NaCl胁迫对燕麦与小麦幼苗生长及其营养吸收的影响
2023-10-12
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华北农学报・2010,25(3):97—101 NaCI胁迫对燕麦与小麦幼苗生长 及其营养吸收的影响 康文钦,娜荷雅,张子义,刘景辉,樊明寿 (内蒙古农业大学农学院,内蒙古呼和浩特010019) 摘要:采用水培的方法,研究了NaC1胁迫对燕麦和小麦幼苗生长及其营养吸收的影响,旨在为全面比较两种作 物的耐盐性以及高效利用内蒙古地区的盐碱地提供基础信息。结果表明:与对照相比,低浓度NaC1处理(40 mmol/L) 促进了燕麦的株高、生物量的增加,当NaC1浓度分别达到60 mmol/L与80 mmol/L时,明显降低了小麦与燕麦的株 高、生物量,其中小麦较燕麦下降幅度大;随着NaCl浓度的增加,燕麦幼苗茎叶、小麦幼苗根中全N含量有所下降,而 燕麦与小麦植株中全P含量有所增加;燕麦与小麦植株中K 、ca“含量、K /Na 、Ca“/Na 比值随NaCI浓度的增 加迅速降低,且小麦的降低效应大于燕麦,在同一处理NaC1胁迫下燕麦的K /Na 高于小麦。 关键词:燕麦;小麦;NaC1胁迫;营养吸收;生长 中图分类号:S512.6 文献标识码:A 文章编号:1000—7091(2010)03—0097—05 The Effects of NaCI on Growth and Nutrient Absorption in Oats(Avena sativa L.)and Wheat(Triticum aestivum L.)Seedlings KANG Wen—qin,NA He—ya,ZHANG Zi—yi,LIU Jing-hui,FAN Ming—shou (College of Agronomy,Inner Mongolia Agricultural University,Huhhot 010019,China) Abstract:The effects of NaC1 stress on growth and nutrient absorption of oats and wheat seedlings were studied under hydroponics culture conditions,to provide basic information for comparing the two kinds of salt tolerance of crops,as well as the eficient utilifzation of saline land in Inner Mongolia region.The results showed that NaC1 at low concentrations(40 mmol/L)increased oats and wheat growth,while NaC1 at 60 mmol/L for wheat and 80 mmol/L for oats significantly decreased plant height and biomass,and the higher decrements occurred in wheat;NaC1 stress re- duced the concentration of N in plants of oats and wheat,but increased P concentration in oats and wheat;NaC1 stress reduced K ,Ca。 concentrationsand K /Na ,Ca /Na ratios in both oats and wheat,and the decreasing ampli— ,tude was greater in wheat.and the ratios of K /Na were higher in oats than wheat under the same NaC1 stress. Key words:Oats;Wheat;NaCt stress;Nutrient absorption;Growth 盐碱胁迫是限制作物生产的重要因素,对于干 旱半干旱地区尤其突出 。全国各省区中,内蒙 古盐渍土面积为763.叭×10 hm ,仅次于新疆 (1 336.11×10 hm ),占可利用耕地的7.56%,占 种农麦2号,研究了在水培条件下燕麦与小麦幼苗 生长与营养元素吸收对氯化钠胁迫的不同反应,旨 在为全面比较两种作物的耐盐性以及高效利用内蒙 古地区的盐碱地提供基础信息。 耕地面积的23.8%,且分布区域广泛 。在盐碱 胁迫下关于燕麦与小麦的生长发育有很多研 1 材料和方法 1.1试验材料 究 ” ,但关于氯化钠对水培燕麦和小麦幼苗生长 及其营养吸收的影响却鲜有报道。本试验选用了内 蒙古西部地区的主栽燕麦品种内农莜1号和小麦品 收稿日期:2009—12—22 以燕麦内农莜1号和小麦农麦2号为试验材 基金项目:现代农业产业技术体系建设专项资金;教育部春晖计划(Z2005-2010004) 作者简介:康文钦(1984一),女,内蒙古兴和人,硕士,主要从事植物营养学研究。 通讯作者:樊明寿(1965一),男,内蒙古四子王旗人,教授,博士,博士生导师,主要从事植物营养生理研究。 ●C T^一 llORICULTURAE 98 B口RE^LI-SIHlC^一 华北农学报 25卷 料,于2009年在内蒙古农业大学农学院植物营养生 理研究室进行。将精选的燕麦种子和小麦种子用 2 结果与分析 2.1 NaC!胁迫对燕麦和小麦幼苗生长的影响 5%过氧化氢溶液消毒8 min,再用蒸馏水洗过,播种 在盛有蛭石的苗钵中。6 d后地上部2片真叶展开, 2.1.1 NaC1胁迫下燕麦和小麦幼苗株高的变化 抽出新叶,选取发芽壮、长势好、高约10 cm的植株, 用去离子水冲洗根部后,移至不透光的水培箱内,培 养7 d后进行不同的处理。栽培容器为8 L的塑料 由图1可知,燕麦株高在40 mmol/L NaC1处理下比 对照升高了4.8%,60 mmol/L NaC1处理与对照无 显著差异,80,100 mmol/L NaC1处理下分别比对照 降低了16.1%和24.5%。说明40 mmol/L NaC1处 理对燕麦生长具有刺激作用,而NaC1浓度超过80 mmol/L时开始抑制。小麦株高在40 mmol/L NaC1 处理下与对照无显著差异,6O,80和100 mmol/L 培养箱,每箱定植24孔,每孑L定植5株,燕麦与小麦 各12孔,用脱脂棉包茎以固定植株。利用通气泵昼 夜通气。温度保持在20~25 ̄C,每天光照12 h,光照 强度为8 000 lx。每天用l mol/L NaOH或HC1将溶 液的pH值调至6.5。每3 d更换1次营养液。 营养液的配方(mol/L)如下:K:S0 :O.7 X 10~; MgSO4:0.65×10~;KC1:0.1 X 10一;Ca(NO3)2:2.0× 10~;KH2PO4:0.25×1O一;H3BO3:1.0 X 10~;MnSO4: 1.0 X 10~;CuSO4:1.0 X 10。。;ZnSO4:1.0×10一; NaC1处理下分别比对照降低了16.7%,30.4%和 42.3%。虽燕麦与小麦的株高均随NaC1胁迫浓度 的增加而降低。但相比之下,小麦的下降幅度更大。 DO mmol/LNaCl 4O mmol/L/'/aCl口60 mmol见NaCl 80mmol/LNaC1●100mmo1]LNaCl g 恒 _ 皇 目【d (NH4)6Mo2O4:5.0 X10一;Fe—EDTA:1.0×10~。 1.2试验处理 ∞ ∞ ∞:。m 5 O 培养液NaC1处理的浓度分别为0,40,60,80, 100 mmol/L,处理时间为28 d。 1.3测定项目与方法 燕麦 Oats 小麦 Wheat 取样:处理后28 d,取样测定。每处理随机选定5 图1 NaCI处理对燕麦和小麦株高的影响 Fig.1 Effects of NaCi stress on oat and wheat plant heights 株植株用卷尺测量其株高。将植株分为根、茎叶两 部分,称量鲜质量后,样品烘干后测定其干质量,样 品保存用于如下项目的测定。 样品全N含量:H sO 一H O 消煮,凯氏定氮 法。样品全P含量:H SO 一H:O 消煮,钒钼黄比色 法。样品K 、Na 含量:H SO .H O:消煮,火焰光 度法。样品Ca“含量:HNO -HC10 消化,原子吸收 分光光度法。 1.4数据统计分析 2.1.2 NaC1胁迫下燕麦和小麦幼苗生物量的变化 从表1可以看出,燕麦全株鲜质量和干质量在40 mmol/L的NaC1处理下明显高于对照,60 mmol/L 的NaC1处理下变化不大,80,100 mmoI/L的NaC1 处理下明显降低,而小麦全株鲜质量和干质量在40 mmol/L的NaC1处理下变化不大,60 mmol/L NaC1 处理下开始降低,且减少幅度随着胁迫浓度的增加 而增大。从相对生物量的减少程度来看,随盐度水 平的增加,小麦相对生物量较燕麦减少的更多,与株 数据用SPSS、Excel软件进行统计处理。 高的变化趋势一致。 表1 NaCI处理对燕麦和小麦幼苗生物量的影响(x±S) Tab.1 lgfleets of NaCl treatments on blomass of oats and wheats 3期 康文钦等:NaC1胁迫对燕麦与小麦幼苗生长及其营养吸收的影响 99 2.2 NaC!胁迫对燕麦和小麦幼苗营养吸收的影响 2.2.1 NaC1胁迫对燕麦和小麦幼苗中全N含量的 影响 由图2可以看出,燕麦和小麦幼苗中全N含 量对NaC1胁迫的反应不同。燕麦、小麦根系中的全 2.2.2 NaCI胁迫对燕麦和小麦幼苗中全P含量的 影响 由图3可以看出,燕麦和小麦根、茎叶中的磷 含量均随盐浓度增加而增加,100 mmol/L NaC1处理 蜡舡z嚣 下燕麦根和茎叶中P含量分别比对照增加了 暑0昌d堡棚 目置琶_雅 d子 暑0宕茸暑皇_ 口0= N含量均随胁迫浓度的增加而下降,但小麦根系N含 19.6%和28.3%,而小麦根和茎叶中P含量分别比 量下降更剧烈,在高浓度NaC1胁迫下尤为明显,100 对照增加了27.5%和34.2%,说明无论是根部还是 3 1 9 7 ” 5 3 l 9 7 5 :3 " mmol/L NaC1处理下减少为对照的32%。燕麦茎叶 地上部,NaC1处理均能增加燕麦和小麦植株体内全 P含量,但相对而言茎叶增加趋势更显著。燕麦与 小麦相比,小麦根和茎叶中全P含量在相同浓度 NaC1处理下的上升幅度高于燕麦。 中的全N含量在NaC1处理下比对照减少,但当盐浓 度超过40 mmol/L后,不同盐浓度处理间差异不显 著,小麦茎叶中全N含量随盐浓度的变化较小。 NaCI浓度/(mmol/L) NaGl contentrafion NaCI浓度/(erotol/L) NaGl cementrafion 图2 NaCI胁迫对燕麦与小麦幼苗不同器官全N含量的影响 Fig.2 Effects of NaCI stress on N contents in diferent parts of oats and wheat seedlings N8Cl浓度,(卫1m NaCl concentra ̄on NaCI浓度 mn NaC1 concentration 图3 NaCI胁迫对燕麦与小麦幼苗不同器官全P含量的影响 Fig.3 Effects of NaCI stress on P contents in different parts of oats and wheat seedlings 2.2.3 NaC1胁迫对燕麦和小麦幼苗中K 含量的 79.5%和50.2%,而小麦根和茎叶中的下降幅度分 别为95.6%和63.3%。相对而言根部K 的含量下 降趋势更显著,燕麦与小麦相比,NaC1胁迫后小麦 植株体内K 的含量下降更明显。 影响 由图4可以看出,燕麦与小麦植株体内K 的 含量均表现出随着盐分浓度的增加而逐渐下降的趋 势,且随着盐浓度的升高抑制作用增强。燕麦根和 茎叶在lO0 mmol/L NaC1处理下的下降幅度为 图4 NaCI胁迫对燕麦与小麦幼苗不同器官K 含量的影响 Fig.4 Effects of NaCI stress on K contents in diferent parts of oats and wheat seedlings ●C T^一 IORICULTURAE lO0 BORHLI-SIHIGA—— 华北农学报 25卷 2.2.4 NaCI胁迫对燕麦和小麦幼苗中Ca 含量的 影响 由图5可以看出,燕麦根中Ca“含量在NaC1 2.2.5 NaC1胁迫下燕麦和小麦幼苗的Na 含量 由图6可以看出,燕麦根和茎叶中Na 的含量在 100 mmol/L NaC1处理下分别为对照的10倍和29 处理下与对照相比略有下降,小麦根中ca“含量随 NaC1浓度的增加而急剧下降。相同浓度NaCI处理 下小麦茎叶中ca 含量的下降幅度明显高于燕麦。 下的下降幅度分别为45%和51%,而小麦为81% 和61%。 0 7 O 6 O 5 0 4 O 3 0 2 倍,而小麦分别为对照的17.5倍和4l倍。燕麦与 小麦植株体内Na 的含量均表现出随着培养液中盐 堡嘲姐 z话 O 1 %,棚扣 嚣骧 分浓度的增加而逐渐提高的趋势,且茎叶中Na 的 m10£g∞巷0H§ 燕麦根和茎叶中Ca“含量在100 mmol/L NaC1处理 ∞_§ 暑皇口00+ u 加幅 ¨ m 8 6 4 2 O 含量在同一处理下均大于根部,燕麦与小麦比较,小 O 麦植株体内Na 含量的增长率明显高于燕麦。 暑8 l O 0 8 堡删扣 u旨 O 6 O 4 目口3口8+ u O 2 O %,棚姐 昌}嗣 ∞ 8 ∞ II暑 d_R一 _hI NaCI ̄度/(m=ol/L) NaCl eoncentra ̄on ∞ ∞ NaCI浓度 m L) NaCl concentration ∞ m O 图5 NaCI胁迫对燕麦与小麦幼苗不同器官ca 含量的影响 Fig.5 Effects of NaC!stress on Ca contents in different parts of oats and wheat seedlings NaC1浓度/(mmol/L) NaC1concentration NaCI浓度/(erotol/L) NaC1concentration 图6 NaCl胁迫对燕麦与小麦幼苗不同器官Na 含量的影响 Fig.6 Effects of NaCl stress on Na contents in different parts of oats and wheat seedlings 表2燕麦与小麦植株体内离子含量比 Tab.2 The ratios of ion contents in plants of oats and wheat 2.2.6 NaC1胁迫对燕麦和小麦幼苗中K /Na , Ca“/Na 的影响 由表2可以看出,燕麦和小麦幼 苗根、茎叶的K /Na 、Ca“/Na 在各浓度NaC1处 理与对照相比均显著下降,其中茎叶中K /Na 下 降的幅度随NaC1浓度的升高而增大,但根中K / Na 在不同盐浓度处理间无显著差异。由表2还可 以看出,无论燕麦还是小麦其植株体内Ca“/Na 在不同盐浓度处理间无显著差异。在同一处理的 NaC1胁迫下燕麦根和茎叶的K /Na 高于小麦。 3 讨论 虽然钠不是植物的必需元素,但研究发现在一 定浓度范围内钠对某些植物的生长却有刺激作用, 注:表中小写字母为P=0.05水平显著性,具有相同字母表示无 显著差异,不同字母表示具有显著差异。 Note:Valueswiththe sameletter ale not signiifcantly diferent atP<n05. 而且被推测可能与钠能代替钾完成部分钾的生理功 能有关 。本试验发现,40 mmol/L NaC1处理下, I ‘T ● 3期 康文钦等:NaCI胁迫对燕麦与小麦幼苗生长及其营养吸收的影响 1O1 IORICULTURItE B●眭-U-SOl朋 燕麦株高以及生物量均显著高于无胁迫处理,这说 [J].内蒙古农业科技,2009(5):35—36. 明低浓度的Na 对燕麦生长也有促进作用。而同样 的低浓度Na 对小麦生长却没有影响,这进一步证 明不同植物对Na 的反应存在遗传差异。 盐分对植物生长的抑制程度是判定植物耐盐性 的重要因素¨ 。本试验结果表明,燕麦在NaC1处 理为80 mmol/L时植株株高开始降低,生物量减少, 而小麦却在60 mmol/L时,株高和生物量即开始减 少,说明燕麦品种内农莜1号较小麦品种农麦2号 耐盐。小麦随着胁迫浓度的增加,生物量急剧下降, 而燕麦生物量的下降却相对较缓,这一结果为以上 推断提供了进一步的证据。 在盐渍条件下,植物生长受到盐分离子和许多 矿质养分离子之间交互作用的影响,造成植物体内 [ [ f [ 引 养分吸收、利用和分配的不平衡或营养失调也是植 株生长减弱的原因之一” ’” 。在相同浓度的NaC1 胁迫下,小麦植株体内Na 含量的增长率明显高于 燕麦以及随胁迫浓度增加小麦根系中氮、钾、钙浓度 较燕麦更剧烈地下降的结果不仅充分说明盐胁迫对 根系吸收营养离子的影响因植物而异,同时也支持 燕麦品种内农莜1号较小麦品种农麦2号耐盐这一 推断。耐盐性强的植物在盐胁迫下会尽可能限制 Na 的吸收,减少其对自身的毒害作用,同时尽可能 保持植株体内相对较高的K 水平¨ ,因此植物体 内K /Na 的比值可以作为检测植物耐盐性指标, 耐盐植株具有较高的K /Na 比值 。本试验表 明燕麦根和茎叶的K /Na 在同一处理的NaC1胁 迫下均高于小麦。这说明燕麦品种根系限制介质中 Na 进人体内的能力较小麦强,这可能也是燕麦品 种内农莜1号较为耐盐的机制之一。 在多数情况下,盐胁迫降低植物组织中的磷含 量,其原因可能是存在cl一离子与H PO 一离子产生 竞争,结果使植株吸磷量减少¨ 。但本试验研究结 果是随盐浓度增加,燕麦与小麦幼苗中磷含量都增 加,与Ravikovitch等 的结果一致。其原因可能是 氯化钠胁迫抑制植株的生长,降低生物量,造成相对 含量的提高,产生了“浓缩效应”。且小麦增加的幅 度大于燕麦,其原因可能是小麦生物量下降速度远 大于燕麦,造成磷浓缩效应更显著。 参考文献: [1] Christiansen M N.World environmentla limitations to food and fiber culture『M]//Christiansen M N,Lewis C F. 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