植物根系在密實土壤中的呼吸代謝

譚雯

【摘要】：黃瓜對土壤的密實程度反應最為靈敏，本文以黃瓜幼苗為研究對象，研究了其根系在密實土壤中的呼吸代謝。結果表明，土壤的密實程度越高，根系呼吸代謝受到的抑制程度越強；在密實土壤中根系的有氧呼吸受到了明顯的抑制，但無氧呼吸有一定程度的增強。

【關鍵詞】：根系；呼吸代謝；土壤密實程度

【引言】

土壤狀況對農作物的生長狀況和產量品質影響巨大，其中土壤的密實程度又直接影響植物吸收養分的關鍵器官-根系的狀況[1]。根系的呼吸代謝對于植物的生理循環來說是基礎和根本，其受到土壤緊實程度的影響更為顯著[2]。本文以對土壤緊實程度反應最靈敏的黃瓜為例，研究了在密實土壤中其根系呼吸代謝的變化情況，為黃瓜產量和品質的進一步提升提供了參考。

1 實驗方法

實驗采用的黃瓜幼苗取自城郊大棚，進行幼苗盆栽所用的土壤也取自大棚內。每千克該土壤中含有10.45g的有機質，11.6g的氮元素，184.2mg的鉀元素，52.3mg的磷元素。將取回的土壤風干，之后過濾，每千克土壤中追加氮含量為46%的尿素0.6g，五氧化二磷含量為16%的過磷酸鈣0.7g。追肥后進行土壤密實度處理。

用容重對土壤的密實度進行表示，大棚土壤的容重為1.1g·cm-3，將其選為對照組，之后取容重1.3 g·cm-3，1.5 g·cm-3和1.7 g·cm-3為實驗用容重值。根據容重算出每組實驗用濕土質量m濕，計算公式如式1所示：

m_濕=（1+W）×V×ρ_b （1）

式1中W為土壤的質量含水量，V為每組幼苗培養的瓷盆體積（cm3），ρb為土壤的容重（g·cm-3）。將稱好的土壤和幼苗置于瓷盆內，瓷盆大小為直徑25cm，高28cm的圓柱體，對于容重較大的土壤采用木槌夯實，嚴格控制每組土壤距離瓷盆上沿為5cm。在移植完成后8天，植株長出20片葉后進行采樣測試。

采集位于中部的黃瓜植株根系0.5g，加入2mlpH值為6.8的提取液（Tris-HCl）。提取液中MgCl2和β-巰基乙醇的濃度均為5mmol/L，EDTA和EGTA的濃度為1 mmol/L，PMSF濃度為0.1 mmol/L，甘油為15%。在冰水浴的條件下進行研磨后，以每分鐘15000轉的速度離心，取上清液獲得粗酶液。對各種酶活性采用試劑盒（南京）進行比色法測定。根系無氧呼吸涉及到的乳酸脫氫酶、乙醇脫氫酶的比色波長為440nm和340nm，有氧呼吸涉及到的蘋果酸脫氫酶和琥珀酸脫氫酶比色波長為340nm和600nm。根系中丙烯酸的測定，首先采用2， 4-二硝基苯腙與根系中的丙酮酸反應，測定520nm處的吸光度，采用的分光光度計儀器型號為UV-8000A型（上海） 。與標準曲線對照就可以得出丙酮酸的含量。

2實驗結果

在植物的呼吸代謝過程中，丙酮酸是重要的中間產物。圖1 土壤緊實度不同的情況下根系中丙酮酸含量的變化，從圖中可以看出隨著土壤容重的增大，丙酮酸含量逐漸增多。丙酮酸作為呼吸代謝的中間產物，最終會分解為二氧化碳、水、乳酸、乙醇和乙醛等多種產物，在緊密土壤中丙酮酸含量的增多說明黃瓜幼苗根系的呼吸代謝受到了抑制。

中間產物丙酮酸如果經過植物根系的有氧呼吸，最終會生成二氧化碳和水，有氧呼吸過程中涉及到的酶主要有蘋果酸脫氫酶和琥珀酸脫氫酶，這兩種酶的活性可以反映根系有氧呼吸的情況。表1所示為土壤緊密度不同的條件下根系中有氧呼吸酶活性的變化，可以看出隨著土壤越來越緊密，兩種酶的活性下降，說明有氧呼吸在密實土壤中受到了抑制。

表2所示為不同緊實度土壤條件下根系無氧呼吸酶的活性。丙酮酸無氧呼吸的產物是乙醇和乳酸，乙醇脫氫酶和乳酸脫氫酶的活性可以表示根系無氧呼吸的情況，從表2所示的結果可以看出在土壤越來越密實的情況下，兩種酶的活性增大，說明雖然整體呼吸代謝受到抑制，但無氧呼吸有所增強。

結束語

綜上所述，在密實土壤中，黃瓜幼苗根系中呼吸代謝中間產物丙酮酸含量增多，整體呼吸代謝受到了抑制，其中有氧呼吸酶的活性減弱，有氧呼吸受到限制，但無氧呼吸酶活性增強，說明密實土壤中黃瓜幼苗根系無氧呼吸強度增大。

【參考文獻】

[1] 胡曉輝， 郭世榮， 李璟， 王素平， 賈永霞. 低氧脅迫對黃瓜幼苗根系無氧呼吸酶和抗氧化酶活性的影響[J]. 武漢植物學研究， 2005， 23（4）： 337-341.

[2] 崔曉明，張亞如， 張曉軍， 王銘倫， 王月福. 土壤緊實度對花生根系生長和活性變化的影響[J]. 華北農學報， 2016， 31（6）： 131-136.