富氢水岩棉培对樱桃番茄耐盐性及产量品质的影响.pdf

2022 12 试验研究 无土栽培是设施蔬菜栽培的一个重要模式 Ca NO 3 2 是目前无土栽培中用的最广泛的氮源和钙 源肥料 特别是钙源 绝大多数营养液配方都是由 Ca NO 3 2 来提供 有研究报道 Ca NO 3 2 胁迫引起严 重的氧化损伤和代谢紊乱 降低黄瓜和番茄的产量 1 番茄无土栽培过程中 由于栽培基质重复多次使用 而导致 Ca NO 3 2 过量积累 从而使得番茄正常生长 受阻 因此 如何缓解无土栽培Ca NO 3 2 次生盐渍化 问题 降低蔬菜硝酸盐含量 提高蔬菜营养品质引起 了越来越多的关注 积极采取栽培和管理措施控制 无土栽培蔬菜硝酸盐大量积累具有重要现实意义 也是当前研究的一个热点 氢气 H 2 是已知最轻的双原子分子 无色无味 近年来 越来越多的研究显示 氢气可以作为一种气 体信号分子 参与调控植物对生物胁迫和非生物胁迫 的响应 促进植物的生长发育 如 氢气缓解苜蓿和 小白菜的镉胁迫 2 3 缓解拟南芥和水稻的盐胁迫 4 5 缓解玉米的高光胁迫 6 促进黄瓜不定根的生成 7 提 高萝卜芽苗菜中花青苷的含量 8 Zeng 等 9 在水稻中 研究发现 外源添加富氢水能够显著地提高植物内 源激素含量 如脱落酸 乙烯和茉莉酸等 从而提高 植物对环境胁迫的响应能力 随着H 2 在高等植物领域研究的不断深入 其作 用机理会越来越清楚 但是对于富氢水 HRW 的制 造方法 富氢水在作物中的应用和操作规程鲜有研 究 而关于番茄无土栽培过程中 如何利用富氢水来 缓解Ca NO 3 2 过量积累而导致的次生盐胁迫问题的 研究更是空白 本研究在前期工作的基础上 采用 Ca NO 3 2 胁迫处理 分别使用自来水 CK 和富氢水 HRW 对樱桃番茄进行灌根处理 通过比较盐胁迫 条件下 CK和HRW处理对樱桃番茄耐盐性和产量 品质的影响 初步探究HRW缓解无土栽培Ca NO 3 2 次生盐渍化问题 1 材料与方法 1 1 试验材料 岩棉栽培多适用于无限生长型 抗性强且可以 基金项目 佛山市财政专项资金 2021 年度共建广东省农业科技示范市项目 作者简介 李湘妮 1964 女 高级农艺师 从事蔬菜栽培技术推广工作 E mail fssnks 富氢水岩棉培对樱桃番茄 nullnull 及产量品质的影响 李湘妮 张 晶 刘诗华 伍倩慧 王怡玫 司 雨 单既亮 佛山市农业科学研究所 广东佛山528000 摘要 本研究以樱桃番茄为试验材料 采用富氢水 Hydrogen rich water HRW 灌根的方法 分析 HRW处理对硝酸钙 Ca NO 3 2 高盐胁迫条件下樱桃番茄耐盐性及生长情况的影响 结果表明 HRW 处理明显降低了叶片丙二醛 MDA 含量 显著提高了叶片和根部的超氧化物歧化酶 SOD 过氧化氢酶 CAT 过氧化物酶 POD 脯氨酸 Pro 和抗坏血酸过氧化物酶 APX 的含 量 说明 Ca NO 3 2 高盐胁迫下 HRW 处理可明显降低植株体内 MDA 含量 维持细胞膜的稳定 性 并通过提高SOD CAT POD等抗氧化酶活性来减缓高盐对细胞膜结构和功能的破坏 提高其 耐盐能力 从而使樱桃番茄的产量和品质也得到明显提高 由此可见 HRW处理可有效缓解樱桃 番茄无土栽培Ca NO 3 2 次生盐渍化问题 关键词 樱桃番茄 富氢水 高盐胁迫 抗氧化酶活性 产量 品质 154 试验研究 2022 12 长季节栽培的品种 本研究选用荷兰瑞克斯旺公司 提供的樱桃番茄品种72 192 植株为无限生长型 早 熟性好 适合南方全年保护地种植 果实红色鲜亮 单果重12 23 g 单串留果 8 10 对 岩棉栽培产量可 达25 kg m 2 可单果采收也可串收 果实口味极佳 商 品性好 1 2 富氢水制备 富氢水制备方法 采用水电解制氢法 制氢设备 主要由电解槽和纳米泵组成 首先将蒸馏水倒入电 解槽 在电流的作用下 将水分子分解成氢离子和氧 离子 在电场的作用下负氧离子向阳极运动 在阳极 失去电子 形成氧气排出 氢以水合离子的形式通过 离子膜 到达阴极并得到电子形成氢气 氢气通过纳 米泵 纳米泵将氢气破碎成粒径大小在 30 m 以下 的气泡溶解在水中 从而使空气和水的接触面积增 加10 000倍 水体中的溶氢浓度也随之增加 即可生 成富氢水 制出的富氢水浓度约1 mg L 1 3 试验设计 试验于 2021 年 8 月至 2022 年 5 月在佛山市三 水区佛山市农科所岩棉栽培温室进行 试验设 3 次 重复 随机区组排列 秧苗于 8 月 10 日播种 9 月 15 日定植 种植密度为 2 5 株 m 2 1 月达到盛收期 翌年 5 月拉秧 番茄定植后 用富氢水淋灌作定根 水 2周后 将营养液中硝酸钙含量提高30 营养液 浓度设置为3 5 ms cm 连续供肥2周 使秧苗出现 严重肥害后 营养液改为正常配方供肥 并开始浇 灌富氢水 以后每隔10 d淋灌1次富氢水 浓度为 0 9 mg L 左右 每次淋灌 500 mL 株 淋灌前 提前一 晚控肥水 翌日上午 9 00 后淋灌富氢水 淋灌 2 h 后 恢复正常供肥 对照为淋灌自来水 时间和用量同富 氢水 3次重复 营养液夏季每天淋灌7次 每天淋灌 量约为 700 mL 株 冬季每天淋灌 5 次 每天淋灌量 约为500 mL 株 1 4 测定方法 每小区随机抽取 5 株标记记录植株生长情况 包括株高 茎粗 单株果穗数等指标 待番茄恢复正 常生长后 每小区分别取盛果期果实用考马斯亮蓝 G 250 染色法测定可溶性蛋白 滴定法测定可滴定 酸 折光仪测定可溶性固形物和糖含量 2 6 二氯酚 靛酚钠滴定法测定维生素C含量 水杨酸消化比色 法测定硝酸盐含量 采用硫代巴比妥酸 TBA 比色 法 10 测定丙二醛 MDA 含量 氮蓝四唑 NBT 还原 法 11 测定超氧化物歧化酶 SOD 活性 以抑制光化还 原 50 为 1 个酶活性单位 参照 OMRAN 12 的方法测 定过氧化物酶 POD 活性 按Chance和Maehly 13 的方 法测定过氧化氢酶 CAT 活性 参照 NAKAN0 和 ASADA 14 的方法测定抗坏血酸过氧化物酶 APX 活 性 酸性茚三酮法测定脯氨酸 Pro 含量 1 5 营养液管理 正常营养液配方 按照按每 1 t 营养母液含硝酸 钙 59 kg 硝酸钾 40 4 kg 硫酸镁 24 6 kg 磷酸二氢 钾13 6 kg 硫酸钾4 1 kg EDTA 2NaFe13 2 000 g 硼酸 286 g 硫酸锰 213 g 硫酸锌 22 g 硫酸铜 8 g 钼酸铵2 g 将原材料配制成 A B 2种浓缩 100 倍的 母液 分别装入A母液罐和B母液罐内 其中A母液 由钙盐 螯合铁混合配制 B母液以其他大量元素和 微肥混配而成 定植后 樱桃番茄不同生育时期适宜 的灌溉营养液 EC 值和 pH 范围 营养生长期 EC 值 2 5 3 0 ms cm pH 5 8 左右 开花结果期 EC 值 3 2 3 6 ms cm pH 5 5 6 2 2 结果与分析 2 1 富氢水灌根处理对高盐胁迫下樱桃番茄叶片抗 氧化系统的影响 丙二醛 MDA 是脂质过氧化的主要产物 其含 量高低可以反映植物膜系统的受伤程度 由表 1 可 知 与自来水 CK 相比 富氢水 HRW 处理的樱桃 番茄叶片中MDA含量明显降低了8 65 说明富氢 水灌溉可以明显减少樱桃番茄叶片细胞膜受损 程度 POD 作为植物内源的活性氧清除剂 逆境中维 持较高的酶活性 才能有效地清除活性氧使之保持 较低水平 减少其对膜结构和功能的破坏 SOD是生 物体内普遍存在的金属酶 在酶促保护系统中 它与 POD酶 CAT酶 APX酶等酶协同作用 防御活性氧 或其他过氧化物自由基对细胞膜系统的伤害 处于 核心地位 SOD 酶活性可以间接反映植物抗逆性的 高低 HRW处理的叶片SOD CAT POD和APX活性 均显著上升 分别升高了 23 3 13 42 26 67 和 25 71 说明HRW可通过提高抗氧化酶活性清除活 性氧 ROS 减轻高盐胁迫对番茄叶片细胞膜的伤害 游离脯氨酸 Pro 是植物细胞内重要的渗透调节 物质 含量越高越有利于细胞持水和生物大分子稳 定 由表1可知 HRW处理的Pro含量较CK明显升 高 提高了 14 19 可见利用 HRW 灌根处理可通过 155 2022 12 试验研究 表 2 富氢水对樱桃番茄根系抗逆性的影响 指标 HRW CK 比CK MDA nmol g 135 277aA 120 726aA 12 05 SOD U g 258 949aA 231 458aA 11 88 CAT U g 586 115aA 507 486bA 15 49 POD U g 17 828 390aA 13 448 670bA 32 57 Pro g g 194 072aA 149 527bA 29 79 APX U g 3 708aA 2 760bA 34 35 提高高盐胁迫下番茄叶片的渗透调节能力 增加幼 苗吸水量或减少植株失水量 这是番茄耐盐性增强 的重要机理之一 2 2 富氢水灌根处理对高盐胁迫下樱桃番茄根部抗 氧化系统的影响 对于根系的抗逆性测定发现 表2 与叶片相 比 根系MDA 含量有所增加 说明高盐胁迫下 根部 细胞膜损伤程度较叶片严重 这和高浓度 Ca NO 3 2 直接作用到根部有关 HRW处理的MDA含量较CK 有所升高 但不显著 说明番茄不同部位对H 2 的敏感 度不同 其作用机理仍需进一步研究 CAT POD APX 活性和 Pro 含量则均显著升高 分别升高了15 49 32 57 34 35 和29 79 表明 HRW 可通过提高抗氧化酶活性清除活性氧 ROS 减轻高盐胁迫对番茄根部细胞膜的伤害 提高番茄 根部的渗透调节能力 利于细胞持水和生物大分子 稳定 2 3 富氢水灌溉对樱桃番茄产量和品质的影响 由表 3 可知 高盐胁迫下 HRW 处理的番茄株 高 茎粗 单果重 果实硬度 果穗数和产量明显优于 CK 分别增加了6 11 8 03 19 2 3 24 7 95 和6 02 说明富氢水淋灌根部 可有效缓解盐胁迫 危害 明显促进樱桃番茄营养生长 提高产量 由表 4 可知 高盐胁迫下 HRW 处理的樱桃番 茄果实蛋白质含量显著提高了 25 81 维生素C 可 溶性固形物 总糖含量 糖酸比也明显高于CK处理 硝酸盐含量明显下降了2 48 说明樱桃番茄生长期 间灌溉富氢水可明显提高果实品质 3 讨论与结论 3 1 讨论 近年来的研究证实 氢气作为一种新的信号分 子参与植物对逆境的响应 在抵御植物对干旱 盐 渍 重金属等非生物胁迫中有重要作用 植物在盐胁 迫条件下会发生膜透性增强和膜脂过氧化现象 作 为膜脂过氧化的产物 MDA 会损害细胞生物膜并抑 制保护酶的活性 15 Xu等 16 的研究发现 富氢水可减 少盐胁迫下水稻丙二醛积累量 在本试验中 高盐胁 迫下 番茄叶片中的MDA含量急剧增加 与CK相 比 HRW 处理的 MDA 含量增加幅度较小 叶片受伤 程度明显减轻 可见氢气可减轻高盐引起的膜脂过 表 1 富氢水灌溉对樱桃番茄叶片抗逆性的影响 指标 HRW CK 比CK MDA nmol g 78 883aA 85 703aA 8 65 SOD U g 435 227aA 352 990bA 23 30 CAT U g 979 802aA 863 848bA 13 42 POD U g 26 012 380aA 20 534 960bA 26 67 Pro g g 315 994aA 276 000aA 14 49 APX U g 5 285aA 4 204bA 25 71 表 3 不同处理对盐胁迫下樱桃番茄产量的影响 处理 株高 cm 茎粗 mm 单果重 g 果穗数 株 硬度 N 产量 kg 亩 HRW 722 3aA 16 579aA 14 278aA 27 667aA 45 533aA 4 758 96aA CK 680 7aA 15 347aA 11 978aA 26 800aA 42 180aA 4 488 91aA 比CK 6 11 8 03 19 20 3 24 7 95 6 02 表 4 不同处理对盐胁迫下樱桃番茄品质的影响 处理 维生素C mg 100 g 可溶性固 形物 可滴定酸 g kg 蛋白质 g 100 g 总糖 g 100 g 糖酸比 硝酸盐 mg kg HRW 43 067aA 8 367aA 4 233aA 1 207aA 5 767aA 1 36aA 170 667aA CK 34 233aA 8 067aA 3 843aA 1 080bA 5 000aA 1 30aA 175 000aA 比CK 25 81 3 72 10 15 11 76 15 34 4 62 2 48 156 试验研究 2022 12 氧化伤害 与前人研究结果一致 这对提高樱桃番茄 的耐盐性具有重要意义 植物体内存在两类保护系统 一类是包括 SOD POD CAT APX等在内的酶促保护系统 另一类是包 括GSH AsA等在内的非酶促保护系统 在酶促保护 系统中 SOD 是植物抗氧化系统的第一道防线 其主 要作用是使 Mehler 反应中产生的活性氧 ROS 转化 成 H 2 O 2 然后通过 POD CAT 等将 H 2 O 2 分解为 H 2 O 和O 2 17 APX能通过AsA 谷胱甘肽 NADPH循环 清除H 2 O 2 和O 2 18 前人研究证明 氢气可以通过增 加抗氧化酶如CAT和SOD等的活性来保护细胞 19 20 Cui 等 21 22 的研究表明 富氢水可增加 SOD POD 和 APX 等抗氧化酶的活性 并增加一些非酶类抗氧化 物的含量 如 GSH 和 AsA 帮助植物对抗镉 汞毒害 带来的氧化损伤 本试验结果表明 高盐胁迫下 樱 桃番茄叶片和根部的SOD CAT POD APX 活性均显 著升高 说明 HRW 能够增强樱桃番茄的抗氧化能 力 抑制ROS的产生和积累 这是氢气提高樱桃番茄 耐盐性的重要机理 高盐胁迫下 樱桃番茄叶片和根部的脯氨酸 Pro 含量也明显升高 即作物会主动积累渗透调节 物质 提高细胞液的渗透压 增加蛋白质分子的水合 度 增强细胞的吸水和保水能力 23 HRW 处理的Pro 的含量明显大于 CK 表明氢气能通过增加高盐下樱 桃番茄叶片和根部的渗透调节物质含量提高其渗透 调节能力 从而减轻高盐伤害 这是其耐盐性增强的 重要原因之一 在本研究中 盐胁迫条件下 樱桃番 茄叶片MDA含量增加 外源添加HRW 减少了叶片 MDA 的积累 说明外源添加 HRW 降低了盐胁迫条 件下樱桃番茄细胞膜的损伤 本研究中 富氢水处理明显增加了盐胁迫下樱 桃番茄的株高 茎粗 单果重 果实硬度 果穗数和产 量 果实品质也得到明显改善 表明外源添加富氢水 可能通过降低细胞膜损伤程度 提高抗氧化酶活性 进而促进植株生物量的积累 提高品质 3 2 结论 富氢水处理可以减少高盐胁迫下樱桃番茄叶片 中丙二醛在细胞内的积累 提高渗透调节物质脯氨 酸和过氧化物酶的活性 并促进樱桃番茄的生长 提 高其产量和品质 综上所述 富氢水能通过提高抗氧 化系统活性及渗透调节能力来增强樱桃番茄的耐盐 性 提高产量及品质 参考文献 1 金春燕 孙锦 郭世荣 外源亚精胺对 Ca NO 3 2 胁迫下黄瓜 幼苗生长和活性氧代谢的影响 西北植物学报 2010 8 1627 1633 2 Cui W Gao C Fang P et al Alleviation of cadmium toxicity in Medicago sativa by hydrogen rich water J J Hazard Mater 2013 260 715 724 3 Wu Q Su N Cai J et al Hydrogen rich water enhances cad mium tolerance in Chinese cabbage by reducing cadmium up take and increasing antioxidant capacities J J Plant Physiol 2015 175 174 182 4 Xie Y Mao Y Lai D et al H 2 enhances Arabidopsis salt tol erance by manipulating ZAT10 12 mediated antioxidant de fence and controlling sodium exclusion J PLoS One 2012 7 11 e49800 5 Xu S Zhu S Jiang Y et al Hydrogen rich water alleviates salt stress in rice during seed germination J Plant Soil 2013 370 1 2 47 57 6 Xie Y J Zhang W Duan X L et al Hydrogen rich water al leviated ultraviolet B triggered oxidative damage is partially associated with the manipulation of the metabolism of iso flavonoids and antioxidant defence in medicago sativa J Funct Plant Biol 2015 42 12 1141 1157 7 Lin Y Zhang W Qi F et al Hydrogen rich water regulates cu cumber adventitious root development in a heme oxygenase 1 carbon monoxide dependent manner J Journal of Plant Physi ology 2014 171 2 1 8 8 Su N Wu Q Liu Y et al Hydrogen rich water reestablishes ROS homeostasis but exerts differential effects on anthocyanin synthesis in two varieties of radish sprouts under UV A irra diation J J Agric Food Chem 2014 62 27 6454 6462 9 Zeng J Zhang M Sun X Molecular hydrogen is involved in phytohormone signaling and stress responses in plants J PLoS One 2013 8 8 e71038 10 李忠光 龚明 植物中超氧阴离子自由基测定方法的改进 J 云南植物研究 2005 27 2 211 216 11 李合生 孙群 赵世杰 章文华 植物生理生化实验原理和技 术 北京 高等教育出版社 2000 12 Omran R G Peroxide levels and the acivities of catalase perox idase and indoleacetic acid oxidase during and after hilling cucumber sedlings J Plant Physiology 1980 65 2 407 408 13 Chance B Maehly A C Asasy of catalases and peroxidse J Methodls in Enymology 1955 2055 764 775 14 Nakano Y Asada K Hydrogen peroxide is scavenged by ascorbate specific peroxidase in spinach chloroplasts J Plant and Cell Physiologoy 1981 22 5 867 880 15 Xu S Zhu S Jiang Y et al Hydrogen rich water alleviates salt stress in rice during seed germination J Plant and Soil 2013 370 1 2 47 57 16 Xu S Zhu S S Jiang Y L et al Hydrogen rich water allevi atas salt stress in rice during seed germination J Plant and Soul 157 2022 12 试验研究 2013 370 1 2 47 57 17 Kornyeyev D Logan B A Payton P et al A Enbanced pho tochemical light uilizaion and decreased ciligindced poion hibion of photosystem II in cotton overexpressing genes en coding chloroplast targeted antioxidant enxymes J Physi ologla Plantarum 2001 113 3 323 331 18 王洪涛 艾希珍 郑楠 等 嫁接对低温弱光下辣椒幼苗膜脂 过氧化及抗氧化酶活性的影响 应用生态学报 2010 21 5 1289 1294 19 Kajiyama S Hasegawa G Asano M et al Supplementation of hydrogen rich water improves lipid and glucose metabolism in patients with type 2 diabetes or impaired glucose tokerance Nurition Research 2008 283 137 143 20 Xie k Yu Y Pei Y et al Protetive efectes of hydrogen gas on murine polymicrobial sepsis via reducing oxidative stress and HMGB1 rclease J Shock 2010 34 1 90 97 21 Cui W T Cao C Y Fang R et al Aleviaion of cadmium tox icity im Medicago sativa by hyrogen rich water J Jourmal of Hazardows Marterials 2013 260 715 724 22 Cui W T Fang P Zhu K K et al Hydrogen rich water con fers plant tlernce to meraury toxicity in alflfa sedig J Ecotort cology and Enironmental Sagfer 2014 105 103 111 23 朱虹 祖元刚 王文杰 逆境胁迫条件脯氨酸对植物生长的 影响 J 东北林业大学学报 2009 37 4 86 89 樱桃番茄是宁波市设施栽培的主栽蔬菜品种之 一 近年来因栽培面积不断扩大 连作障碍日益严 重 由此引起的有害物质富集 土传病虫害频发等问 题日益突出 1 4 虽然采取轮作栽培 药剂防控等措施 可以在一定程度上缓解连作障碍 但由于生产成本 过高 土地资源日趋紧张 农产品安全及环境保护等 因素的影响 轮作栽培与药剂防控等措施具有一定 的局限性 5 目前 在生产上多用嫁接的方法来克服 连作障碍 促进植株健康生长 提高果实产量与品 质 6 10 本试验选用浙江省主推品种浙樱粉1号为接 穗品种 与 2 种不同砧木进行嫁接组合 探讨不同砧 木嫁接后对番茄长势 产量和品质的影响 从而筛选 嫁接栽培技术对浙樱粉1号 果实品质及产量的影响 基金项目 宁波市农业技术推广项目 优质番茄品种引进与推广 2019NT012 浙江省农业 蔬菜新品种选育 新品种选育重大 科技专项子课题 茄果类蔬菜新品种选育 2021C02065 1 浙江省 2021 2023 年蔬菜产业技术项目 水果番茄秋冬 季高品质栽培项目 作者简介 郭焕茹 1983 女 农艺师 从事蔬菜瓜果技术推广工作 E mail 931632602 通讯作者 范雪莲 1980 女 高级农艺师 从事蔬菜瓜果技术推广工作 E mail 78060485 郭焕茹 1 李昕玥 2 狄 蕊 2 杨鸯鸯 3 葛芙蓉 4 范雪莲 1 1 宁波市农业技术推广总站 浙江宁波330200 2 宁波市镇海区农业技术推广总站 浙江宁波330200 3 余姚市农业技术推广服务总站 浙江余姚 315400 4 宁波市北仑区农业技术推广中心 浙江宁波330200 摘要 为筛选适宜浙樱粉1号番茄嫁接的优质砧木品种 分别以健壮 25 号 浙砧 7 号为砧木 研究 了不同砧木对番茄嫁接成活率 植株长势 产量及果实品质的影响 结果表明 2个砧木的嫁接成活 率均较高 在90 以上 嫁接后果实品质与自根苗比较没有发生明显的改变 但产量变化较为显著 以健壮25号为砧木的处理 在品质不变的前提下 通过提高单果重 单穗产量来提高番茄的单株产 量及总产量更为明显 增产达10 2 可获得更高的产量 收益更好 表现更优 关键词 浙樱粉1号 嫁接 品质 产量 158