外源有機(jī)酸對(duì)西瓜鋁毒害緩解作用的研究.pdf

1、鋁毒是酸性土壤中限制作物生長(zhǎng)最重要的障礙因子，嚴(yán)重影響酸性土壤中的作物生產(chǎn)。西瓜是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，其設(shè)施栽培面積近年來(lái)不斷增加，酸鋁的加劇會(huì)導(dǎo)致設(shè)施土壤退化，嚴(yán)重影響著我國(guó)西瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)。植物根系在鋁脅迫下會(huì)積累和分泌有機(jī)酸，通過(guò)根系釋放有機(jī)酸緩解植物鋁毒害是近年來(lái)植物耐鋁機(jī)制的研究熱點(diǎn)，相關(guān)研究對(duì)植物耐鋁機(jī)制的解釋提供了較好的理論基礎(chǔ)。本試驗(yàn)以早春紅玉（耐鋁型，HY）和早蜜王（鋁敏感型，ZM）兩個(gè)西瓜品種為材料，以不同有機(jī)酸濃度

2、（200、400、800、1200μmol·L-1;200、400、600、800mg·kg-1）處理鋁脅迫(1500μmol·L-1;600mg·kg-1)下的西瓜幼苗，分別采用水培法和土培盆栽法研究外源有機(jī)酸（檸檬酸、草酸）對(duì)鋁脅迫下西瓜生長(zhǎng)、生理特性和根際土壤微生態(tài)的影響及其在西瓜生長(zhǎng)過(guò)程中的作用和機(jī)理，為有機(jī)酸緩解西瓜鋁毒害作用機(jī)理的研究及西瓜耐鋁機(jī)制的研究提供理論依據(jù)，本研究結(jié)果總結(jié)如下:
　　1.2個(gè)西瓜品種生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)

3、定結(jié)果表明，鋁脅迫對(duì)西瓜幼苗根系及地上植株的生長(zhǎng)產(chǎn)生了明顯的抑制作用，其根長(zhǎng)、株高、地上部和地下部鮮重顯著下降，ZM較HY生長(zhǎng)抑制的情況更嚴(yán)重。添加有機(jī)酸處理后，鋁對(duì)2個(gè)西瓜品種的毒害作用的得到了有效緩解，生長(zhǎng)受抑制情況有不同程度的的恢復(fù)，根長(zhǎng)、株高、地上部和地下部鮮重均明顯增加。有機(jī)酸的種類、濃度不同對(duì)西瓜鋁毒害生長(zhǎng)的緩解效果存在差異。綜合來(lái)講，有機(jī)酸濃度為400-800μmol·L-1時(shí)對(duì)鋁脅迫下2個(gè)西瓜品種生長(zhǎng)起到的促進(jìn)作用明顯強(qiáng)

4、于低濃度（200μmol·L-1）和高濃度（1200μmol·L-1）處理，1200μmol·L-1處理下兩種有機(jī)酸的緩解效果有明顯的下降趨勢(shì)，尤其是草酸。此外，有機(jī)酸對(duì)ZM生長(zhǎng)的緩解效果比HY更明顯，檸檬酸比草酸效果好。
　　2.通過(guò)研究有機(jī)酸對(duì)鋁脅迫下西瓜生理特性的影響發(fā)現(xiàn)，鋁脅迫導(dǎo)致2個(gè)西瓜品種葉片電解質(zhì)滲漏率、MAD和Pro含量增加，引起SOD活性增加，POD、CAT活性及根系活力下降，對(duì)西瓜根系的吸收功能及葉片細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)

5、有嚴(yán)重的破壞作用。添加有機(jī)酸后，2個(gè)西瓜品種根系受抑制程度得到緩解，根系活力明顯增加，葉片電解質(zhì)滲漏率、MAD和Pro含量不同程度下降，抗氧化酶活性增加?？梢?jiàn)有機(jī)酸有效緩解了鋁對(duì)西瓜的毒害作用，不同程度恢復(fù)了鋁對(duì)西瓜生理造成的傷害。兩種有機(jī)酸對(duì)鋁脅迫下西瓜生理特性的影響有一定差異，檸檬酸處理下西瓜各生理指標(biāo)的變化情況比草酸處理更具規(guī)律性，整體隨檸檬酸濃度增加呈先增加后下降趨勢(shì)，800μmol·L-1處理下各指標(biāo)較鋁處理增幅最大，1200

6、μmol·L-1處理下開(kāi)始有明顯下降，而草酸濃度為800-1200μmol·L-1時(shí)對(duì)鋁脅迫下西瓜生理的促進(jìn)作用強(qiáng)于其他處理?？傮w而言，鋁脅迫對(duì) ZM生理的毒害作用強(qiáng)于HY，相應(yīng)的有機(jī)酸對(duì)ZM的作用效果比HY更明顯，以400-800μmol·L-1的檸檬酸、800-1200μmol·L-1的草酸效果最好。
　　3.對(duì)鋁脅迫下2個(gè)西瓜品種葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定結(jié)果表明，鋁脅迫導(dǎo)致2個(gè)西瓜品種葉片葉綠素含量降低，葉綠素?zé)晒獍l(fā)

7、參數(shù)生變化，初始熒光(Fo)、非光化學(xué)猝滅系數(shù)(NPQ)顯著增加，最大熒光(Fm)、潛在光化學(xué)活性(Fv/Fo)、最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、光量子產(chǎn)量(Y(Ⅱ))、光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)、電子傳遞速率(ETR)明顯下降。可見(jiàn)，鋁脅迫能夠抑制西瓜葉綠素的合成，使PSⅡ反應(yīng)中心受損，參與光化學(xué)反應(yīng)的能量減少，電子傳遞活性下降，嚴(yán)重影響了西瓜的光合作用。加入有機(jī)酸后，2個(gè)西瓜品種葉綠素合成增加，葉綠素含量明顯回升，濃度為400-800μm

8、ol·L-1時(shí)增幅明顯。同時(shí)有機(jī)酸有效削弱了鋁毒對(duì)光合作用的光抑制和對(duì)光合機(jī)構(gòu)的破壞作用，其中HY在兩種有機(jī)酸處理下其葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化情況一致，參數(shù)Fo、NPQ明顯下降，F(xiàn)m、Fv/Fo、Fv/Fm、Y(Ⅱ)、qP、ETR不同程度回升;而ZM在檸檬酸處理下各熒光參數(shù)變化情況與HY一樣，草酸處理下有所差異，其中Fo下降，F(xiàn)m、Fv/Fo、Fv/Fm、ETR增加，NPQ、Y(Ⅱ)、qP在≤800μmol·L-1的范圍內(nèi)增加，1200μmo

9、l·L-1時(shí)顯著下降。可見(jiàn)不同種類有機(jī)酸對(duì)鋁脅迫下西瓜葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響不同。
　　4.鋁脅迫下西瓜根際土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性測(cè)定結(jié)果顯示，鋁脅迫降低了2個(gè)西瓜品種細(xì)菌、放線菌數(shù)量和土壤酶活性，促進(jìn)了真菌數(shù)量。有機(jī)酸緩解了鋁對(duì)2個(gè)西瓜品種根際土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性的抑制作用，細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量增加，脲酶、蔗糖酶、磷酸酶和過(guò)氧化氫酶活性升高，以400-600 mg·kg-1的檸檬酸和600-800mg·kg-1的草酸處

10、理對(duì)2個(gè)西瓜品種根際土壤微生物生長(zhǎng)的促進(jìn)作用最好，土壤酶活性也明顯高于其他處理，且檸檬酸作用效果優(yōu)于草酸，對(duì)ZM的作用強(qiáng)于HY。
　　綜上所述，鋁脅迫下西瓜生長(zhǎng)受到抑制、生理指標(biāo)下降，光合作用遭到破壞，使土壤微生態(tài)環(huán)境發(fā)生改變，導(dǎo)致土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性降低。HY對(duì)鋁脅迫的適應(yīng)性較ZM強(qiáng)，鋁毒害的程度較ZM輕。有機(jī)酸能夠有效緩解鋁對(duì)西瓜的毒害作用，使西瓜生長(zhǎng)、生理狀況得到恢復(fù)，且ZM的恢復(fù)效果比HY更明顯，檸檬酸比草酸效果更好