全 文 ：中国生态农业学报 2011年 5月 第 19卷 第 3期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, May 2011, 19(3): 728−730


* 国家自然科学基金面上项目(30871483)资助
** 通讯作者: 张永清(1964~), 教授, 硕士生导师, 主要从事土壤及植物生理生态方面的教学与研究工作。E-mail: yqzhang208@163.com
王璐(1985~), 女, 硕士研究生, 主要从事植物生理生态方面的研究工作。E-mail: wanglu__520@163.com
收稿日期: 2010-09-10 接受日期: 2010-12-14
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2011.00728
不同黍稷品种对生土栽培的生物学响应*
王 璐1 张永清1,2** 李 鹏1 冯晓敏1 闫江艳1
(1. 山西师范大学生命科学学院 临汾 041004; 2. 山西师范大学城市与环境科学学院 临汾 041004)
中图分类号: S516 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2011)03-0728-03
Biological response of different broomcorn millet cultivars to immature soil
WANG Lu1, ZHANG Yong-Qing1,2, LI Peng1, FENG Xiao-Min1, YAN Jiang-Yan1
(1. College of Life Science, Shanxi Normal University, Linfen 041004, China; 2. College of Urban and Environmental Science,
Shanxi Normal University, Linfen 041004, China)
(Received Sep. 10, 2010; accepted Dec. 14, 2010)
黄土高原是我国农牧业的重要基地, 也是目前
我国农业生产的主要中、低产地区。填沟平地、变坡
地为梯田是黄土高原沟壑区实现农业可持续发展的
根本途径。然而, 在平田整地的过程中, 会不同程度
地破坏到土壤耕作层而使养分极贫瘠的生土暴露于
地表, 成为直接种植作物的土壤[1−4]。在这种情况下,
增施有机肥及各种化肥, 尽快培肥耕作土壤是保障
稳产的途径之一。另外, 选择在土壤肥力低下的环境
中仍能保持稳产的作物及其品种[5], 也是可取的重要
途径, 不但有利于粮食问题的解决, 还可以避免过多
施肥造成的浪费和污染, 值得进一步关注。
黍稷(Panicum miliaceum)属禾本科(Gramineae)
黍属(Panicum), 是北方旱作农业区的重要杂粮作物,
具有耐旱、耐瘠、耐盐碱性强, 适应范围较广, 成熟
早等特点, 因而是干旱半干旱地区比较稳产的粮食
作物[6−8]。黍稷作为一种耐胁迫性极强的特殊作物已
被很多学者所关注, 研究范围多集中在其种质资源
利用[9−12]、营养价值分析[13−15]和抗旱基因[16]等方面。
关于不同黍稷品种对营养胁迫的响应方面的报道尚
少。为此, 本试验选取不同黍稷品种为材料, 采用生
土栽培的方式研究了黍稷对营养胁迫的响应, 旨在
为耐瘠薄黍稷品种的选育及当地农业生产实践提供
理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料与设计
试验于2008~2009年在山西师范大学生命科学学
院试验农场内进行。试验采用25 cm×30 cm (d×h) 聚乙
烯塑料桶进行盆栽试验, 每桶装土17 kg。供试黍稷品
种为“韩府红燃”、“五台糜”、“一点红”、“5272黄糜子”
和“5283黄糜子”等5个品种, 均由山西省农业科学院
品种资源研究所提供。供试土壤取自距地表3 m 以下
的生土, 其养分含量为: 全氮101 mg·kg−1, 速效磷3.4
mg·kg−1 , 速效钾92.05 mg·kg−1。试验实施时, 选取饱
满、均匀的种子, 用去离子水冲洗并浸泡12 h后, 于6
月23日播种, 每盆留苗15株, 每品种重复6次。9月15
日取植株样, 每个品种3次重复, 冲洗干净, 进行生理
指标测定。由于未及时防范鸟害, 当年未取得产量结
果, 2009年补充试验, 于9月30日测定产量。
1.2 测试指标与方法
根系 SOD 活性采用核黄素法 [17−18]测定 , 以抑
制 50%NBT 反应为 1 个酶活性单位 ; POD 活性采
用愈创木酚显色法 [17−18]测定 , 以每分钟内 A470
变化 0.01 为 1 个酶活性单位 ; 可溶性糖含量的测
定采用蒽酮比色法 [19], 通过生成物颜色进行比色
测定糖含量 ; 脯氨酸含量的测定采用茚三酮显色
第 3期 王 璐等: 不同黍稷品种对生土栽培的生物学响应 729


法 [17], 通过测定吸光值 , 在脯氨酸标准曲线上查
找浓度 , 最终计算脯氨酸含量 ; 丙二醛 (MDA)含
量测定采用硫代巴比妥酸法 [17], 通过公式 MDA
浓度(μmol·L−1)=6.45(A532−A600)−0.56A450 求得浓度 ,
最终计算含量。
茎叶和根的干重采用烘干法测定, 将材料 105 ℃
杀青后 70 ℃烘干至恒重; 经济产量的测定是在收获
后将籽粒全部从植株上剥出后称重; 生物产量为茎
叶干重、根干重和经济产量之和。
试验数据采用SAS数据分析软件分析并进行多
重比较。
2 结果与分析
2.1 生土栽培下不同黍稷品种根系的生理特征
SOD 和 POD 均为细胞膜脂过氧化作用中氧自
由基清除酶系统中的关键酶, 对延缓作物生长后期
的衰老具有重要作用。由表 1 可以看出, 在生土栽
培条件下, “一点红”根系 SOD 活性最高, 与其他 4
个品种的差异达到极显著水平 ; “5272 黄糜子”和
“5283黄糜子”根系 SOD活性处于最低水平。5品种
中, “5272 黄糜子”根系 POD 活性处于最低水平, 极
显著低于其他 4个品种, “一点红”和“韩府红燃”根系
POD 活性较高。表明在生土条件下(即养分胁迫环
境), “一点红”和“韩府红燃”对胁迫造成的自由基毒
害抵御能力强 , 表现出对贫瘠土壤较强的适应性 ;
而“5272黄糜子”则对贫瘠土壤较敏感。
可溶性糖是植物体内重要的渗透调节物质, 是
衡量作物抗逆性的指标之一。从表 1可以看出, “韩
府红燃”和“一点红”根系中可溶性糖含量极显著高
于其他 3 个品种, 而可溶性糖含量的高低与植物的
抗逆性密切相关, 说明“韩府红燃”和“一点红”可能
对营养贫瘠等胁迫有更强的适应性。
当植物受到逆境胁迫时, 脯氨酸含量会增多。从
表 1可以看出生土栽培条件下, “5272黄糜子”的脯氨
酸含量最高, 且与其他 4品种的差异均达到极显著水
平, 表明“5272黄糜子”对生土的养分胁迫最敏感。而
“一点红”的脯氨酸含量极显著低于其他 4个品种, 表
明“一点红”可能对低养分胁迫有更强的适应性。
丙二醛是膜脂过氧化的主要产物之一, 因而丙
二醛含量的高低可衡量膜脂过氧化程度(即损伤程
度)。“5272黄糜子”、“5283黄糜子”、“五台糜”根系
中MDA含量较高, 表明这 3个品种在生土栽培条件
下细胞膜脂损伤程度较大, 对营养胁迫反应较为敏
感。而“韩府红燃”和“一点红”根系MDA含量均较低,
膜脂损伤程度较轻 , 再次印证“韩府红燃”和“一点
红”对营养胁迫有更强的忍耐性。
2.2 生土栽培下不同黍稷品种的生物量和经济产量
从表 2可以看出, 在生土栽培条件下, 5个黍稷
品种的生物量和经济产量存在明显差异。“一点红”
的茎叶干重处于最高水平, “韩府红燃”次之, 均极显
著高于其他 3 个品种; 而“5272 黄糜子”的茎叶干重
在 5品种中处于最低水平, 仅为“一点红”的 35.2%、
“韩府红燃”的 39.6%。“一点红”和“韩府红燃”的根干
重高于其他 3 品种 , 且差异均达到极显著水平 ;
“5272黄糜子”的根干重在 5品种中最低, 仅为“一点
红”的 43.1%、“韩府红燃”的 45.1%。在经济产量方
面, “一点红”和“韩府红燃”同样显示出较强优势, 极
显著高于其他 3 品种; 而“5272 黄糜子”的经济产量
在 5 品种中最低, 仅为“一点红”的 32.4%、“韩府红
燃”的 34.3%。生物产量是作物在生产期间生产和积
累有机物质的总和, “一点红”的生物产量处于最高
水平, 与其他 4 品种间差异均达极显著水平; “韩府
红燃”次之 , “5272 黄糜子”最低 , 仅为“一点红”的
35.8%、“韩府红燃”的 39.2%。

表 1 生土栽培下不同黍稷品种根系的生理特征
Table 1 Root physiological characteristics of different broomcorn millet cultivars growing in immature soil
品种
Cultivar
SOD活性
SOD activity
[U·g−1(FW)]
POD活性
POD activity
[U·min−1·g−1(FW)]
可溶性糖含量
Soluble sugar content
(%)
脯氨酸含量
Proline content
[μg·g−1(FW)]
丙二醛含量
MDA content
[μmol·g−1(FW)]
韩府红燃 Hanfuhongran 204.18±6.74B 1 712.54±238.56A 26.07±2.68A 11.84±0.27B 4.69±0.03B
五台糜 Wutaimi 200.04±4.98B 1 505.95±40.88AB 14.00±2.62B 11.60±0.22B 6.47±0.12A
一点红 Yidianhong 258.09±4.30A 1 691.22±96.20A 24.47±2.84A 10.30±0.22C 5.99±0.46AB
5272黄糜子 5272 huangmizi 160.89±3.58C 1 097.78±70.18C 8.65±2.73B 21.54±0.28A 6.71±0.61A
5283黄糜子 5283 huangmizi 174.58±2.93C 1 359.56±60.84BC 13.09±2.45B 11.90±0.39B 6.98±0.89A
同列不同大写字母表示差异极显著(P<0.01), 下同。Different capital letters in the same column indicated significant difference at 0.01 level.
The same below.
730 中国生态农业学报 2011 第 19卷


表 2 生土栽培下各黍稷品种的生物量和经济产量
Table 2 Biomass and economic yield of broomcorn millet cultivars growing in immature soil g·pot−1
品种 Cultivar 茎叶干重 Dry weight of shoot 根干重 Dry weight of root 经济产量 Economic yield 生物产量 Biomass
韩府红燃 Hanfuhongran 49.20±0.45Bb 11.81±0.14Ab 17.71±1.01Ab 78.71±1.23Bb
五台糜 Wutaimi 31.95±0.44Cc 7.05±0.19Bc 9.57±0.11Bc 48.57±0.29Cc
一点红 Yidianhong 55.23±3.89Aa 12.37±0.57Aa 18.75±0.28Aa 86.34±4.54Aa
5272黄糜子 5272 huangmizi 19.46±0.88Dd 5.33±0.10Cd 6.08±0.12Cd 30.87±0.96Dd
5283黄糜子 5283 huangmizi 29.70±0.88Cc 6.70±0.24Bc 9.03±0.27Bc 45.43±1.21Cc
同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05) Different small letters in the same column indicated significant difference at 0.05 level.

由此可知, 5个供试黍稷品种中“一点红”和“韩府
红燃”获得的产量比较高, 说明其对贫瘠土壤有更强
的忍耐性, 而“5272黄糜子”则对贫瘠环境最为敏感。
3 讨论与结论
许多研究表明, 同一作物的不同品种对逆境的
适应性存在很大差异。孙国海等[20]研究表明, 低磷
胁迫下不同基因型小麦的根系形态与生理特征差异
较大; 宋桂云等[21]研究表明, 低氮胁迫下直穗和弯
穗型水稻产量存在明显差异; 张定一等[22]研究表明,
氮胁迫下不同基因型小麦之间产量存在明显差异。
本试验结果同前人研究结论基本一致, 揭示了
黍稷虽为耐瘠性很强的作物, 但在生土栽培条件下,
不同品种间存在明显差异。在供试的 5个品种中, “一
点红”和“韩府红燃”在根系 SOD、POD 活性、根系
可溶性糖含量等抗逆指标上高于其他 3 个品种, 根
系 MDA 含量低于其他品种, 并且最终能收获较高
的经济产量和生物产量。而“5272黄糜子”根系 SOD、
POD 活性、可溶性糖含量都较低, 且经济产量和生
物产量在 5 个品种中最低, 表明其对贫瘠土壤忍耐
性最差。因此, 在土壤贫瘠地区, 可推广“一点红”和
“韩府红燃”进行广泛种植, 既可以作为先锋作物培
肥土壤, 也可以获得相对良好的产量。
另外, 在产量指标的调查中, “一点红”和“韩府
红燃”的经济产量未达到极显著差异水平, 而生物产
量的差异达到极显著水平, 表明在贫瘠土壤中种植
“一点红”品种能获得更大的生物量, 对于一些以作
物秸秆作为草料及生产原料的地区, “一点红”品种
可能是更好的选择。

致谢 山西省农业科学院品种资源研究所王纶老师
提供本次试验的黍稷品种, 并且在研究过程中给予
指导和帮助, 在此表示衷心感谢。
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