不同光照條件下硝酸鹽脅迫對黃瓜幼苗生長及光合特性的影響

摘 要：采用營養液培養的方法，研究了不同光照條件下NO₃脅迫對黃瓜幼苗生長、光合色素含量和光合作用的影響。結果表明，NO₃脅迫處理抑制了黃瓜幼苗的生長、增加了光合色素的含量、降低了凈光合速率(P_n)和氣孔導度(G_s)。與高光照相比，低光照下幼苗生長抑制程度、凈光合速率和氣孔導度下降程度減輕，而光合色素的增加量升高。低光照在一定程度上可以減輕硝酸鹽脅迫對黃瓜幼苗造成的傷害。

關鍵詞：NO₃脅迫；光照；黃瓜；光合作用；葉綠素

中圖分類號：S642.201 文獻標識號：A 文章編號：1001—4942(2010)09—0022—04

設施栽培具有半封閉性的特點，土壤缺少雨水淋洗，并且長期處于高度集約化、高復種指數、高肥料施用量的生產狀態下，極易導致土壤次生鹽漬化，造成鹽離子與營養元素的比例發生變化，進一步影響植物正常的生理代謝，導致植物生長量下降。

在冬春季日光溫室黃瓜生產中，由于設施覆蓋物、骨架結構遮陰以及冬春季節常有雨、雪連陰天氣(有時連陰天達20多天)，及地理位置因素等使得設施內的作物常處于弱光環境下生長，弱光環境已成為限制設施栽培發展的主要問題之一。

目前有關鹽脅迫與光照影響植株生長的研究已有很多報道，但多是單因素研究，對鹽脅迫與光照兩個因子同時作用的研究報道很少，且鹽脅迫多以Nacl處理為條件，而設施次生鹽漬土的鹽分組成特點和濱海、內陸鹽土不同，其陰離子主要是NO₃，陽離子則以Ca²⁺為主。本試驗以我國北方日光溫室主栽蔬菜作物黃瓜為研究對象，將硝酸鹽脅迫與光照結合起來研究其對設施黃瓜幼苗生理生化特性的影響，以期為設施黃瓜生產提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試黃瓜品種為“新泰密刺”(山東省新泰市祥云種業有限公司提供)。

1.2 試驗方法

試驗于2009年3—5月在山東農業大學玻璃溫室內進行。種子在28℃下催芽24h，播于裝有干凈沙子的穴盤中育苗，子葉展開后，以1／2劑量的營養液代替自來水澆灌。當幼苗第1片真葉展開后，選整齊一致的幼苗定植于裝有10L營養液的塑料盆中(40cm×30cm×12cm)，每盆定植8株，分為兩行，株行距為10cm×20cm。試驗期間，每3天更換一次營養液。營養液中大量元素參照山崎配方略加修改，微量元素參照Arnon配方，以濃H₂SO₄調整營養液pH值至5.5—6.5之間。當幼苗長至3葉1心時，進行硝酸鹽處理。

試驗在高光照和低光照下各設3個NO₃處理濃度，分別為14(cK)、98mmol／L和140mmol／L。NO₃濃度調整由ca(N0₃)₂·4H₂O和KNO₃各提供1／2。光照強度分別為800μmol／(m²·s)(高光照)和400μmol／(m²·s)(低光照，用遮光50％遮陽網進行處理)，每個處理重復3次。處理7d，取上部第3片功能葉測定各項指標。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 生長測定處理前每處理隨機取樣5株，測定株高、莖粗和葉面積，每株均做好標記，處理7d后再分別測定上述5株黃瓜幼苗的株高、莖粗和葉面積，用直尺和游標卡尺測量株高、莖粗，用直尺測量葉片的長和寬，按以下公式計算：

葉片面積=14.16—5.0x長+0.94×長²+0.47×寬+0.63×寬²0.62×(長×寬)。

1.3.2 光合色素含量的測定從完全展開的幼葉上打孔取葉圓片(直徑1cm)，用80％丙酮10ml在黑暗處浸提直至葉圓片發白。取上清液分別在663、646、470nm處測定吸光值。按Arnon(1949)的方法測定鮮葉的光合色素含量。

1.3.3 光合參數的測定用u—6400便攜式光合系統測定：凈光合速率(P_n)、氣孔導度(G_s)、胞間CO₂濃度(ci)，測定時使用紅藍光源葉室，光強為800μmol／(m²·s)，溫度25℃，CO₂濃度(380±10)tunol／mol，選取上數第3片完全展開的功能葉進行測定，每處理隨機測定6片葉。

2 結果與分析

2.1 不同光照條件下硝酸鹽脅迫對黃瓜幼苗生長的影響

由圖1可以看出，與高光照相比，低光照顯著抑制了黃瓜幼苗的生長。不同光照下，NO₃脅迫(98mmol／L和140mmol／L)與對照(14mmol／L)相比均顯著降低了黃瓜幼苗株高、莖粗和葉面積的生長量，且低光照下黃瓜幼苗受抑程度減輕。 98mmol／LNO₃處理時，高光照下株高、莖粗和葉面積的生長量分別比對照降低17％、18％和29％，而低光照下分別較對照(14mmol／L)降低8％、4％和25％。

140 mmol／L NO₃處理時，高光照下株高、莖粗和葉面積的生長量分別比對照降低30％、54％和52％，而低光照下分別較對照(14mmol／L)降低22％、29％和40％。

表明低光照可以減輕NO₃脅迫對黃瓜幼苗的危害，尤其是在140mmol／L NO₃處理水平時表現更明顯。這可能是因為高光照下，一方面，植株的蒸騰作用增強，水分的散失加快，使營養液濃度增

高，對根系產生更大的脅迫；另一方面，在地上部水分散失的過程中，更多的離子被運輸到植株地上部，造成葉片的滲透脅迫，從而對植株造成傷害。而低光照下的植株，蒸騰相對較低，水分散失較少，植株內部運輸離子速率較低，減輕了NO₃脅迫對黃瓜幼苗的危害。

2.2 不同光照條件下硝酸鹽脅迫對黃瓜幼苗光合色素含量的影響

由圖2可以看出，高光照下，98mmol／L和140mmol／L NO₃處理的植株葉綠素總量分別比對照(14mmol／L)處理增加1％和12％，低光照下，98mmol／L和140mmol／L NO₃處理的植株葉綠素總量比對照處理增加36％和57％。低光照顯著提高了NO₃脅迫下黃瓜幼苗光合色素的含量，這是由于植株對弱光的適應，葉綠素的增加有利于植物捕獲較多的光能，而彌補外界的光照不足。

2.3 不同光照條件下硝酸鹽脅迫對黃瓜幼苗光合作用的影響

由圖3可以看出，Pn、Gs、Ci和Ls受光照和NO₃濃度的影響非常明顯。在高光照下，98mmol／L NO₃處理使Pn、ci和Gs分別比對照降低7％、9％和18％；而弱光下僅比對照降低3％、7％和13％。在高光照下，140mmol／L NO₃處理使P_n和G_s分別比對照降低46％和63％；而低光照下僅比對照降低7％和24％。Ci在不同的光照下變化趨勢不同，140mmol／L NO₃處理在高光照下，使Ci增加(P<0.05)，Ls降低，而低光照下，使Ci降低，Ls升高。

在對照(14mmol／L)和98 mmol／L的NO₃濃度下，低光照處理降低了黃瓜葉片的Pn，而在140mmol／L NO₃濃度下低光照處理使Pn增加，這說明在對照和98mmol／L NO₃脅迫條件下降低光照會降低黃瓜植株的光合能力，但在高濃度的NO₃(140mmol／L)脅迫下，降低光照有利于降低植株光合器官的受害程度，而保持較強的光合能力。

高光照下，140mmol／L NO₃處理顯著抑制了黃瓜植株的生長，這與強光加重了NO₃對光合器官的破壞程度密切相關。在140mmol／L NO₃處理中，P_n的下降與G_s的下降呈對應關系，但這不足以判斷黃瓜葉片光合速率的下降是由氣孔限制所導致的。Farqugar等(1982)認為，Gs和Ci降低而L_s增加時，P_n的降低主要因素為氣孔，而P_n降低伴隨著ci的提高時，P_n降低的主要原因一定是非氣孔因素。

3 小結

本試驗中，低光照可以減輕NO₃脅迫對黃瓜幼苗的危害，尤其是對高濃度的NO₃脅迫，效果更明顯。高光照下，140mmol／L NO₃處理植株的光合下降是由非氣孔因素造成的，可以看出光合器官已經受到破壞，而低光照下，140mmol／LNO₃處理的植株還能保持較高的光合能力，低光照在一定程度上降低了植株內部器官受到的損傷程度。根據以上結果，可以看出溫室弱光對減輕高濃度鹽脅迫危害有著積極的一面，可以減輕高鹽脅迫帶來的危害。