，ａｎｄｔｈｅｕｐｔａｋｅｒｅｄｕｃｅｄｂｙ１１６２％－３７４０％．Ｔｈｅｚｉｎｃｃｏｎｔｅｎｔａｎｄａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ
ｉｎｓｔｅｍｓ／ｌｅａｖｅｓａｒｅｒｅｄｕｃｅｄｍｏｒｅｔｈａｎｉｎｒｏｏｔｓ．ＨｉｇｈｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＭｇｌｅｖｅｌｗｏｕｌｄａｌｓｏｌｅａｄｔｏｌｏｗｅｒｕｐｗａｒｄ
ｔｒａｎｓｆｅｒｏｆｚｉｎｃ．５）ＳｏｉｌａｖａｉｌａｂｌｅｚｉｎｃｃｏｎｔｅｎｔｓａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｒｅｄｕｃｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＭｇ
ｌｅｖｅｌｓ．ＷｈｅｎｔｈｅＭｇｌｅｖｅｌｒｅａｃｈｅｓ５１５ｍｇ／ｋｇ，ｉ．ｅ．ｔｈｅｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＭｇｃｏｎｔｅｎｔｉｎｓｏｉｌｉｓｏｖｅｒ７５５２ｍｇ／ｋｇ，ｔｈｅ
ａｖａｉｌａｂｌｅｚｉｎｃｃｏｎｔｅｎｔｆａｌｓｔｏ０４７ｍｇ／ｋｇ，ｗｈｉｃｈｉｓｂｅｌｏｗｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅｏｆｚｉｎｃｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ（ＤＴＰＡ－Ｚｎ＜０５
ｍｇ／ｋｇ）．【Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ】ＺｉｎｃｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｍａｉｚｅｉｎｓａｌｉｎｅｆｌｕｖｏａｑｕｉｃｓｏｉｌｉｎＨｅｘｉＯａｓｉｓＡｒｅａｉｓｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏ
ｓｏｉｌｍａｇｎｅｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔ．ＴｈｅｈｉｇｈｌｅｖｅｌｓｏｆｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＭｇｃｏｎｔｅｎｔｓｓｈｏｗｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｒｅｓｔｒａｉｎｉｎｇｅｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅ
ｍａｉｚｅｓｅｅｄｌｉｎｇｇｒｏｗｔｈａｎｄｂｉｏｍａｓｓ，ｔｈｅｌｅａｆｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅｄｉｓｍｕｔａｓｅ（ＳＯＤ），
ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ（ＰＯＤ）ａｎｄｃａｔａｌａｓｅ（ＣＡＴ）．ＯｖｅｒｈｉｇｈｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＭｇｌｅｖｅｌｓｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｚｉｎｃａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｂｙｍａｉｚｅ
ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ，ａｎｄｔｈｅｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｉｎｓｔｅｍ／ｌｅａｆｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｉｎｒｏｏｔｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈｉｎｈｉｂｉｔｅｓｔｈｅｕｐｗａｒｄ
ｔｒａｎｓｆｅｒｏｆＺｎｆｒｏｍｒｏｏｔｔｏｓｈｏｏｔ．Ｔｈｅａｖａｉｌａｂｌｅｚｉｎｃｃｏｎｔｅｎｔｉｎｓｏｉｌｗｉｌａｌｓｏｂｅｒｅｄｕｃｅｄ，ｗｈｅｎｔｈｅＭｇｌｅｖｅｌｒｅａｃｈｅｓ
５１５ｍｇ／ｋｇ，ｔｈｅａｖａｉｌａｂｌｅｚｉｎｃｃｏｎｔｅｎｔｉｓｂｅｌｏｗｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅｏｆｚｉｎｃｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｓａｌｉｎｅｆｌｕｖｏａｑｕｉｃｓｏｉｌ牷ｓｏｉｌｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅＭｇｌｅｖｅｌ牷ｚｉｎｃｎｕｔｒｉｔｉｏｎ牷ｆｒｅｅｒａｄｉｃａｌｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ牷
ｍａｉｚｅｓｅｅｄｌｉｎｇ
　　甘肃河西走廊的绿洲盐化潮土是潮土发育过程
中，由于地下水中 Ｍｇ（ＨＣＯ３）２含量过高而盐化形
成的一种镁质盐渍土，其特点是耕层土壤含有大量
可溶性镁、交换性镁和碳酸镁，盐分组成中 Ｍｇ２＋明
显高于Ｃａ２＋，ＣＯ２－３ 和 ＨＣＯ
－
３ 占阴离子总量的４０％
７０％［１－３］。近年在该地区的调查发现，施用了钙
镁磷肥、磷酸镁铵、硫酸镁等含镁肥料的土壤上，玉
米的“花白苗”现象越严重，干枯死亡率在 １０％
２０％，表现出典型缺锌症状。分析表明，该类土壤的
耕层交换性镁含量普遍在３００ｍｇ／ｋｇ左右，最高可
达２３４７ｍｇ／ｋｇ，土壤有效锌平均含量仅为 ０３４
ｍｇ／ｋｇ，而在交换性镁含量≥６００ｍｇ／ｋｇ的重度镁质
盐渍土上，有效锌含量只有０２２ｍｇ／ｋｇ，玉米植株
缺锌率达到了３７４％，即便是施入１５０ｋｇ／ｈｍ２硫酸
锌，仍不能完全解决苗期生长缓慢、全生育期花叶病
普遍发生、后期果穗发育不良和产量低的问题［４－５］。
由此我们推测，绿洲盐化潮土上高镁、高 ｐＨ的土壤
条件可能是诱发玉米缺锌的重要因素。
锌是植物的必需营养元素［６］，植物所需的锌主
要来自土壤。全世界有大范围的缺锌土壤，亚洲有
２００万公顷缺锌稻田，我国也有４０％的缺锌土壤［７］，
主要分布在北方石灰性土壤上，绿洲盐化潮土也是
５５３
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
典型区域之一［８］。石灰性土壤上一般以 ＤＴＰＡ－Ｚｎ
＜０５ｍｇ／ｋｇ、植株含锌浓度＜２０ｍｇ／ｋｇ作为土壤和
作物的缺锌临界值［９］。土壤ｐＨ值、有机质、粘粒含
量、碳酸钙、磷酸盐以及养分元素、共存的金属离子
等都会对土壤—作物系统锌营养产生影响［１０－１１］。
在ｐＨ５５ ７０范围内，土壤 ｐＨ值每增加一个单
位，石灰性土壤溶液中的锌离子浓度降低３０ ４５
倍［１２］。然而在含钠较高的碱性土壤上，随着 ｐＨ值
的升高，可能形成溶解性较好的锌酸钠，从而增加土
壤锌的有效性［１３］。镁与锌之间存在着拮抗作用，但
施镁作物缺锌主要是发生在作物上，而不是土壤
中［１４］。在镁质碱化盐渍土上，土壤盐分与有效锌呈
正相关，与作物含锌浓度呈负相关，且镁与锌在土壤
中有置换作用，在作物体内有拮抗作用［５］。为进一
步探讨锌、镁之间的关系，我们进行了盆栽试验，通
过加入不同用量硫酸镁来模拟绿洲盐化潮土不同含
镁量水平的方式，研究了施镁对玉米幼苗生长、活性
氧自由基代谢和锌营养的影响，旨在为绿洲盐化潮
土的改良利用和含镁肥料的合理使用提供科学
依据。
１　材料与方法
１１　试验材料
试验于２０１２年４月至６月在甘肃省农业科学
院玻璃温室内进行。供试土壤为轻壤质灰潮土，取
自甘肃省临泽县小屯乡白寨村麦茬地耕层（０—２０
ｃｍ），多地块取土混合后经风干、破碎、过筛（３ｍｍ）
备用。土壤基本性质为有机质 １８６ｇ／ｋｇ、全氮
１６３ｇ／ｋｇ、全磷０６７ｇ／ｋｇ、碱解氮１０２ｍｇ／ｋｇ、速效
磷４４ｍｇ／ｋｇ、速效钾２４０ｍｇ／ｋｇ、ｐＨ８５４、全盐量
２９７ｇ／ｋｇ、水溶性钙 ０３９ｇ／ｋｇ、Ｋ＋和 Ｎａ＋ ０１３
ｇ／ｋｇ、水溶性 ＨＣＯ－３ ０２ｇ／ｋｇ、Ｃｌ
－０２９ｇ／ｋｇ、ＳＯ２－４
１５９ｇ／ｋｇ、有效锌 ０８９ｍｇ／ｋｇ、交换性镁 ２８７５
ｍｇ／ｋｇ。供试镁肥为ＭｇＳＯ４·７Ｈ２Ｏ，氮肥为ＮＨ４ＮＯ３，
磷和钾肥为 ＫＨ２ＰＯ４，以上肥料均用化学纯试剂。
供试玉米品种选用武科２号，为河西绿洲灌区广泛
种植且对缺锌比较敏感的品种。
１２　试验设计
试验采用盆栽方法，供试盆钵为塑料盆，高３０
ｃｍ、直径２０ｃｍ，将土壤和肥料均匀混合后装盆，每
盆装风干土５ｋｇ。以硫酸镁为镁源，设加入镁（Ｍｇ）
０、７４、１４７、２２１、５１５ｍｇ／ｋｇ５个水平，混合后，土壤交
换性Ｍｇ含量分别为２８７３、３４９２、４１１６、４８７９和
７５５２ｍｇ／ｋｇ，依次代表绿洲盐化潮土含镁量低、较
低、中等、较高、极高５种类型。除试验设计镁用量
外，每个处理施 Ｎ１００ｍｇ／ｋｇ、Ｐ５０ｍｇ／ｋｇ和 Ｋ６３
ｍｇ／ｋｇ。所施肥料均以溶液形式施入，充分与土壤
混匀后灌水至饱和，平衡１天后播种。玉米经催芽
于４月２０日播种，每盆８粒，７ｄ后定苗，每盆５株。
玉米生长期间浇灌去离子水，用重量法控制水分供
应。各处理均重复６次。玉米生长到６叶期时（４５
ｄ）收获，测定株高后，其中３次重复采集心叶下第
二个叶片鲜样用于测定叶绿素含量，超氧化物歧化
酶（ＳＯＤ）、过氧化物酶（ＰＯＤ）、过氧化氢酶（ＣＡＴ）
活性和丙二醛（ＭＤＡ）含量。另外３次重复分为地
上部茎叶和地下部根系两部分收获，洗净后先在
９０℃下杀青３０ｍｉｎ，再在６０℃下烘干至恒重，分别
称重后用不锈钢粉碎机粉碎，过０２５ｍｍ筛备用。
同时采集土壤样品，自然风干、磨碎后过 １ｍｍ筛
备用。
１３　测定项目与方法
土壤基本理化性状采用常规分析方法测定［１５］。
土壤有机质用重铬酸钾外加热容量法；全氮用半微
量凯氏定氮法；全磷用钼锑抗比色法；碱解氮用碱解
扩散法；速效磷用 Ｏｌｓｅｎ法；速效钾用火焰光度法；
ｐＨ值用酸度计测定；全盐量用５∶１水土比浸提—
烘干残渣称量法；水溶性钙、镁用 ＥＤＴＡ络合滴定
法，钾、钠用火焰光度法；ＨＣＯ－３ 用双指示剂滴定法；
Ｃｌ－用硝酸银滴定法；ＳＯ２－４ 用 ＥＤＴＡ间接络合滴定
法。ＤＴＰＡ－Ｚｎ以水土比为２∶１浸提（ｐＨ７３），植
株样品Ｚｎ湿灰化法（浓ＨＮＯ３∶ＨＣｌＯ４＝３∶１）消解，
用原子吸收分光光度计（ＡＡ３２０ＣＲＴ）测定［１５］。
叶片叶绿素含量测定采用丙酮浸提分光光度
法，超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）活性测定采用氮蓝四唑
（ＮＢＴ）法，过氧化物酶（ＰＯＤ）活性测定采用愈创木
酚法，过氧化氢酶（ＣＡＴ）活性测定采用高锰酸钾滴
定法，丙二醛（ＭＤＡ）含量测定采用硫代巴比妥酸
法，具体方法参照文献［１６］。
１４　统计分析
采用Ｅｘｃｅｌ２００３和ＳＡＳ９０软件对数据进行统
计分析，ＬＳＤ法检验差异显著性。
２　结果与分析
２１　施镁对玉米幼苗生长的影响
绿洲盐化潮土施镁对玉米生长有不良影响，当
施镁 ２２ｌｍｇ／ｋｇ，土壤交换性镁含量达到 ４８７９
ｍｇ／ｋｇ时，玉米植株矮小、根长变短、根数减少，显示
玉米的生长已受到胁迫；施镁５１５ｍｇ／ｋｇ，土壤交换
６５３
２期　　　 杨思存，等：绿洲盐化潮土施镁对玉米幼苗生长、活性氧自由基代谢和锌营养的影响
性镁含量达到７５５２ｍｇ／ｋｇ时，胁迫作用进一步加
强，玉米叶缘焦枯、植株枯黄，表现出明显的镁中毒
症状，个别植株叶片出现白色条纹，表现出典型缺锌
症状。从收获时的玉米株高来看（表１），随着施镁
量的增大或土壤交换性镁含量的提高，玉米株高有
明显降低的趋势。施镁７４ １４７ｍｇ／ｋｇ，土壤交换
性镁含量为３４９２ ４１１６ｍｇ／ｋｇ，相当于中等偏低
土壤含镁量水平时，玉米株高只比不施镁处理降低
了 １６ ４６个百分点，差异不显著；施镁 ２２１
ｍｇ／ｋｇ，土壤交换性镁含量达到４８７９ｍｇ／ｋｇ，相当
于较高土壤含镁量水平时，玉米株高显著降低了
８９个百分点；施镁量达到５１５ｍｇ／ｋｇ，土壤交换性
镁含量达到７５５２ｍｇ／ｋｇ，相当于极高土壤含镁量
水平时，玉米株高降低了１４５个百分点，差异达到
极显著水平。玉米地上部干重的降低趋势与株高基
本一致，在施镁量为７４ｍｇ／ｋｇ时显著降低１１９％，
施镁量为２２１ｍｇ／ｋｇ时显著降低２５９％，但土壤含
镁量较低、中等、较高三个水平之间的差异不显著；
施镁量达到５１５ｍｇ／ｋｇ时，降低的幅度进一步增加，
高达３８３％。玉米地下部干重也随施镁量的增加
或土壤含镁量水平的提高而降低，但降低的幅度较
小，只有４６％ ２３０％。根冠比是植物自身调节
地上部与地下部干物质分配的一种能力，以保证某
一部分优先生长，为后期的生长发育打基础。从不
同施镁处理的的根冠比来看，随施镁量的增加或土
壤含镁量水平的提高，玉米的根冠比呈增加趋势，之
所以出现这种地上、地下增加不同步的情况，一方面
可能是玉米地上部和地下部对镁胁迫的耐受程度不
同，另一方面可能是高镁抑制了营养元素从地下部
向地上部的转移。
表１　不同施镁水平玉米株高和干物质产量
Ｔａｂｌｅ１　ＰｌａｎｔｈｅｉｇｈｔａｎｄｄｒｙｂｉｏｍａｓｓｏｆｍａｉｚｅｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔＭｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
施镁量 （ｍｇ／ｋｇ）
Ｍｇｉｎｐｕｔ
株高 Ｐｌａｎｔｈｅｉｇｈｔ
（ｃｍ） （％）
干重 （ｇ／ｐｌａｎｔ）Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔ
地上部 Ｓｈｏｏｔ 地下部 Ｒｏｏｔ
根冠比
Ｒａｔｉｏｏｆｒｏｏｔ／ｓｈｏｏｔ
０ ５０５ａ １０００ ４３６ａ １２２ａ ０２８０ｃ
７４ ４９７ａ ９８４ ３８４ｂ １１６ａｂ ０３０３ｂｃ
１４７ ４８２ａ ９５４ ３５８ｂ １１０ｂｃ ０３０７ｂｃ
２２１ ４６０ｂ ９１１ ３２３ｂ １０４ｃ ０３２１ａｂ
５１５ ４３２ｃ ８５５ ２６９ｃ ０９４ｄ ０３５１ａ
　　注（Ｎｏｔｅ）：同列数据后不同字母表示处理间差异达５％显著水平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｍｏｎｇ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅ１．
２２　施镁对玉米叶片叶绿素含量和活性氧自由基
代谢的影响
２２１叶绿素含量　随着施镁量的增加或土壤含镁
量水平的提高，玉米叶片叶绿素含量显著下降
（图１）。与不施镁处理相比，施镁７４、１４７、２２１、５１５
ｍｇ／ｋｇ处理的叶绿素含量分别降低了 ９４％、
２１６％、２５４％和 ４５９％，特别是在土壤施镁量达
到５１５ｍｇ／ｋｇ时，叶绿素含量几乎降低了一半，导致
玉米叶片枯黄，出现明显的镁中毒现象和典型缺锌
症状。
２２２活性氧自由基代谢　随着施镁量的增加或土
壤含镁量水平的提高，玉米幼苗叶片中 ＳＯＤ、ＰＯＤ、
ＣＡＴ活性的变化趋势基本一致，三者都是先升高再
迅速降低（表２）。ＳＯＤ和 ＣＡＴ活性的峰值均出现
在施镁量１４７ｍｇ／ｋｇ，施镁７４、１４７ｍｇ／ｋｇ处理分别
图１　不同施镁量玉米幼苗叶绿素含量
Ｆｉｇ．１　Ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｙｌｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｍａｉｚｅｓｅｅｎｄｌｉｎｇ
ｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔＭｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔ
［注（Ｎｏｔｅ）：方柱上不同字母表示处理间差异达 ５％显著水平
Ｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓａｂｏｖｅｔｈｅｂａｒｓｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｍｏｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ
５％ ｌｅｖｅｌ．］
７５３
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
比不施镁处理增加 ９９３％、１３５４％和 １３０６％、
２３３１％，施镁２２１、５１５ｍｇ／ｋｇ处理分别比不施镁处
理降低 １９２４％、４９７５％和 ０５１％、３２２１％；ＰＯＤ
活性的峰值出现在施镁量７４ｍｇ／ｋｇ，但与不施镁处
理差异不显著；施镁２２１、５１５ｍｇ／ｋｇ处理分别比不
施镁处理降低了２０９３％和４８０６％。这说明在适
量施镁范围内，３种保护酶能起到协同作用，提高保
护酶活性，减轻活性氧自由基对膜脂的毒害，从而起
到保护植物的作用；但当施镁量或土壤含镁量超出
正常范围后，就会对保护酶活性造成伤害。
丙二醛（ＭＤＡ）是自由基对细胞膜脂进行过氧
化伤害的最终产物之一，其含量变化可代表细胞的
脂质过氧化水平和生物膜损伤程度的大小，是判断
膜脂过氧化作用的一个重要指标［１７］。由表２可以
看出，随着施镁量的增加或土壤含镁量水平的提高，
玉米幼苗叶片中 ＭＤＡ含量始终呈增加趋势。与不
施镁处理相比，施镁７４、１４７、２２１、５１５ｍｇ／ｋｇ处理分
别增加了２０３９％、６６７４％、１０２７１％和１８３５８％。
说明高镁胁迫能增强脂质过氧化作用，造成 ＭＤＡ
在玉米叶片中大量积累。
表２　不同施镁量玉米幼苗ＳＯＤ、ＰＯＤ、ＣＡＴ活性和ＭＤＡ含量
Ｔａｂｌｅ２　ＳＯＤ，ＰＯＤａｎｄＣＡＴａｃｔｉｖｉｔｉｅｓａｎｄＭＤＡｃｏｎｔｅｎｔｉｎｍａｉｚｅｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔＭｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
施镁量 （ｍｇ／ｋｇ）
Ｍｇｉｎｐｕｔ
ＳＯＤ
［Ｕ／（ｇ·ｍｉｎ），ＦＷ］
ＰＯＤ
［△ＯＤ４７０／（ｍｇ·ｍｉｎ）］
ＣＡＴ
［ｍｇ／（ｇ·ｍｉｎ）］
ＭＤＡ
（ｎｍｏｌ／ｇ，ＦＷ）
０ ３２１２ｂ １２９ａ ２１５８ｃ １４３７ｅ
７４ ３５３１ａ １３４ａ ２４８３ｂ １７３０ｄ
１４７ ３６４７ａ １２９ａ ２６６１ａ ２３９６ｃ
２２１ ２５９４ｃ １０２ｂ ２１４７ｃ ２９１３ｂ
５１５ １６１４ｄ ０６７ｃ １４６３ｄ ４０７５ａ
　　注（Ｎｏｔｅ）：同列数据后不同字母表示处理间差异达５％显著水平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｍｏｎｇ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅ１．
２３施镁对玉米锌含量的影响
２３１土壤及玉米的锌含量　施镁显著降低了玉米
幼苗的Ｚｎ含量（表３），与不施镁相比，茎叶的Ｚｎ含
量 分 别 降 低 了 ４０５％、３４８０％、４４５９％ 和
５７０９％，根系的 Ｚｎ含量分别降低了 ７５５％、
１４９０％、１６８２％和 １８９９％。可以看出，根系 Ｚｎ
含量的降低幅度明显低于茎叶，之所以出现这种差
异，一方面与茎叶和根系对锌吸收能力的不同有关；
另一方面也可能与锌的转运受阻有关。
从表３还可以看出，在不施镁的情况下，土壤有
效Ｚｎ含量也只有０８８ｍｇ／ｋｇ，处于潜在缺锌范围
（ＤＴＰＡ－Ｚｎ在０５ １０ｍｇ／ｋｇ）；随着施镁量的增
加或土壤含镁量水平的提高，土壤有效Ｚｎ含量显著
降低。施镁 １４７ｍｇ／ｋｇ，土壤交换性镁含量达到
４１１６ｍｇ／ｋｇ时，土壤有效 Ｚｎ含量降至 ０７２
ｍｇ／ｋｇ，比不施镁对照降低１７９％；施镁２２１ｍｇ／ｋｇ，
土壤交换性镁含量达到４８７９ｍｇ／ｋｇ时，土壤有效
Ｚｎ含量降至 ０６４ｍｇ／ｋｇ，比不施镁对照降低
２７０％；施镁 ５１５ｍｇ／ｋｇ，土壤交换性镁含量达到
７５５２ｍｇ／ｋｇ时，土壤有效Ｚｎ含量降至０４７ｍｇ／ｋｇ，
比不施镁对照降低４６６％，而且超过了土壤缺锌临
界值（ＤＴＰＡ－Ｚｎ＜０５ｍｇ／ｋｇ）。
表３　不同施镁量下玉米幼苗及土壤有效锌含量
Ｔａｂｌｅ３　Ｚｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｍａｉｚｅａｎｄｓｏｉｌ
ａｖａｉｌａｂｌｅＺｎｃｏｎｔｅｎｔｓｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
施镁量
Ｍｇｉｎｐｕｔ
（ｍｇ／ｋｇ）
植株 Ｐｌａｎｔ（μｇ／ｇ）
茎叶
Ｓｈｏｏｔ
根系
Ｒｏｏｔ
土壤有效锌
Ｓｏｉｌａｖａｉｌ．Ｚｎ
（ｍｇ／ｋｇ）
０ ２９６ａ ８４４ａ ０８８ａ
７４ ２８４ｂ ７８４ｂ ０７８ｂ
１４７ １９３ｃ ７２２ｃ ０７２ｃ
２２１ １６４ｄ ７０５ｃｄ ０６４ｄ
５１５ １２７ｅ ６８７ｄ ０４７ｅ
　　注（Ｎｏｔｅ）：同列数据后不同字母表示处理间差异达５％显著水
平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｍｏｎｇ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅ１．
２３２玉米的锌吸收量　与Ｚｎ含量相似，施镁也显
著降低了玉米幼苗的Ｚｎ吸收量（表４），与不施镁相
比，茎叶的 Ｚｎ吸收量分别降低了 １５４１％、
４６４５％、５８８９％和 ７３５５％，根系的 Ｚｎ吸收量分
别降低了１１６２％、２３３５％、２９１６％和３７４０％，植
株总体 Ｚｎ吸收量分别降低了 １３７３％、３６１８％、
４５６７％和５７４８％。可以看出，根系吸收量的降低
幅度明显低于茎叶，说明施镁虽然抑制了Ｚｎ的吸收
量，但对茎叶和根系的抑制程度不同，仍有一部分Ｚｎ
８５３
２期　　　 杨思存，等：绿洲盐化潮土施镁对玉米幼苗生长、活性氧自由基代谢和锌营养的影响
表４　不同处理玉米幼苗锌的吸收量（μｇ／ｐｌａｎｔ）
Ｔａｂｌｅ４　Ｚｎｕｐｔａｋｅｓｂｙｍａｉｚｅｐｌａｎｔｓｃｏｎｔｅｎｔｓ
ｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
施镁量（ｍｇ／ｋｇ）
Ｍｇｉｎｐｕｔ
茎叶
Ｓｈｏｏｔ
根系
Ｒｏｏｔ
总量
Ｔｏｔａｌ
０ １２８９３ａ １０３２１ａ ２３２１４ａ
７４ １０９０６ｂ ９１２２ｂ ２００２８ｂ
１４７ ６９０４ｃ ７９１１ｃ １４８１５ｃ
２２１ ５３００ｄ ７３１２ｃｄ １２６１２ｄ
５１５ ３４１０ｅ ６４６１ｄ ９８７１ｅ
　　注（Ｎｏｔｅ）：同列数据后不同字母表示处理间差异达５％显著水
平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｍｏｎｇ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅ１．
累积到了根系而没有向地上部转运。
２３３Ｚｎ从根系向地上部的转运　Ｒｅｎｇｅｌ等［１８］将
养分的转运率定义为植株地上部养分的吸收量与整
株吸收量的比值。在本研究中，我们对不同施镁条
件下玉米幼苗的 Ｚｎ转运情况进行了分析。从图２
可以看出，随着施镁量的增加或土壤交换态镁含量
的提高，Ｚｎ从根系向地上部的转运显著降低，施镁
１４７ｍｇ／ｋｇ，土壤交换性镁含量为４１１６ｍｇ／ｋｇ时，
Ｚｎ的转运率还有４６６０％，施镁５１５ｍｇ／ｋｇ，土壤交
换性镁含量为７５５２ｍｇ／ｋｇ时只有３４５５％，仅达到
不施镁水平的６２％，表明施镁或高土壤交换性镁对
地上部茎叶的抑制作用较根系更为明显（表１），导
致根系累积了更多的锌的缘故；对 Ｚｎ含量和 Ｚｎ吸
收量的分析也有相同的结论（表３、表４）。
图２　施镁对玉米幼苗锌转运的影响
Ｆｉｇ．２　ＥｆｅｃｔｓｏｆＭｇａｐｐｌｉｅｄｉｎｓｏｉｌｏｎＺｎ
ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｄｔｏｓｈｏｏｔｓｏｆｍａｉｚｅｐｌａｎｔｓ
３　讨论
３１　高镁土壤对作物生长发育的影响
镁是作物生长发育不可缺少的营养元素，它不
仅是叶绿素的重要组分，还是许多酶的活化剂［１９］。
所以当环境缺镁或供镁不足时必然会影响植物的
碳、氮代谢，影响植物的生长发育［２０］。环境中镁浓
度过高不仅会对植物产生单盐毒害，也会与 Ｋ＋、
Ｃａ２＋、Ｚｎ２＋、Ｍｎ２＋、Ｃｕ２＋、Ｆｅ２＋等离子产生拮抗作用，
引起营养元素的匮乏［２１－２２］。本研究表明，随施镁量
增加，玉米株高和干重显著降低，施镁量达到 ５１５
ｍｇ／ｋｇ时，玉米植株已表现出明显的镁中毒症状和
缺锌症状，这与Ｎａｒｗａｌ和Ｃｈｉｔｒａｌｅｋｈａ等［２１－２２］的研究
结果是一致的。镁对维持叶绿体结构有重要作用，
但也需要合适的浓度，Ｐｏｒｔｉｓ［２３］认为类囊体中合适
的镁浓度约为２ｍｍｏｌ／Ｌ，基质中合适的镁浓度约为
３ ５ｍｍｏｌ／Ｌ，超过这个浓度都会使叶绿体结构受
到破坏，基粒数下降、被膜损伤、类囊体数目降低。
本研究中随着施镁量的增加，玉米叶片叶绿素含量
显著下降，施镁量达到５１５ｍｇ／ｋｇ时降低了４５９％，
导致玉米叶片枯黄，这也是镁浓度过高导致叶绿体
结构受到损伤的具体表现。对于作物的正常生理代
谢而言，营养物质的缺乏和过剩都是逆境的表现，也
都会引起细胞酶活性的变化［２４］。汪洪和褚天锋［２５］
的研究表明，缺镁菜豆叶片中的 ＭＤＡ含量升高，真
叶中的ＳＯＤ、ＰＯＤ、ＣＡＴ活性高于正常植株。本研究
中随着施镁量的增加，玉米幼嫩叶片 ＭＤＡ含量始
终呈增加趋势，ＳＯＤ、ＰＯＤ、ＣＡＴ活性都是先升高再
迅速降低。虽然一个是在缺镁条件下，一个是在镁
过量条件下，但两个研究结果基本是一致的，这是因
为对于作物的正常生理代谢来说都是逆境，其作用
都是导致活性氧过多，诱导了清除系统活性的提高
和发生膜脂过氧化作用。
３２　高镁环境对土壤Ｚｎ有效性的影响
影响土壤有效锌含量的因素很多［１０－１１］，如土壤
ｐＨ值、碳酸钙含量、盐分含量和元素的交互作用等。
甘肃河西走廊的绿洲盐化潮土是典型的石灰性土
壤，土壤 ｐＨ值大多在 ８５以上，有时甚至高达
１００，土壤有效锌含量较低也是必然。本试验条件
下，土壤中的Ｃａ２＋含量并不高，田间调查、取样分析
化验、盆栽试验结果仍然显示随着施镁量的增加，土
壤有效锌含量都显著降低，这说明Ｍｇ２＋至少有着与
Ｃａ２＋相同的作用，对水溶性锌有很强的亲和力，通
过吸附降低了土壤锌的有效性［２６］。芦满济等［５］的
研究结果表明土壤盐分与土壤有效锌含量之间呈正
相关，Ｓｈｕｌａ等［１４］却认为施镁作物缺锌主要是发生
在作物上而不是在土壤中。本研究中随着施镁量的
增加，土壤盐分含量是增加的，土壤有效锌含量也是
９５３
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
降低的，但土壤盐度的形成毕竟是多种阳离子和阴
离子共同作用的结果，单纯的盐分含量与有效锌含
量之间是否有必然的关系，还有待更进一步地深入
研究。关于土壤中锌与镁之间关系的研究报道并不
多，刘铮等［２７］认为在土壤晶格上，Ｍｇ２＋和 ＯＨ－间的
结合力比较弱，晶格很容易被破坏而使 Ｍｇ２＋露出，
Ｚｎ２＋和Ｍｇ２＋的离子半径又非常接近，很容易与土壤
晶格中的Ｍｇ２＋发生同晶置换作用，从而降低土壤有
效Ｚｎ含量。也有学者［２８］认为，石灰性土壤中存在
着大量的游离态 ＣＯ２－３ 和 ＨＣＯ
－
３，一部分 Ｚｎ
２＋会通
过化学沉淀或吸附的方式与其结合，造成有效Ｚｎ含
量的降低。但在本研究中，施入的是 ＭｇＳＯ４·
７Ｈ２Ｏ，各处理土壤中的 ＣＯ
２－
３ 和 ＨＣＯ
－
３ 含量是相同
的，其他土壤条件也是相同的，因此有理由相信造成
土壤有效Ｚｎ含量降低的主要原因还是高镁的土壤
环境，而不是ＣＯ２－３ 和ＨＣＯ
－
３。
３３　高镁环境对Ｚｎ吸收转运的影响
锌在植物体内以自由离子状态存在或与各种低
分子化合物配合，其吸收和转运受多种因素制约，其
中供锌水平和离子间的交互作用是植物营养学家研
究较多的问题。大量研究结果表明，缺锌条件下作
物体内锌浓度显著下降，施锌能大幅度提高作物体
内锌含量和累积量［２９－３１］。本研究是在潜在缺锌的
石灰性土壤上进行，有效锌含量（ＤＴＰＡ－Ｚｎ）只有
０８９ｍｇ／ｋｇ，土壤供锌水平很低，因此不同处理玉米
体内锌含量和吸收量都很低。芦满济［５］等认为镁
与锌之间存在拮抗作用，Ｚｎ的生物毒性试验也证明
Ｍｇ２＋可以减少Ｚｎ的毒害作用［３２］，本研究中随着施
镁量的增加，土壤和作物根际Ｍｇ２＋含量都大幅度增
加，充足的 Ｍｇ２＋充分满足了作物对镁素营养的需
求，但对于玉米幼苗的锌营养来说，其作用是相反
的，高浓度的 Ｍｇ２＋有可能在质外体交换位点上与
Ｚｎ２＋产生竞争［３３］，从而造成玉米茎叶和根系中的锌
含量、锌吸收量都显著降低，这与上述研究者的结论
是一致的。另外，本研究中施镁２２１ｍｇ／ｋｇ时，玉米
茎叶含锌量为１６４μｇ／ｇ，已表现出缺锌胁迫；施镁
５１５ｍｇ／ｋｇ时，茎叶含锌量只有１２７μｇ／ｇ，表现出
缺锌症状，这与大多数研究者所认同的作物潜在性
缺锌和缺锌临界值（茎叶含锌量 ＜２０ｍｇ／ｋｇ和 １５
ｍｇ／ｋｇ）是一致的［１３］。本研究中随着施镁量的增
加，Ｚｎ从根系向地上部的转运显著降低，这一方面
与施镁对茎叶和根系的抑制程度不同有关（表１），
另一方面也可能与环境中大量存在的 Ｍｇ２＋离子抢
先占据了转运蛋白上的有利位置，导致根系吸收的
锌不能向地上部运输有关［３４］。
４　结论
１）绿洲盐化潮土上的玉米缺锌问题与土壤含
镁量水平密切相关，随着施镁量的增加，玉米幼苗的
生长受到抑制，达到５１５ｍｇ／ｋｇ时表现出明显的镁
中毒症状和典型缺锌症状，株高、干重、叶片中的叶
绿素含量和 ＳＯＤ、ＰＯＤ、ＣＡＴ活性都显著降低，ＭＤＡ
含量显著增加。
２）施镁抑制了玉米幼苗对锌的吸收，但对茎叶
的抑制程度明显高于根系，导致玉米根系的锌含量
和吸收量都普遍高于茎叶，锌从根系向地上部的转
运率显著降低，施镁５１５ｍｇ／ｋｇ时只有３４５５％，仅
达到不施镁水平的６２％。
３）施镁降低了土壤有效锌含量，用量达到５１５
ｍｇ／ｋｇ时，土壤有效锌含量已降至０４７ｍｇ／ｋｇ，超过
了土壤缺锌临界值（ＤＴＰＡ－Ｚｎ＜０５ｍｇ／ｋｇ）。
参 考 文 献：
［１］　李加宏，俞仁培．镁质盐渍土危害作物生长机理的初步研究
［Ｊ］．土壤通报，１９９７，２８（６）：２４６－２４７
ＬｉＪＨ，ＹｕＲＰ．ＴｈｅｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｓｔｕｄｙｏｎＭｇｓａｌｉｎｅｓｏｉｌｔｏａｇａｉｎｓｔ
ｔｈｅｇｒｏｗｔｈｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆｃｒｏｐｓ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｉｌ
Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９７，２８（６）：２４６－２４７
［２］　田兆顺，董汉章．河西走廊镁质碱化盐渍土的初步研究［Ｊ］．
土壤，１９７７，２３３－２４０
ＴｉａｎＺＳ，ＤｏｎｇＨＺ．ＴｈｅｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｓｔｕｄｙｏｎＭｇａｌｋａｌｉｚａｔｉｏｎ
ｓａｌｉｎｅｓｏｉｌｏｆＨｅｘｉＣｏｒｉｄｏｒ［Ｊ］．Ｓｏｉｌｓ，１９７７，２３３－２４０
［３］　刘向来．镁质碱化土的改良［Ｊ］．土壤通报，１９８５，１６（２）：６２
－６３
ＬｉｕＸＬ．ＲｅｃｌａｍａｔｉｏｎｆｏｒＭｇａｌｋａｌｉｚａｔｉｏｎｓｏｉｌ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌ
ｏｆＳｏｉｌＳｃｉｅｎｃｅ，１９８５，１６（２）：６２－６３
［４］　芦满济，祁国元，杨思存，等．绿洲盐化潮土的锌肥效应及适
宜用量［Ｊ］．西北农业学报，１９９９，８（１）：６９－７３
ＬｕＭＪ，ＱｉＧＹ，ＹａｎｇＳＣｅｔａｌ．Ｔｈｅｅｆｅｃｔｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｚｉｎｃａｎｄ
ｉｔ’ｓｏｐｔｉｍｕｍｒａｔｅｏｎｍａｉｚｅｉｎｓａｌｉｎｅｆＩｕｖｏａｑｕｉｃｓｏｉｌｏｆＨｅｘｉｏａｓｉｓ
ａｒｅａ［Ｊ］．ＡｃｔａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｅＢｏｒｅａｌｉＯｃｃｉｄｅｎｔａｌｉｓＳｉｎｉｃａ，１９９９．８
（１）：６９－７３
［５］　芦满济，祁国元，杨思存．土壤盐分对土壤植物锌营养和施锌
效果的影响［Ａ］．李生秀．土壤—植物营养研究文集［Ｃ］．陕
西科学技术出版社，１９９９．７４６－５２
ＬｕＭＪ，ＱｉＧＹ，ＹａｎｇＳＣ．ＥｆｅｃｔｓｏｆｓｏｉｌｓａｌｔａｎｄＺｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｏｎＺｎｎｕｔｒｉｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌａｎｄｐｌａｎｔ［Ａ］．ＬｉＳＸ．Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｆ
ｐｌａｎｔａｎｄｓｏｉｌ［Ｃ］．ＳｈａａｎｘｉＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＰｒｅｓｓ，
１９９９７４６－７５２
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大学出版社，２００３．６９－７３
ＬｕＪＬ．Ｐｌａｎｔｎｕｔｒｉｔｉｏｎ（Ⅰ）（２ｒｄＥｄ）［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ
ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓ，２００３．６９－７３
［７］　ＨａｊｉｂｏｌａｎｄＲ，ＹａｎｇＸＥ，Ｒｏｍｈｅｌｄ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｂｉｃａｒｂｏｎａｔｅａｎｄ
ｈｉｇｈｐＨｏｎｇｒｏｗｔｈｏｆＺｎｅｆｉｃｉｅｎｔａｎｄＺｎｉｎｅｆｉｃｉｅｎｔｇｅｎｏｔｙｐｅｓｏｆ
０６３
２期　　　 杨思存，等：绿洲盐化潮土施镁对玉米幼苗生长、活性氧自由基代谢和锌营养的影响
ｒｉｃｅ，ｗｈｅａｔａｎｄｒｙｅ［Ｊ］．ＰｌａｎｔａｎｄＳｏｉｌ，２００３，２５０：３４９－３５７
［８］　刘铮．我国土壤中锌含量的分布规律［Ｊ］．中国农业科学，
１９９４，２７（１）：３０－３７
ＬｉｕＺ．Ｒｅｇｕｌａｒｉｔｉｅｓｏｆｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｚｉｎｃｉｎｓｏｉｌｓｏｆ
Ｃｈｉｎａ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｔｉａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａＳｉｎｉｃａ，１９９４，２７（１）：３０－３７
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