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2023年 5月 灌溉排水学报 第 42卷 第 5期 May 2023 Journal of Irrigation and Drainage No 5 Vol 42 52 文章编号 1672 3317 2023 05 0052 08 叶面施硒与 土壤水分 互作对温室番茄 生长和 水分利用效率的影响 宋嘉雯 1 2 李欢欢 2 辛 朗 1 申 军 3 刘 浩 2 王兴鹏 1 钟 原 2 4 1 塔里木大学 水利与建筑工程学院 新疆 阿拉尔 843300 2 中国农业科学院 农田灌溉研究所 农业农村部作物需水与调控重点开放实验室 河南 新乡 453002 3 内蒙古水利事业发展中心 呼和浩特 010020 4 郑州大学 农学院 郑州 450000 摘 要 目的 探索叶面喷施外源硒与土壤水分互作 对温室番茄植株生长 产量及水分利用效率的影响 方法 以温室番茄 京番 404 为研究对象 设置 4种外源硒 硒源 Na2SeO3 喷施质量 浓度 S0 清水对照 S2 5 2 5 mg L S5 5 mg L和 S10 10 mg L 和 3种灌溉控制水平 灌水下限分别控制为田间持水率的 50 W1 重度干 旱 田间持水率的 65 W2 轻度干旱 田间持水率的 80 W3 充分供水 的 盆栽试 验 研究土壤水分 和叶面外源硒喷施 质量 浓度对温室番茄植株与果实生长 含硒量 产量和水分利用效率的影响 结果 随着 灌溉 控制水平的增 大 株高 茎粗及果实平均生长速率均 显著 增 大 且 显著影响了叶片含硒量 叶面 喷 施 外源硒 对 株高 及 番茄 生长速率的影响达到了显著水平 p 0 01 极显著 地影响了叶片和果实 含硒量 p 0 001 且 随 外源硒喷 施质量浓度的增大显著增大 与 S0 处理相比 叶面喷施 外源 硒 处理 的平均果实含硒量增加了 3 5 14 3 倍 平均 单果质量 单株产量和水分利用效率 均随 灌溉控制水平的增大而增大 随 叶面 外源硒喷施 质量 浓度的增大而 减小 结论 叶面喷施低质量浓度外源硒对植株生长 含硒量累积 产量和水分利用效率均有促进作用 叶面 外源硒喷 施质量浓度为 2 5 mg L 灌水下限为田间持水率的 80 时 可以在达到为人体补硒效果的前提下也促进了温室番茄 产量的形成 尤其缓解了重度干旱对温室番茄生长和产量造成的不利影响 关 键 词 外源硒 产量 水分利用效率 干旱 胁迫 番茄 中 图 分类号 S641 2 文献标志码 A doi 10 13522 ki ggps 2022642 OSID 宋嘉雯 李欢欢 辛朗 等 叶面施硒与土壤水分互作对温室番茄生长和水分利用效率的影响 J 灌溉排水学报 2023 42 5 52 59 SONG Jiawen LI Huanhuan XIN Lang et al Effects of Leaf Selenium Application and Soil Water Interaction on Growth and Water Use Efficiency of Tomato in Greenhouse J Journal of Irrigation and Drainage 2023 42 5 52 59 0 引 言 研究意义 据统计中国有 72 的地区处于缺硒 或者低硒的状态 1 食用富硒农作物类产品给人体补 硒安全高效 而硒元素是作物生长不可或缺的微量元 素之一 对作物生长具有重要的调控作用 给植物适 当的补硒 可促进作物生长发育和提高品质 2 3 并且能 够缓解干旱胁迫和盐胁迫对作物光合系统的伤害 4 郑阳等 5 研究表明 在相同 质量浓度外源硒处理之下 叶面喷施效果优于拌种且节约成本 2 水分亏缺时会 抑制 作物 光合产物的积累 导致 果实发育不良造成减 产 6 研究叶面喷施外源硒与土壤水分 互作 对番茄生 收稿日期 2022 11 15 基金 项目 国家自然科学基金项目 52279052 51779259 塔里木大学 校长基金创新团队项目 TDZKC202002 作者简介 宋嘉雯 1998 女 硕士研究生 主要从事作物高效用水 理论与技术研究 E mail 1723300726 通信作者 刘浩 1977 男 研究员 博士生导师 主要从事作物高 效用水理论与技术研究 E mail liuhao03 王兴鹏 1978 男 教授 博士生导师 主要从事干旱区灌溉排水理 论与节水灌溉方面的研究 E mail 13999068354 长影响对于促进国民健康及节水稳产具有重要意义 研究进展 番茄 生育期需水量较大 一定程度上水 分亏缺可提高番茄 果实可溶性糖 可溶性固形物 糖 酸比等品质特性 7 但还是会抑制 番茄 植株生长 导 致落花落果和减产等问题 7 8 硒参与抗氧化酶的组 成 能催化有毒的过氧化物还原为无害的羟基化合物 从而保护生物膜不被氧化降解 9 适量施硒可以促进 番茄植株的生长发育 提高果实含硒量和产量 而且 可有效改善果实品质 增强作物的抗逆性 4 也有学 者研究 10 表明 施硒对番茄产量没有显著影响 然而 大多数研究 3 11 12 表明 适量施硒能提高番茄果实糖 酸比 VC 含硒量 可溶性蛋白等品质特性 但对 于是否能提高产量还有待深入研究 切入点 目前 关于土壤水分对番茄的影响主要是针对单一因素对 番茄生长生理和产量的影响 7 8 关于番茄施硒的研 究主要集中在 不同外源硒喷施质量浓度 13 14 和 不同 硒源 14 15 对植株生长 果实硒富集能力和品质的影响 而叶面喷施外源硒与土壤水分的交互作用对温室番 宋嘉雯 等 叶面施硒与土壤水分互作对温室番茄生长和水分利用效率的影响 53 茄的 影响 还有待进一步探究 尤其是在 不同 干旱胁迫 程度 下 番茄 对 喷施不同 质量 浓度 外源硒 响应 还知之 甚少 拟解决的关键问题 为此 以温室番茄为研 究对象 探究叶面 外源硒 喷施 质量浓度 与土壤水分 互 作 对温室番茄植株生长 果实 含硒量 以及水分利用效 率的影响 为外源硒在温室栽培富硒番茄的科学合理 应用提供理论基础与技术指导 1 材料与方法 1 1 试验地概况 试验 于 2022年 3 6月 在中国农业科学院新乡综 合试验基地 N35 9 E113 47 海拔 74 m 的日光 温室中进行 试验区气候属暖温带大陆性季风气候 多年均降 水 量 580 mm 年均蒸发量 2 000 mm 多年 平均气温 14 1 日照时 间 达 2 398 8 h 无霜期 201 d 试验所用日光温室总面积为 510 m2 60 m 8 5 m 坐北朝南 温室上端最外层是铺设了厚度 5 cm 的 保 温 棉 内覆盖 1 层 0 2 mm 的无滴聚乙稀薄膜 在侧后 墙的墙体内也均嵌入了保温材料 试验 采用 盆栽 的方 式 进行 选用大田耕层 0 20 cm 土壤 质地为沙壤 土 土壤 体积质量 为 1 40 g cm3 田间持水 率 为 23 02 质量含水率 土壤碱解氮 速效钾 速效磷质量 分数 分别为 77 4 243 3 16 0 mg kg pH 值为 8 7 EC值 为 162 0 S cm 有机质质量分数为 15 2 g kg 1 2 试验设计 试验所用盆直径 30 cm 高 50 cm 供试验土壤 经风干后过 2 mm 网筛混匀 分 3 层装入盆内 装盆 时 约 15 cm 夯实 1 次 在第 3 层将基肥混匀施入 装 至离盆上口 2 3 cm 处 每盆装风干土质量为 45 7 kg 试验过程中 N P2O5 K2O 肥施用量分别为 0 13 0 08 0 13 g kg 干土 基肥供试肥料 主要 为普通速效复 合肥 N P2O5 K2O 17 15 15 以氮肥总量的 40 为 基础计算普通速效复合肥施用 量为 13 95 g 磷肥 全以基肥 过磷酸钙 P2O5 为 14 施入 将 剩余 的 60 氮肥 尿素 N 为 46 和 不足的 钾肥 硫酸钾 K2O 为 50 均分为 3 份分别于每穗果实开始膨大时随水追施 各 处理施用量均相同 供试番茄品种为京番 404 于五 叶一心时移栽 2022 年 3 月 16 日 至盆中 每盆定 植 1 株 坐果 3 穗留顶叶 3 片后打顶 6 月 25 日结 束试验 基于 2021 年试验结果 外源硒喷施质量浓度 分 别为 0 5 10 mg L 喷施 低 质量 浓度 外源硒对番茄 生长 有显著促进效果 本 试验分别设置 叶面外源硒 Na2SeO3 喷施 质量 浓度 S 控制 质量 浓度范围 0 1 mg L 和 灌水水平 W 控制水量范围 5 2 个 因 素 其中 设置 4 个 叶面喷施外源硒 Na2SeO3 质 量 浓度 分别为 0 S0 2 5 mg L S2 5 5 mg L S5 和 10 mg L S10 于开花坐果期分 2 次间 隔 20 d 均匀喷施 开花后 10 30 d 于植株叶片 每次喷施以叶片表面产生滴水为止 3 S0喷施清水作 为对照 喷施外源硒过程 中将土壤表面用防水塑料布 覆盖以防止 Na2SeO3 溶液滴入土壤而对试验结果产 生影响 每种外源硒 喷施质量 浓度下设置 3 个 灌溉水 平 灌水下限分别控制 为 田间持水率的 50 田间持 水率 65 田间持水率 80 6 8 分别记为 W1 W2 W3 灌水定额均为 2 L 采用 完全组合 试验设计 共 12 个处理 为满足破坏性取样需求 每个处理 20 盆 共 240 盆 为精确控制每个处理的灌水量 各处 理均单独采用由灌水桶 小型自吸泵 压力表 阀门 毛管和装有流调器的滴箭所组成的滴灌系统供水 图 1 灌水器额定流量为 2 L h 工作压力为 0 12 MPa 灌水时将所需灌溉水量加入灌水桶内 启动自吸泵 调整工作压力至 0 12 MPa 将灌溉水通过毛管连接滴 箭注入每个盆中 直至桶内所有灌溉水用完为止 每天 07 30 08 30各处理均选择有代表性的 3盆 植株 采用带有电子吊秤 精度为 20 g 小型有轨行 吊称量盆质量 并计算土壤含水率 用于控制灌溉 图 1 灌水系统 Fig 1 Irrigation system 1 3 主要观测项目与方法 1 3 1 土壤基础理化参数 1 土壤 体积质量 田间持水率 试验开始前 采用环刀法测定试验土壤 体积质量 和田间持水 率 由 于试验土壤全部为 0 20 cm 表层土 因此 分别在不 同位置 用 环刀 取 0 20 cm 土 壤 重复 6 次 2 土壤基础养分 在移栽前 取风干过筛后的 试验土壤 用于测量全氮 速效氮 速效 磷 速效 钾 灌水桶 自吸 泵 阀门 压力 灌水管 灌溉排水学报 54 pH 值 电导率 有机质 全氮采用 AA3 流动分析仪 测定 速效钾采用 火焰光度法 测定 速效氮采用碱解 扩散法 测定 速效磷采用碳酸氢钠浸提法 测定 pH 值采用电位法 测定 电导率采用 DDS 307 电导率仪 法 测定 有机质采用比色法 测定 16 1 3 2 作物耗水量 自灌溉处理期开始至结束 选取具有代表性的 3 棵 植 株 每天 07 30 08 30 通过称量计算得到日耗 水量 其中作物耗水量计算式为 ETi Zi Zi 1 I 1 式中 ETi为第 i 天的单株作物耗水量 L 株 Zi为 第 i天盆总质量 kg Zi 1为第 i 1 天盆总质量 kg I为灌水量 1 3 3 生长生理指标 1 株高 茎粗 从每个处理挑选具有代表性的 与整体长势相近的 3 株植株做标记 在植株移栽至盆 中 15 d 后和果实成熟采摘末期测定番茄的株高 茎 粗 株高采用直尺测量 茎粗采用十字交叉法 在地 上 2 cm 处用游标卡尺测量 2 果实生长过程 自番茄果实长至乒乓球大小 后 每层果随机选取 1 个有代表性的果实标记 利用 游标卡尺采用十字交叉法测量果实的横径和纵径 测 量至果实成熟 每个处理重复 3 次 3 含 Se 量 各处理于果实成熟采摘期选取植株 上层功能叶 经蒸馏水清洗拭干后 将果实样品置于 烘箱 在 105 条件下杀青 30 min 后在 75 下烘干 至恒 质量 采用 电感 耦 合等离子体质谱法 ICP MS 法 17 测定叶片和果实的 含 Se 量 根据果实含水率 将果实 含 Se 量转化为单位鲜果质量的 含 Se 量 1 3 4 产量 和 水分利用效率 番茄进入采摘期后 当果实周身着色达 90 以上 后采摘 每次采摘后记录果实数量 并用精度为 0 1 g 量程为 3 5 kg 的电子天平称 质量 计算单株果实产量 和平均单果质量 水分利用效率计算式为 WUE YET 2 式中 WUE 为水分利用效率 kg m3 Y 为单株产 量 kg 株 ET为单株耗水量 L 株 1 4 数据处理 采用 DPS 9 01 数据处理系统 分析 试验数据 并 运用 Duncan 新复极差法 对各试验处理进行多重比较 和差异显著性检验 p 0 05 用 Microsoft Excel 2019 作图 2 结果 与分析 2 1 叶面 喷施 外源硒 与土壤水分 互作 对温室番茄株 高 茎粗 及其生长速率 的影响 图 2 为 番茄成熟末期的株高和茎粗及其 平均 生 长速率 图中 表示 在 p 0 05 条件下 差异 显著 表 示 在 p 0 01 条件下 差异 显著 表示 在 p 0 001 条 件下 差异 显著 由图 2 可知 叶面 喷施外源硒 仅 对株 高及其生长速率有显著影响 p 0 01 土壤水分对 株高 茎粗及其生长速率均有 极 显著影响 p 0 001 而 叶面 喷施外源硒 与土壤水分 的交互作用 对株高 茎 粗及其生长速率 均未产生 显著影响 从图 2 a 和 图 2 c 可以看出 在同一土壤水分 处理 下 与 S0 处 理 相比 各叶面 喷施 外源硒 处理 均不同程度 地促进了 植株生长 且株高随 外源硒喷施质量浓度 的增加呈逐 渐降低趋势 最大值均出现在 S2 5 处理 与 S0 处理 相比 S2 5 S5 S10 处理的株高分别提高了 6 3 4 3 3 7 而相同土壤水分 处理下 不同 外源硒喷施 质量浓度 处理 的 茎粗无显著 差异 在相同 外源硒喷施 质量浓度 下 株高和茎粗随 灌溉控制水平 的增大而显 著增大 与 W3 处理相比 W1 W2 处理的平均株高 分别降低了 19 8 和 7 4 茎粗分别降低了 19 6 和 5 4 由 图 2 b 和 图 2 d 可知 叶面喷施外源 硒 和 土壤水分 均极显著影响了 株高生长速率 S2 5 S5 S10 处理的平均株高生长速率 较 S0 处理分别提 高了 8 1 5 5 和 4 5 S2 5W3 处理 的 株高和茎 粗生长速率最大 分别为 1 27 cm d 0 077 mm d a 株高 b 株 高生长速率 c c c c b b b b b a a a 0 20 40 60 80 100 120 140 株高 cm 处理 PS 0 003 7 PW 0 000 1 PS W 0 362 6ns c c c c b b b b b a a a 0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 1 2 1 4 株高生长速率 cm d 1 处理 PS 0 003 7 PW 0 000 1 PS W 0 405 4ns 宋嘉雯 等 叶面施硒与土壤水分互作对温室番茄生长和水分利用效率的影响 55 c 茎粗 d 茎粗生长速率 图 2 不同处理 温室番茄株高 茎粗 及 其 生长速率 Fig 2 Plant height stem diameter and growth rate of tomato in greenhouse under different treatments 2 2 叶面喷施外源硒 与土壤水分互作对温室番茄果 实平均生长速率的影响 图 3 为 果实平均生长速率 由图 3 可知 土壤水 分极显著影响 p 0 001 了果实平均生长速率 叶 面喷施外源硒对果实平均生长 速率 无显著影响 在重 度干旱 W1 条件下 随着外源硒喷施 质量 浓度的 增大果实平均生长速率 逐渐 减小 S2 5 处理果实平均 生长速率最大 但 各处理之间差异不显著 在轻度干 旱和充分供水条件下 随着 外源硒喷施质量浓度 的增 加果实平均生长速率大致呈增加趋势 S2 5 S5 S10 处理较 S0 处理平均增加了 10 0 31 0 34 0 随着 外源硒喷施质量浓度 的增加果实平均生长速率 增幅逐渐趋于平稳 在相同 外源硒喷施质量浓度 下 果实平均生长速率随灌溉控制水平的增 加 而显著增 大 与 W1 处理相比 W2 W3 处理的果实平均生长 速率分别显著提高了 2 6 3 9 倍 且 W3 处理较 W2 处理提高了 0 4 倍 综上 可知 在重度干旱状况下喷 施低 质量 浓度外源硒有增加果实平均生长速率的趋 势 而在轻度干旱和水分充足的状况下喷施中高 质量 浓度的外源硒促进果实平均生长速率 的 效果最佳 图 3 不同处理温室番茄的果实平均生长速率 Fig 3 Average growth rate of tomato fruit in greenhouse under different treatments 2 3 叶面喷施外源硒 与土壤水分互作对温室番茄叶 片和果实含硒量的影响 图 4 为各处理番茄叶片和果实的含硒量 喷施不 同 质量 浓度外源硒对叶片和番茄果实 含硒量 均产生 了极显著影响 p 0 001 叶面喷施外源硒与 土壤 水分 的交互作用 对叶片含硒量 产生了 极显著影响 p 0 001 对果实含硒量无显著影响 在相同土 壤水分 处理 下 与 S0 处理相比 S2 5 S5 S10 处理 的平均叶片含硒量分别显著增加了 3 8 9 8 19 8 倍 平均果实含硒量分别显著增加了 3 5 6 9 14 3 倍 叶片和果实含硒量均随外源硒喷施 质量 浓度的增大 而显著增大 可见喷施外源硒促进了硒元素从叶片向 果实的转运 从图 4 b 还可以看出 在充分供水 W3 状况下 叶面 喷施外源硒 处理 S2 5 S5 S10 处理 之间的果实含硒量无显著性差异 但较 S0 处理分别增加了 1 4 3 1 3 1 倍 且 外源硒喷施质 量浓度 由 2 5 mg L 增加到 5 mg L 时果实含硒量的增 长幅度最大 外源硒喷施质量浓度 大于 5 mg L 后增 长幅度变缓 在相同 外源硒喷施质量浓度 下 W1 处 理 较 W2处理 和 W3 处理的平均叶片含硒量分别显著 提高了 1 5 倍和 1 2 倍 而 W2 W3 处理 之间差异 不 显著 在 S2 5 S5 处理下 土壤 水分 对果实含硒量 无显著 影响 而在 S10 处理下 W1 W2 处理较 W3 处理分别显著增加了 100 0 和 73 8 2 4 叶面喷施外源硒 与土壤水分互作对温室番茄产 量及水分利用效率的影响 2 4 1 番茄产量 叶面 喷施外源硒和 土壤水分对温室番茄平均单 果质量和单株产量有极显著影响 p 0 001 土壤 水分对温室番茄的单株坐果数有极显著影响 p 0 001 而 叶面喷施外源硒与 土壤水分 的交互 作用 对单株坐果数 平均单果质量和单株产量均无显 著 影响 表 1 同一 外源硒喷施质量浓度 下 W1 处理较 W2 W3处理平均单株坐果数分别降低了 31 2 和 35 4 且差异显著 p 0 05 说明重度干旱是导致落花落 果的主要因素 平均单果质量和单株产量随灌溉控制 水平的降低而显著降低 且差异极显著 与 W3 处理 d cd d bc ab a ab a a a a a 0 2 4 6 8 10 12 茎粗 mm 处理 PS 0 224 6ns PW 0 000 1 PS W 0 408 7ns c c bc bc ab ab ab ab a a a a 0 0 01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 07 0 08 茎粗生长速率 mm d 1 处理 PS 0 747 7ns PW 0 000 1 PS W 0 783 1ns e e e e d cd bc bc ab a ab a 0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 1 2 1 4 果实 平均 生长速率 mm d 1 处理 PS 0 466 2ns PW 0 000 1 PS W 0 148 3ns 灌溉排水学报 56 相比 W1 W2处理的平均单果质量分别减小了 81 8 和 36 1 单株产量分别减小了 87 8 和 38 6 在 同一土壤水分 处理 下 喷施外源硒 有增加单株坐果数 的趋势 但不同 外源硒喷施质量浓度 对单株坐果数 无 显著影响 随外源硒喷施 质量 浓度的增 加 单株产量 和平均单果质量 逐渐减小 与 S0 处理相比 S2 5 S5 S10 处理的平均单果质量分别增加了 6 7 1 3 1 2 单株产量分别增加了 12 0 9 0 2 0 说明当 外源硒喷施质量浓度 高于 2 5 mg L 后 平均单 果质量和单株产量的涨幅均呈递减趋势 a 叶片 b 果实 图 4 不同处理 温室番茄 叶片和果实 的 含硒量 Fig 4 Selenium content in greenhouse tomato leaves and fruits under different treatments 表 1 不同处理 温室番茄 的 产量及水分利用效率 Table 1 Yield and water use efficiency of greenhouse tomatoes with different treatments 处理 单株坐果数 个 平均单果质量 g 单株产量 kg 单株耗水量 L 水分利用效率 kg m 3 S0W1 7 11 0 42c 22 85 0 47ef 0 162 0 010e 17 31 0 02d 9 38 0 60f S2 5W1 7 33 0 33c 26 82 0 48e 0 197 0 010e 17 41 0 06d 11 31 0 59f S5W1 7 89 0 51c 23 61 0 72ef 0 185 0 010e 17 17 0 12d 10 76 0 59f S10W1 8 11 0 42c 22 18 0 57f 0 179 0 008e 17 98 0 05c 9 95 0 47f S0W2 10 33 0 41b 81 67 1 60d 0 844 0 036d 42 59 0 12b 19 81 0 84e S2 5W2 10 67 0 37ab 89 41 1 36c 0 955 0 041c 42 45 0 20b 22 49 0 96cd S5W2 11 44 0 47ab 82 44 1 31d 0 940 0 034c 42 53 0 12b 22 11 0 79d S10W2 11 11 0 35ab 81 04 1 13d 0 899 0 027cd 42 45 0 06b 21 18 0 64de S0W3 11 00 0 37ab 129 92 2 07ab 1 427 0 046b 58 25 0 15a 24 50 0 79bc S2 5W3 11 67 0 17a 133 95 2 20a 1 562 0 028a 58 25 0 27a 26 81 0 48a S5W3 11 56 0 18a 131 50 2 09ab 1 519 0 028a 57 99 0 24a 26 19 0 49ab S10W3 11 00 0 29ab 128 49 2 36b 1 413 0 042b 58 01 0 18a 24 35 0 73bc W 0 000 1 0 000 1 0 000 1 0 000 1 0 000 1 S 0 058 4ns 0 000 1 0 000 5 0 287 1ns 0 000 2 S W 0 562 9ns 0 758 0ns 0 294 6ns 0 049 2 0 931 2ns 注 表示 p 0 05 条件下 差异 显著 表示 p 0 01 条件下差异 显著 表示 p 0 001 条件下 差异 显著 2 4 2 番茄水分利用效率 由表 1 可知 叶面喷施外源硒对温室番茄水分利 用效率的影响极显著 p 0 001 但 对耗水量 无 显著 影响 叶面喷施外源硒与土壤水分的交互作用对水分 利用效率无显著影响 在同 一水分处理下 WUE随外 源硒喷施 质量 浓度的增加呈减小趋势 且 3 个水分处 理下均表现 为在 S2 5 处理下 WUE 最大 在轻度干旱 条件下 叶面喷施外源硒提高了 WUE 与 S0W2 处理 相比 S2 5W2 S5W2 处理的 WUE显著增加了 15 2 和 11 6 S10W2 处理增加了 6 9 且 W2 水分 处理 下 S2 5 S5 处理的 WUE与 S0 处理 差 异显著 土壤水 分 处理 对耗水量和 WUE均有极显著影响 p 0 001 同一 外源硒喷施质量浓度 下 随着灌溉控制水平的增 加 番茄 耗水量和 WUE均显著增加 与 W3 处理相比 W2 W1 处理的耗水量分别减少了 26 9 和 69 9 WUE 分别降低了 16 0 和 59 3 说明重度干旱胁迫 减小了植株的耗水量 但同时也降低了 WUE 3 讨 论 3 1 叶面喷施外源硒 与土壤水分 互作 对温室番茄 植 株及果实生长 的影响 Rady 等 12 研究表明 施硒诱导了番茄生长性状 的改善 探究原因发现 由于硒诱导的渗透保护剂和低 分子量抗氧化剂量提高以及酶促抗氧化酶活性提高 同时降低了氧化应激的标志物 MDA H2O2 等 硒 在植株代谢和酶促调节 过程 中起关键作用 同时 适 量 施 硒有助于植株生长 发育 高 剂量 施 硒 不仅 会 抑制 植株生长甚至 造成植物中毒 因此 硒对农作物的效应 存在剂量效应 18 此前 在 人参菜 19 花生 20 小白 菜 21 生菜 22 等 作物的研究中 也 证实了这一观点 本 研究 中 叶面 喷施外源硒 显著提高 了 温室番茄的株高及 其生长速率 随着 外源硒喷施质量浓度 的增 加 株高 和生长速率 的涨幅 逐渐 减小 图 2 a 和图 2 b 可见 喷施 高 质量浓度外源硒 对温室番茄 的促进效果 逐 f de b a f ef def bc f def cd cd 0 1 2 3 4 5 6 叶片含硒量 m g k g 1 处理 PS 0 000 1 PW 0 000 1 PS W 0 000 1 c bc b a c bc b a c bc b b 0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 1 2 1 4 1 6 果实含硒量 m g k g 1 处理 PS 0 000 1 PW 0 213 4ns PS W 0 089 4ns 宋嘉雯 等 叶面施硒与土壤水分互作对温室番茄生长和水分利用效率的影响 57 渐减小 与 施和平 等 23 和李娜 等 24 的 研究结果一致 刘群龙等 25 研究 发现 施 硒提高了果实的横径 且随 外源硒喷施质量浓度 的增 加 而显著增大 并 极显著 地 提高了单果质量 这 与 本研究结果 一致 喷施 低 质量 浓度 外源硒 促进 了 果实平均生长速率 轻度干旱 和充 分供水的情况下 随着 外源硒喷施质量浓度 的增 加 而 增大 但 增幅 逐渐 减小 说明在轻度干旱和充分供水 情况下 施硒可以提高果实平均生长速率 图 3 但 喷施中低 质量 浓度外源硒促进效果更好 在 重度干旱 条件下番茄 植株 生长 受到 胁迫 光合作用减小 向果 实转运的光合产物 减 少 果实生长 受到 抑制 26 喷施 低 质量 浓度外源硒时 重度干旱情况下的 番茄果实平 均生长速率 有增加趋势 且喷施低 质量 浓度外源硒促 进了植株生长 因此 说明 重度干旱 下 喷施 2 5 mg L 的 外源硒 对植株和 果实生长造成的 不利 影响 有缓解作用 3 2 叶面喷施外源硒 与土壤水分 互作 对温室番茄叶 片和果实 含硒量 的影响 有机硒是人类硒营养来源的重要途径 而 植物 是 将无机硒转化为人类可食用的增加营养效果的植物 有机硒优选的媒介 樊俊等 27 研究表明 喷施亚硒酸 钠 能 提高 含硒量 尤其 在 喷施 低 质量 浓度 亚硒酸钠 时 植株 叶片的 含硒量 硒积累量以及硒有效利用率均为 最高 本研究 表明 喷施外源硒可提高 叶片含硒量 果实含硒量 随外源硒喷施 质量 浓度的增大叶片 含硒 量 和果实 含硒量 均显著增大 图 4 a 和图 4 b 可见喷施外源硒 促进了硒元素从叶片向果实的转运 和积累 这与 温明霞等 28 和 Zhu 等 29 的 研究结果 一 致 另外 本 研究 中 叶面 喷施外源硒 与土壤水分 互 作 对叶片 含硒量 的影响达到 极 显著水平 p 0 001 同时在喷施高 质量 浓度外源硒的条件下 3 个水分 处 理 之间的果实 含硒量 差异达到显著水平 p 0 05 产生差异的原因可能是在干旱胁迫下植株矮小 与 充 分供水处理 相比 虽然 外源硒喷施质量浓度 相同 但 在实际操作中喷施量 保持一致 导致 干旱胁迫下 矮小 的植株 吸收 的 硒量 可能 高于 充分供水 的植株 因此出 现在干旱 胁迫 条件下高于充分供水条件下叶片和果 实 含硒量 的情况 3 3 叶面喷施外源硒 与土壤水分 互作 对温室番茄产 量及水分利用效率的影响 水是番茄果实的主要组成成分 30 硒参与 抗氧化 酶的组成 适量 施 硒可以促进植株生长发育 提高 含 硒量 增强作物抗逆性 10 本研究中 土壤水分 显著影 响植株生长 果实生长以及产量和水分利用效率 在 充足供水状况下 喷施低 质量 浓度 2 5 mg L 外源硒 显著 增加 了植株生长 坐果数和平均单果质量均有增 加趋势 进而 显著 提高作物 产量 表 1 这与李乐 13 和李登超等 18 的研究结果一致 但 喷施高 质量 浓度外 源硒 番茄 植株生长 坐果数 和 平均单果质量均有 减 小 趋势 造成 产量 降低 然而 殷 朝珍等 15 研究表明 施硒显著降低了产量的构成因素 同时降低了产量 Pezzarossa 等 10 研究 发现 施硒对番茄植株的平均单 果质量 和单株 产量没有显著影响 这与本研究结果不 一致 可能是 外源硒不同 或是土壤含硒量 不同 12 15 也可能是 不同 番茄品种对 硒 的耐受力不同 31 引起 的 因此 硒源对 作物 产量构成要素和产量的影响 以及 施硒对 不同番茄品种的问题 还 有待进一步探究 干旱胁迫时植株的生长发育受到抑制 光合产物 减少 坐果数 降低 进而 产量 降低 7 30 这 与 本 研究 结果一致 在发生重度干旱情况下 植株矮小光合作 用弱 向果实转运的光合产物少造成 落花落果 平均 单果质量和产量降低 Rady 等 12 研究 显示 施硒改 善植株抗氧化防御系统的组成部分 提高了番茄植株 对干旱胁迫引起的氧化损伤的耐受性 主要表现在促 进了植株生长 和 叶组织健康 同时提高了光合效率 产量组成和果实质量 这 与 本 研究 结果 一致 喷施低 质量 浓度 外源硒 有促进植株生长 提高 果实平均生长 速率 坐果数和平均单果质量 和单株产量 的变化趋势 也一定程度上 缓解 了 干旱 对温室番茄生长和产量 造 成的 影响 本研究 表明 在重度干旱胁迫下 各处理间耗水 量 没有显著差异 产量呈先增加后 降低 的趋势 在 外 源硒喷施质量浓度 为 2 5 mg L 时产量最大 S2 5W1 处理的 水分利用效率 最大 高尚等 32 研究 显示 施 硒 提高了 水分利用效率 这与本研究结果一致 因此 施硒 可 促进 番茄 植株生长 提高产量 尤其缓解了干 旱胁迫对作物造成的 不利 影响 水分利用效率的提高 也 可能 是由于叶面 施 硒 降低了叶片的蒸腾速率 33 因 此 今后需加强叶面 喷施外源硒 对温室番茄光合 蒸腾 等生理特性的研究 探索叶面施硒调控番茄生长及水 分利用效率的生理机制 4 结 论 1 土壤水分对植株 株高和茎粗及其生长速率 果实平均生长速率 产量和水分利用效率均有显著影 响 在 相同 外源硒喷施质量浓度 下 重度干旱 W1 处理较充分供水 W3 处理 平均株高 茎粗和果实 平均生长速率分别 显著 降低了 19 8 19 6 80 0 平均单果质量 产量和水分利用效率分别显著 降低了 81 8 87 8 和 59 3 2 叶面喷施外源硒显著提高了叶片和番茄果实的 含硒量 且 促进了植株生长 提高了 果实平均生长速 率 单株产量 和 水分利用效率 在同一土壤水分 处理 灌溉排水学报 58 下 外源硒喷施质量浓度为 2 5 mg L时效果最为显著 3 叶面喷施外源硒和土壤水分对温室番茄的生 长指标 产量和水分利用效率均有一定的积极 影响 从植株的生长 果实平均生长速率 含硒量以及产量 和水分利用效率多指标综合考量 外源硒喷施质量浓 度 为 2 5 mg L 灌水下限为田间持水率的 80 时 可 以在达到为人体补硒效果的前提下也 促进 了温室番 茄 产量的形成 尤其缓解了重度干旱对温室番茄生长 和产量造成的不利影响 参考文献 1 史晓倩 施硒苦荞籽粒蛋白质含量高光谱监测研究 D 太谷 山西 农业大学 2018 SHI Xiaoqian Application of selenium and Tartary buckwheat grain protein content hyperspectral monitoring research D Taigu Shanxi Agricultural University 2018 2 NARV EZ ORTIZ W BECVORT AZCURRA A FUENTES LARA L et al Mineral composition and antioxidant status of tomato with application of selenium J Agronomy 2018 8 9 185 3 ZHU Zhu CHEN Yanli ZHANG Xueji et al Effect of foliar treatment of sodium selenate on postharvest decay and quality of tomato fruits J Scientia Horticulturae 2016 198 304 310 4 范 舒雅 外源硒提高番茄干旱和盐胁迫抗性的生理机制研究 D 杨凌 西北农林科技大学 2022 FAN Shuya Study on physiological mechanisms for exogenous selenium mediated drought and salt tolerance in tomato D Yangling Northwest A 2 Farmland Irrigation Research Institute Chinese Academy of Agricultural Sciences Key Laboratory of Crop Water Use and Regulation Ministry of Agriculture and Rural Affairs Xinxiang 453002 China 3 Inner Mongolia Water Conservancy Development Center Huhhot 010020 China 4 College of Agriculture Zhengzhou University Zhengzhou 450000 China Abstract Objective To explore the effects of the interaction between leaf sprayi