田德龍，侯晨麗，徐冰，任杰，張琛

分枝期水鹽脅迫對紫花苜蓿生長及生理特征的影響

田德龍1，侯晨麗2，徐冰1，任杰1，張琛1

（1.水利部牧區(qū)水利科學(xué)研究所，呼和浩特 010020；2.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

【目的】探討分枝期水鹽脅迫對紫花苜蓿生長及生理特征的影響。【方法】以紫花苜蓿為研究對象，于2018—2019年在內(nèi)蒙古磴口縣圣牧高科經(jīng)濟(jì)園區(qū)內(nèi)開展盆栽試驗，設(shè)置3個水分脅迫處理：W1（55%f～70%f）、W2（70%f～85%f）、W3（85%f～100%f），并設(shè)置4個鹽分脅迫處理：S0（<1.0 g/kg）、S1（1.5 g/kg）、S2（3.0 g/kg）、S3（4.5 g/kg），在苜蓿初花期測量各處理的地上部分、根系生物量以及地上部分植株滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化酶活性，探究水鹽脅迫對紫花苜蓿水分消耗、生長及生理特性的影響?！窘Y(jié)果】與單一水分和鹽分脅迫相比，水鹽脅迫導(dǎo)致苜蓿耗水量和地上生物量進(jìn)一步降低。在低水處理下，添加適宜的鹽分（≤3 g/kg）可提高苜蓿自身的脯氨酸量、Na+量以及過氧化物酶（POD）活性，降低超氧化物歧化酶（SOD）活性，緩解干旱對苜蓿的氧化損害，促進(jìn)苜蓿生長。其中，S2W1處理下的莖葉脯氨酸量、Na+量及POD活性相比S0W1處理提高74.28%、17.28%和34.60%，SOD活性減少9.87%，耗水量、地上部分生物量相比S0W1處理分別增加6.48%和2.17%?！窘Y(jié)論】干旱和鹽分復(fù)合脅迫條件下，紫花苜蓿表現(xiàn)出一定的交叉適應(yīng)現(xiàn)象，鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2～3 g/kg、灌水量在田間持水率的70%～85%時，最適宜苜蓿生長。

水鹽脅迫；紫花苜蓿；生物量；滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)；抗氧化酶活性

0 引言

【研究意義】河套灌區(qū)作為內(nèi)蒙古自治區(qū)重要的商品糧油生產(chǎn)基地，多年來灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)單一，加之水資源短缺和土壤鹽漬化問題，嚴(yán)重制約了農(nóng)牧業(yè)的發(fā)展。紫花苜蓿作為一種優(yōu)質(zhì)的豆科牧草，產(chǎn)量高、營養(yǎng)價值好、抗逆性強(qiáng)。然而，分枝期水鹽脅迫對紫花苜蓿生長及生理特征的影響尚不清晰，制約了鹽漬化地區(qū)苜蓿的推廣和高質(zhì)量生產(chǎn)。【研究進(jìn)展】植物在萌發(fā)和幼苗生長初期對鹽分脅迫最為敏感，減產(chǎn)風(fēng)險更大[1-2]。然而，以往研究認(rèn)為植物對非生物脅迫的響應(yīng)在整個生長周期中是不同的，提高植物存活率也并不一定意味著可以獲得更高的產(chǎn)量[2]。Singh等[3]研究發(fā)現(xiàn)，在玉米營養(yǎng)和生殖生長階段，水分虧缺下植物抗氧化防御系統(tǒng)的能力下降是導(dǎo)致產(chǎn)量下降的主要原因。因此，提高作物關(guān)鍵生育期的耐受性是保障糧食產(chǎn)量的重要途徑。游離脯氨酸作為公認(rèn)的植物滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可平衡液泡滲透勢，減小逆境對植株的傷害程度，葉片游離脯氨酸的積累可通過調(diào)節(jié)糖代謝使植物免受氧化損傷，有助于維持碳同化[2-4]。此外，超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）也是保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷的主要胞內(nèi)酶，可迅速清除活性氧（ROS）[4]，減少氧化損傷。研究表明，脯氨酸的增加明顯提高了植物的耐受性；水分脅迫下，植物會積累大量的脯氨酸進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)[2-4]。柳燕蘭等[5]研究發(fā)現(xiàn)，重度干旱脅迫下苗期玉米通過增加根源脫落酸（ABA）量，使葉片抗氧化酶活性提高，同時最大電子傳遞速率、最大羧化速率、磷酸丙糖利用率及RuBP羧化酶的羧化效率降低，使單株生物量相比正常供水條件下降低46.56%。Al-farsi等[2]研究發(fā)現(xiàn)，鹽分脅迫下紫花苜蓿通過增加葉片游離脯氨酸量、可溶性總酚量、過氧化氫酶活性和葉片鉀量來提高牧草鮮草產(chǎn)量。趙霞等[6]研究發(fā)現(xiàn)，長期鹽分脅迫下，苜蓿根、莖、葉中的Na+量增多，K+量減少，光合效率減弱，葉綠素和類胡蘿卜素量降低?！厩腥朦c】紫花苜蓿是一種高產(chǎn)高耗水類牧草，生育期耗水量變化較大（130～170 mm），其中拔節(jié)期和分枝期是苜蓿需水量的關(guān)鍵時期[7-9]。Liu等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在供水有限的條件下，與其他單期灌溉相比，分枝期虧缺灌溉對牧草產(chǎn)量的影響更大。成自勇[11]也認(rèn)為，苜蓿分枝期對水分脅迫最敏感，該時期干旱脅迫對產(chǎn)量的影響最顯著?！緮M解決的關(guān)鍵問題】然而，也有學(xué)者認(rèn)為土壤鹽分可能會增強(qiáng)其抗旱能力，進(jìn)而緩解水分脅迫對產(chǎn)量的影響[12-13]。翁亞偉等[13]研究發(fā)現(xiàn)，鹽分和干旱復(fù)合脅迫可以通過增強(qiáng)根系水分吸收并降低根、葉中的ABA量以維持較高的光合能力，進(jìn)而提高小麥的干旱適應(yīng)性。目前，關(guān)于分枝期紫花苜蓿生長對水鹽聯(lián)合脅迫的響應(yīng)機(jī)理研究較少。因此，本研究通過2 a的盆栽試驗（2018—2019年），分析水鹽脅迫對苜蓿植株生長指標(biāo)（株高、地上生物量、根系生物量）、脯氨酸量、Na+量、SOD活性及POD活性的影響；建立水鹽脅迫與苜蓿產(chǎn)量、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及抗氧化酶的關(guān)系，揭示水鹽脅迫下苜蓿植株地上滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及抗氧化酶活性對苜蓿生長的調(diào)節(jié)機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗于2018—2019年在內(nèi)蒙古磴口縣圣牧高科經(jīng)濟(jì)園區(qū)進(jìn)行。供試苜蓿品種為紫花苜?！鞍枌稹?。盆栽試驗用土壤的值為0.23 dS/m，pH值為7.5，全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.19 g/kg，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.35 g/kg。植物在塞式托盤中發(fā)芽，當(dāng)幼苗長出3片葉子時，移栽到花盆中。每個花盆（直徑24 cm，高18 cm）中裝滿7.5 kg風(fēng)干土，充分灌溉后，每個花盆定植20株，每個處理設(shè)置4個重復(fù)，盆栽試驗采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，共設(shè)置48盆。每個容器外部均用厚度為20 mm的保溫棉包裹，防止外界溫度對容器內(nèi)部水分蒸發(fā)的影響。整個生長期采用灌溉器進(jìn)行灌溉，容器內(nèi)接有PVC軟管的滴灌器（直徑1 cm），軟管出水口采用迷宮長流道劍柄結(jié)構(gòu)滴箭進(jìn)行灌溉，可有效減壓并避免水沖刷土壤和基質(zhì)。

盆栽試驗設(shè)置3個水分處理，分別為：W1處理（土壤含水率為田間持水率的55%～70%）；W2處理（土壤含水率為田間持水率的70%～85%），W3處理（土壤含水率為田間持水率的85%～100%）。根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥李愋偷膶嶋H情況，本試驗所用土壤為鹽漬土，可溶性鹽主要成分為氯化鈉（NaCl）和硫酸鈉（Na2SO4）（圖1）。因此，試驗中鹽分處理配制了NaCl和Na2SO4的混合鹽（NaCl∶Na2SO4=1∶1），分別設(shè)置3個鹽分處理，混合鹽分添加量分別為干土質(zhì)量的0.2%（S1：1.5 g/kg）、0.4%（S2：3.0 g/kg）、0.6%（S3：4.5 g/kg），對照（S0：<1.0 g/kg），灌溉時混合鹽分隨水施入。水鹽脅迫處理前均采用常規(guī)灌溉，使土壤含水率達(dá)到田間持水率的85%以上。苜蓿進(jìn)入分枝期進(jìn)行水鹽脅迫處理，鹽分處理2 d后進(jìn)行水分控制。W3處理含水率保持在85%f～100%f，含水率低于85%f時進(jìn)行灌水。低水處理和中水處理的土壤含水率保持在70%f～85%f和55%f～70%f，當(dāng)W2處理含水率低于70%時灌水，當(dāng)W1處理含水率低于55%時灌水。用烘干法測定土壤初始含水率，控水期間用稱質(zhì)量法監(jiān)測各處理土壤含水率，保持土壤相對水分量變化幅度在5%內(nèi)，所有盆栽用自來水灌溉。待苜蓿初花期時在每個處理選擇10株長勢一致的植株測定苜蓿生長和生化指標(biāo)。

圖1 不同水鹽處理下的盆栽試驗布置方案

1.2 試驗測定指標(biāo)及方法

苜蓿地上及地下生物量測定：苜蓿初花期時，用刻度尺從底部到頂端測量植株高度（地面以上為株高），然后將整株植物取出，洗凈后稱量地上部分與地下部分的鮮質(zhì)量。將一部分鮮草樣品放入105 ℃的烘箱中殺青10 min后，于80 ℃烘干至恒質(zhì)量，分別稱量地上部分與地下部分干質(zhì)量。苜蓿幼苗根莖比=地下干質(zhì)量/地上干質(zhì)量。另一部分鮮草樣品放入自封袋用液氮速凍。

生化指標(biāo)測定：稱取植株鮮樣，每個處理設(shè)置3個重復(fù)，分別測定脯氨酸量、Na+量、SOD活性和POD活性。脯氨酸量采用酸性茚三酮法測定，Na+量用火焰光度法測定，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍(lán)四唑法測定，過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚顯色法測定。各指標(biāo)具體測定方法參照王寶山[4]的研究。

苜蓿耗水量計算式為：

=Δ++，（1）

式中：為苜蓿耗水量（mm）；Δ為盆栽中苜蓿土壤含水率變化量（mm）；為灌溉量（mm）；為降水量（mm）；由于試驗期間無降水，忽略降水量。

抗逆指數(shù)（s）：干旱脅迫強(qiáng)度（）是評價抗旱鑒定試驗是否達(dá)到脅迫環(huán)境條件的指標(biāo)；鹽對作物生長的影響可以通過敏感性指數(shù)（S）來評價[14]。綜合2個指標(biāo)的計算方法，本研究中水鹽脅迫對苜蓿生長的影響通過抗逆指數(shù)（s）來評價。s的估計值范圍為0～1，s值越大說明脅迫越嚴(yán)重。計算式為：

s1-DW/con， （2）

式中：DW為水鹽處理平均生物量（地上生物量、根系生物量）測定值（g）；con為對照（無鹽分處理，正常灌溉處理）平均生物量（地上生物量、根系生物量）測定值（g）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010軟件和Origin 2018軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并進(jìn)行圖表繪制，利用SPSS 17.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析并進(jìn)行相關(guān)分析，采用鄧肯新復(fù)極差檢驗法進(jìn)行多重比較，檢驗處理間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 水鹽脅迫對紫花苜蓿生長的影響

水鹽脅迫對地上生物量、根系生物量及根莖比均有顯著影響（<0.05），而對株高無顯著影響（表1，表2）。相同灌溉水平下，株高隨鹽分增加呈先增加后降低的變化趨勢，S1處理平均株高相比S0處理高1.38 cm，而鹽分S3處理平均株高相比S0處理低2.23 cm。這說明低鹽分脅迫促進(jìn)植株生長，但高鹽分抑制了苜蓿生長。相同鹽分水平下，2 a苜蓿株高、地上生物量和根系生物量均隨灌水量的增加而增加，但增產(chǎn)效應(yīng)隨灌水量的增加而下降。相同灌溉水平下，2 a平均地上生物量和根系生物量均隨鹽分的增加而減小，相較于無鹽S0處理，S1—S3處理平均地上生物量依次平均降低11.59%、15.78%、29.82%。但在W1、W2灌溉水平下，S1處理和S2處理的地上生物量高于S0處理，在W1灌溉水平下平均增加4.30%和2.17%，在W2灌溉水平下增加6.55%和5.09%。相對于地上生物量，同一灌水條件下S1處理和S2處理對根系生物量影響程度較小，且平均根系生物量無顯著差異（＞0.05）。2 a苜蓿平均根莖比隨灌水量的增加而減小，隨鹽度的增加先減小后增大，其中S3處理平均根莖比較S0處理平均提高1.78%。

表1 不同水鹽處理下苜蓿生物量

注 不同小寫字母表示在0.05水平上有顯著差異。*、**和***分別表示<0.05、<0.01和<0.001。ns表示無顯著差異。

表2 不同水鹽處理下苜蓿生物量雙因素方差分析結(jié)果

水鹽脅迫下苜蓿地上與根系生物量s值如圖2所示（圖中不同小寫字母表示在0.05水平上有顯著差異）。2 a水鹽脅迫下苜蓿地上生物量的s值整體高于根系生物量，平均增加0.19和0.23。相同灌溉水平下，S3處理地上生物量s值顯著高于S1處理和S2處理，平均分別增加0.16和0.14，而S1處理和S2處理地上生物量s值無顯著差異（>0.05）。相同鹽分處理下，W3處理和W2處理地上生物量s較W1處理平均分別降低0.23和0.33，根系生物量s值較W1處理平均分別降低了0.08和0.13。綜上，苜蓿莖葉對水鹽脅迫的敏感性高于根系，灌水量增加至W2處理及以上時，植株對鹽分敏感性減弱。

圖2 2018—2019年不同水鹽脅迫下苜蓿地上部和根系的抗逆性

2.2 水鹽脅迫對紫花苜蓿滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

2019年水鹽脅迫下苜蓿生化特征（脯氨酸量、Na+量、SOD活性及POD活性）如圖3所示。低水處理下，與S0處理相比，低水復(fù)合鹽分脅迫顯著增加了植株脯氨酸量和Na+量，S1—S3處理脯氨酸量依次分別提高30.63%、74.28%、107.15%；Na+量分別提高3.87%、17.28%、64.72%。S3鹽分水平下，灌水量增加降低了脯氨酸量和Na+量，相比W1處理，W2處理脯氨酸量、Na+量分別降低49.32%、32.34%；W3處理分別降低57.81%、49.54%。同一水分脅迫下，SOD活性和POD活性隨鹽分增加呈先增加后減小，其中S1W1處理SOD活性和S2W1處理POD活性均顯著高于其他處理（<0.05）；相比S0處理，S1處理植株SOD活性增加22.65%，但S2處理和S3處理分別減少9.87%和54.47%。S1—S3處理POD活性較S0處理依次分別提高18.91%、34.60%、5.43%。相同鹽分水平下，植株SOD、POD活性呈增加趨勢，但各處理SOD活性均顯著低于S0W1處理（<0.05），平均降低50.34%；S3W2處理和S3W3處理POD活性相比S0W1處理分別提高18.85%和37.13%。

圖3 2019年不同水鹽脅迫下苜蓿生化特征

2.3 水鹽脅迫下苜蓿耗水量、生長與滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的響應(yīng)關(guān)系

2018年和2019年水鹽脅迫下苜蓿分枝期—初花期土壤貯水變化量和耗水量如圖4所示。除W1灌溉水平，同一灌溉水平下苜蓿耗水量隨著鹽分的增加呈減小趨勢，S1—S3處理耗水量較S0處理平均分別降低3.51%、2.50%和14.07%。當(dāng)鹽分超過3 g/kg，土壤貯水變化量顯著增加，苜蓿耗水量顯著降低，S3處理平均耗水量較S0—S2處理分別降低13.71%、10.05%和13.23%。低水處理下，適宜鹽分脅迫有利于提高苜蓿耗水量，其中S2W1處理耗水量相比S0W1、S1W1處理和S3W1處理分別平均增加6.48%、13.68%和31.39%。

圖4 2018—2019年不同處理紫花苜蓿分枝期—初花期土壤貯水量和耗水量變化

由圖5可知，相比單一水分脅迫，適宜鹽分（＜3 g/kg）條件下苜蓿通過增加植株中脯氨酸量、Na+量、SOD活性及POD活性提高了苜蓿耗水量和生物量。當(dāng)鹽分高于3 g/kg時，盡管植株增加了脯氨酸量、Na+量和POD活性，降低了SOD活性，但地上生物量和耗水量均明顯下降。增加灌水量有利于緩解鹽分脅迫，促進(jìn)根系對水分吸收，提高耗水量和地上生物量，相對于單一干旱脅迫，地上生物量的s降低0.50。

水鹽脅迫下苜蓿脯氨酸量、Na+量、SOD活性、POD活性、耗水量及地上生物量的相關(guān)分析如圖6所示。水鹽脅迫下紫花苜蓿地上脯氨酸量、Na+量與耗水量和地上生物量指數(shù)函數(shù)關(guān)系，相關(guān)性較好（2＞0.5）。脯氨酸量與Na+量顯著正相關(guān)（2=0.701）；地上生物量與耗水量呈正相關(guān)，相關(guān)性較好（2=0.797）。然而，SOD活性和POD活性與耗水量的相關(guān)性均較弱，不具有統(tǒng)計學(xué)意義。

注 數(shù)據(jù)為變量的相對變化，參考植物在單一干旱脅迫下的生長（S0W1，綠線），y軸是相對刻度。

圖6 苜蓿植株脯氨酸量、Na+量、SOD活性及POD活性與耗水量及地上生物量的響應(yīng)關(guān)系

3 討 論

紫花苜蓿是一種中等耐鹽作物，其耐鹽閾值為2.0 dS/m[4]。當(dāng)土壤鹽分超過3 g/kg時，鹽分脅迫增加導(dǎo)致紫花苜蓿葉片水勢、光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度降低[12-13]。土壤水分消耗減少，土壤剩余水量增加，土壤中貯水變化量顯著高于其他鹽分處理，其原因是高鹽濃度下土壤Na+量的增加導(dǎo)致土壤顆粒收縮，膠體顆粒分離和膨脹，土壤體積質(zhì)量增大，降低土壤孔隙率和飽和導(dǎo)水率[15]，作物根區(qū)鹽分過高會造成滲透脅迫，降低根系對水分的吸收，作物蒸騰顯著降低，使得土壤中剩余水量增加[16-17]。劉莎莎等[18]研究表明，土壤中適量濃度Na+鹽離子有利于植物通過吸收鹽離子來降低滲透勢，在消耗較少能量的基礎(chǔ)上提高根系吸水能力。適量的鹽分和虧水灌溉對苜蓿水分利用會產(chǎn)生正向效應(yīng)，S2W1處理耗水量相比S0W1處理提高6.48%，且S2W1處理耗水量均高于S1W1處理，可能是由于添加NaCl導(dǎo)致植株吸收和積累Na+量增加，降低了組織滲透勢，維持了細(xì)胞膨壓，從而緩解了干旱脅迫對葉片光合機(jī)構(gòu)的損傷，阻止光合速率的下降，蒸騰持續(xù)時間增長，耗水量提高[12]。根系在鹽脅迫下根系總長、表面積和體積等參數(shù)顯著降低，但也有研究[6,16]發(fā)現(xiàn)鹽脅迫促進(jìn)側(cè)根發(fā)育。本研究表明，2 a苜蓿地上生物量的s整體高于根系生物量，苜蓿莖葉對水鹽脅迫的敏感性高于根系，與前人[16]研究結(jié)果相同。

鹽分與干旱雙重脅迫時作物表現(xiàn)出了適應(yīng)性[4,12-13]。在干旱條件下，植物對Na+的吸收和積累顯著增加，并在一定程度上降低了葉片的滲透勢和水勢，增強(qiáng)從外界介質(zhì)吸水的動力，以維持細(xì)胞膨壓和植株的代謝、生長[17]。因此，土壤中適量鹽分的存在有利于植株積累更多Na+量參與滲透調(diào)節(jié)，以改善植株的水分狀況和光合性能，保持植株較高的生長速率，減輕干旱對植物的負(fù)效應(yīng)[18]。陳春曉等[17]研究表明，輕度干旱和鹽分脅迫下，沙棗幼苗在一定程度上通過減少光捕獲、熱耗散和酶活性調(diào)節(jié)穩(wěn)定光合機(jī)構(gòu)功能，阻止光合速率的下降，造成沙棗幼苗除胞間CO2濃度外的各光合參數(shù)及熒光參數(shù)其他參數(shù)呈降低趨勢。重度鹽旱脅迫下光系統(tǒng)Ⅱ和抗氧化酶系統(tǒng)損傷，光合速率下降更加顯著，導(dǎo)致地上生物量降低。本研究發(fā)現(xiàn)在鹽分和干旱共脅迫時，適宜的鹽分濃度下，植物會表現(xiàn)出比在單一脅迫下生長更好的現(xiàn)象，其中鹽分S1處理中株高、地上生物量和根系生物量相比對照小幅度增加，而鹽分超過3 g/kg顯著降低了苜蓿根系和地上生物量，該結(jié)果與前人[13]研究結(jié)果相似。相比單一水分脅迫（S0W1處理），增加鹽分提高了植株P(guān)OD活性，而鹽分超過3 g/kg時，植株抗氧化酶活性降低，導(dǎo)致活性氧造成的傷害增強(qiáng)，增加灌溉量起到了緩解作用。由于本研究盆栽試驗是在苜蓿分枝期進(jìn)行水鹽互交處理，該時期苜蓿對鹽分和水分脅迫都具備一定的耐受能力。然而，土壤中鹽分超過苜蓿耐鹽閾值后，盡管水鹽脅迫下苜蓿植株增加脯氨酸量、Na+量及SOD活性，但不足以避免顯著的氧化損傷或過氧化物積累，造成耗水量和生物量下降。分枝期紫花苜?？购敌詫ν寥利}分響應(yīng)的適宜范圍還需進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

與單一水分、鹽分脅迫相比，水鹽脅迫導(dǎo)致苜蓿耗水量和地上生物量進(jìn)一步降低。土壤鹽分低于3 g/kg提高了苜蓿株高，但輕微降低了地上部生物量。鹽分超過3 g/kg時，苜蓿生長產(chǎn)生抑制作用，顯著降低了紫花苜蓿的生物量，增加了土壤水分，導(dǎo)致苜蓿耗水量降低。苜蓿分枝期在干旱和鹽分復(fù)合脅迫條件下表現(xiàn)出一定的交叉適應(yīng)現(xiàn)象。與單一水分脅迫相比，添加適量鹽分（≤3 g/kg）可以更好地提高苜蓿脯氨酸量和Na+量、SOD活性和POD活性，提高苜蓿生物量和耗水量。土壤全鹽量在2～3 g/kg之間時適宜苜蓿生長，灌水量為田間持水率的70%～85%最佳。

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Combined Effect of Water and Salt Stress on Growth and Physiological Traits of Alfalfa at Branching Stage

Tian Delong1, Hou Chenli2, Xu Bing1, Ren Jie1, Zhang Chen1

(1. Institute of Water Resources for Pastoral Area, Ministry of Water Resources, Huhhot 010020, China; 2.School of Energy and Environment, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010, China)

【Objective】Alfalfa is sensitive to water stress at branching stage, but how a simultaneous salinity stress affects this sensitivity is not well understood. The objective of this paper is to address this issue.【Method】Pot experiments were conducted in 2018—2019 at the Shengmu High-tech Economic Park, in Dengkou County, Inner Mongolia. It consisted of three water treatments with the soil water content kept at 55%～70% (W1), 75%～85% (W2), and 85%～100% (W3) of the field capacity, respectively. Each water treatment had four salinity stresses with the soil salt content set at 1.0 (S0), 1.5 (S1), 3.0 (S2) and 4.5(S3) g/kg, respectively. In each treatment, we measured osmotic substances, antioxidant enzymatic activities, above- and below-ground biomass at early flowering stage. 【Result】Water and salinity stresses reduced water consumption and aboveground biomass more considerably when they worked collectively than working separately. When the water stress was minor, however, imposing a slight salinity stress with soil salt content ≤3 g/kg can increase the contents of proline and Na+, boosted peroxidase (POD) activity, and reduced superoxide dismutase (SOD). This alleviated oxidative damage of the water stress, thereby promoting crop growth. Compared with S0+W1, S2+W1 increased the contents of proline and Na+, and boosted POD activity, by 74.28%, 17.28% and 34.60%, respectively, while reducing SOD activity by 9.87%. These led to an increase in water consumption and aboveground biomass by 6.48% and 2.17%, respectively.【Conclusion】When water stress is not severe, imposing a slight salinity stress can improve the tolerance of alfalfa to water and salinity stress at branching stage. For all treatments we studied, keeping soil salt content in the range of 2～3 g/kg and soil water content in the range of 70%～85% of the field water capacity was optimal to improve resistance of the crop to both salinity and water stresses.

water salt stress; alfalfa; biomass; osmotic regulating substance; antioxidant enzyme activity

1672 - 3317（2023）04 - 0008 - 07

S27

A

10.13522/j.cnki.ggps.2022403

田德龍, 侯晨麗, 徐冰, 等. 分枝期水鹽脅迫對紫花苜蓿生長及生理特征的影響[J]. 灌溉排水學(xué)報, 2023, 42(4): 8-14.

TIAN Delong, HOU Chenli, XU Bing, et al. Combined Effect of Water and Salt Stress on Growth and Physiological Traits of Alfalfa at Branching Stage[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2023, 42(4): 8-14.

2022-07-20

內(nèi)蒙古自治區(qū)科技計劃項目（2019GG022-03）

田德龍（1982-），男。高級工程師，主要從事節(jié)水灌溉理論與農(nóng)田生態(tài)環(huán)境研究。E-mail: mkstdl@126.com

責(zé)任編輯：韓 洋