肖元松， 彭福田， 束懷瑞， 沈光業(yè)， 王娜娜， 羅靜靜， 趙永飛

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東泰安 271018)

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過(guò)氧化尿素對(duì)桃幼樹(shù)淹水脅迫的緩解效果研究

肖元松， 彭福田*， 束懷瑞， 沈光業(yè)， 王娜娜， 羅靜靜， 趙永飛

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東泰安 271018)

【目的】研究過(guò)氧化尿素對(duì)淹水脅迫下桃幼樹(shù)生理特性和光合熒光參數(shù)的影響，旨在探明施用過(guò)氧化尿素對(duì)淹水脅迫下桃幼樹(shù)脅迫傷害的緩解作用，為人為減輕或克服澇害對(duì)桃樹(shù)的傷害提供有意義的參考?！痉椒ā?以1年生春美/毛桃[Prunus persica (Carr.)Franch.]嫁接苗為試材進(jìn)行了盆栽試驗(yàn)。首先進(jìn)行了淹水處理，觀察樹(shù)苗的生長(zhǎng)狀況; 然后進(jìn)行使用過(guò)氧化尿素肥料盆栽試驗(yàn)。試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，袋控過(guò)氧化尿素處理(T1)，撒施過(guò)氧化尿素處理(T2)，撒施普通尿素處理(T3)，不施氮肥對(duì)照(CK)。肥料全部基施后進(jìn)行淹水處理，于處理0、1、3、5、7天測(cè)定了過(guò)氧化尿素在土壤中的氧氣釋放特征，樹(shù)苗葉片氣體交換參數(shù)和地上部生理生化指標(biāo)，第5天測(cè)定了葉綠素?zé)晒鈪?shù)?！窘Y(jié)果】施用過(guò)氧化尿素可提高土表水體溶氧量，處理后7天內(nèi)，袋控過(guò)氧化尿素處理水體溶氧量始終維持較高水平。淹水脅迫下，施用過(guò)氧化尿素處理桃幼樹(shù)葉片凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)和蒸騰速率(Tr)下降幅度顯著低于對(duì)照。處理5天后，施用過(guò)氧化尿素處理桃幼樹(shù)葉片光合性能指標(biāo)(PIABS),最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)，單位面積有活性反應(yīng)中心的數(shù)量(RC/Cso)均高于對(duì)照，單位面積的熱耗散(DIo/Cso)低于對(duì)照，差異顯著; 施用過(guò)氧化尿素處理(T1和T2)桃幼樹(shù)葉片的Chla、Chlb和Chl(a+b)分別比對(duì)照提高了10.72%、10.86%、10.87和5.71%、4.78%、5.57%，差異顯著。施用過(guò)氧化尿素處理大大提高淹水脅迫下桃幼樹(shù)葉片抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性，減少葉片MDA含量的增加幅度。淹水脅迫下施用過(guò)氧化尿素處理桃幼樹(shù)根系活力、根系脯氨酸(Pro)含量高于對(duì)照，根系相對(duì)膜透性(RMP)和乙醇脫氫酶(ADH)活性低于對(duì)照，差異顯著。【結(jié)論】施用過(guò)氧化尿素可提高土表水體溶氧量，提高淹水脅迫下桃幼樹(shù)葉片抗氧化酶活性，增強(qiáng)植株抗逆性，有效緩解淹水脅迫對(duì)樹(shù)體的傷害作用。

過(guò)氧化尿素; 桃幼樹(shù); 淹水脅迫; 緩解效果

隨著全球氣候異常，局部地區(qū)暴雨、洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生，淹水脅迫成為植物遭受的主要非生物脅迫之一[1]。長(zhǎng)期淹水造成低氧或缺氧等次生脅迫，植物細(xì)胞電子傳遞受阻，活性氧大量積累，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能受到破壞，甚至?xí)霈F(xiàn)植株大量死亡[2-3]。低氧脅迫下，根系積累大量乙醇、乳酸等有毒物質(zhì)，根系代謝紊亂，有氧呼吸受到抑制，能量供應(yīng)缺乏，影響對(duì)養(yǎng)分的吸收[4-5]。淹水造成根系氧氣供應(yīng)的減少，會(huì)引起植物葉片氣孔關(guān)閉，氣孔導(dǎo)度減小，進(jìn)而造成葉片凈光合速率、光化學(xué)量子效率降低[6]，同時(shí)葉片中總?cè)~綠素和葉綠素a含量下降，導(dǎo)致植株生長(zhǎng)和總生物量的減少[7]。

大量降雨，不當(dāng)灌溉或排水不良等因素常常造成果園積水內(nèi)澇，土壤處于淹水狀態(tài)，對(duì)果樹(shù)造成淹水脅迫。桃樹(shù)為淺根性果樹(shù)，根系呼吸強(qiáng)度高，對(duì)氧氣的需求量大，耐澇性較差。淹水條件下土壤中氣體被迫排出，容易造成土壤中氧氣不足[8-9]，若排水不良,不僅會(huì)影響樹(shù)體生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，嚴(yán)重的甚至死樹(shù)。因此，研究通過(guò)技術(shù)措施減輕濕澇災(zāi)害對(duì)桃樹(shù)的傷害具有重要理論和生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。

有關(guān)低氧脅迫的研究多集中在植株對(duì)淹水脅迫的適應(yīng)機(jī)理及脅迫響應(yīng)特性等方面[5,10-11]，如何緩解或克服澇害對(duì)桃樹(shù)脅迫傷害的研究尚不多見(jiàn)。研究發(fā)現(xiàn)過(guò)氧化尿素與水反應(yīng)可以緩慢放出氧氣，提高土表水層溶氧量[12]，施加過(guò)氧化尿素可以提高土壤溶液中的活性氧含量[13]，為根系呼吸提供所需的氧氣。為此，本研究以1年生盆栽春美/毛桃[Prunus persica (Carr.)Franch.]嫁接苗為試材，以過(guò)氧化尿素為外源氧氣供體，研究過(guò)氧化尿素在水中氧氣釋放特性及過(guò)氧化尿素對(duì)淹水脅迫下桃幼樹(shù)生理特性和光合熒光參數(shù)的影響，旨在探明施用過(guò)氧化尿素對(duì)淹水脅迫下桃幼樹(shù)脅迫傷害的緩解作用，為人為減輕或克服澇害對(duì)桃樹(shù)的傷害提供有意義的參考。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

于2013年7、8月份，進(jìn)行淹水預(yù)備試驗(yàn)，觀察淹水脅迫下桃幼樹(shù)生長(zhǎng)狀況。于2014年7月進(jìn)行施用過(guò)氧化尿素試驗(yàn)，設(shè)4個(gè)處理:T1, 袋控過(guò)氧化尿素處理;T2, 撒施過(guò)氧化尿素處理;T3, 撒施普通尿素處理;CK, 不施過(guò)氧化尿素和普通尿素為對(duì)照。具體處理為:T1, 在盆內(nèi)挖深7cm的環(huán)狀溝，將4包袋控過(guò)氧化尿素(3.75g/袋)均勻埋入后覆土;T2,在盆內(nèi)挖深7cm的環(huán)狀溝，將等量的過(guò)氧化尿素(15.00g)均勻地撒施在環(huán)狀溝內(nèi)，覆土;T3,在盆內(nèi)挖深7cm的環(huán)狀溝，將等氮量的普通尿素(9.78g)均勻地撒施在環(huán)狀溝內(nèi)，覆土;CK為保證不同處理間對(duì)盆內(nèi)土壤擾動(dòng)狀況一致，對(duì)照處理同樣挖深7cm的環(huán)狀溝后將土回填(各處理距土表7cm處均已見(jiàn)有根系分布)。上述工作完成后將4個(gè)處理的盆栽苗分別放入注有水的4個(gè)長(zhǎng)3m，寬2m，深0.5m的水池內(nèi)。每處理15盆，每盆1株，3次重復(fù)。T1和T2處理所施用的過(guò)氧化尿素含氮量與T3處理尿素含氮量相同。并進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。

所用過(guò)氧化尿素為河北三潔化工有限公司生產(chǎn)，含N30%，活性氧16.5%。尿素為市售，含N46%。根據(jù)每公斤干土中加入200mg純氮計(jì)算出過(guò)氧化尿素的用量，為消除各處理間氮素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成的影響，施用等氮量的尿素。

1.1.2 室內(nèi)過(guò)氧化尿素氧氣釋放特性試驗(yàn)為驗(yàn)證過(guò)氧化尿素在水中釋放氧氣的特性，進(jìn)行室內(nèi)過(guò)氧化尿素氧氣釋放特性試驗(yàn)(苗木種植情況及試驗(yàn)土壤情況同1.1.1)。 試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理:T1，埋入4包袋控過(guò)氧化尿素(3.75g/袋);T2，撒施過(guò)氧化尿素(15克);CK，不施過(guò)氧化尿素為對(duì)照。各處理方法同1.1.1。每處理10盆，單株重復(fù)。施入過(guò)氧化尿素后向盆缽內(nèi)注水，并始終保持水面距盆內(nèi)土表5cm左右。

1.2測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.2.1 土表水層溶解氧含量測(cè)定于處理的第0、1、3、5和7天進(jìn)行，采用便攜式溶解氧測(cè)定儀測(cè)定土表水層中溶解氧含量。每處理重復(fù)3次，結(jié)果取其平均值。

1.2.3 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定于淹水處理第5d進(jìn)行，采用連續(xù)激發(fā)式熒光儀(HandyPEA，Hansatech，英國(guó))測(cè)定快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線。每處理重復(fù)5次，結(jié)果取其平均值。

1.2.4 生理指標(biāo)的測(cè)定于淹水處理的第1、3、5天進(jìn)行，測(cè)定葉片超氧化物歧化酶(SOD)，過(guò)氧化物酶(POD)，過(guò)氧化氫酶(CAT)活性和MDA含量。于淹水處理第5d時(shí)測(cè)定不同處理葉片葉綠素含量，以及根系活力，根系脯氨酸含量和根系相對(duì)膜透性。每處理各隨機(jī)選取3株進(jìn)行取樣，重復(fù)3次，結(jié)果取其平均值。SOD活性按照陳貽竹等[14]的方法，以每分鐘抑制氮藍(lán)四唑(NBT)光還原50%為1個(gè)酶活力單位(U)，酶的活性以U/(g·min)，F(xiàn)W表示;POD活性按Omran的方法[15]，以每分鐘減少0.01個(gè)A值所需的酶量為1個(gè)活性單位(U),以U/(g·min)，F(xiàn)W表示;CAT活性采用Kar等[16]的方法，酶的活性計(jì)算同POD活性;MDA含量采用硫代巴比妥酸法[17]，以μmol/g,FW表示。

葉綠素含量[17]、根系活力[18]、相對(duì)膜透性(RMP)[19]、脯氨酸(Pro)含量[19]和乙醇脫氫酶活性[20]采用常規(guī)方法測(cè)定。

1.3數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行圖表繪制，采用DPS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析及最小顯著差異性檢驗(yàn)(Duncan’s新復(fù)極差法， P<0.05)。

?Jeffrey A．Parness，“Old － fashioned Pregnancy，Newly － fashioned Paternity”，Syracuse Law Review，57(53)，2003，p．69．

2　結(jié)果與分析

2.1施用過(guò)氧化尿素對(duì)水體溶氧量的影響

施用過(guò)氧化尿素后盆內(nèi)土表水體中的溶氧量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)(圖1)。溶氧量最大值出現(xiàn)在處理后第1天，可觀察到水體中有氣泡冒出，以T2處理最高，T1和T2處理分別較對(duì)照提高了0.82 倍和1.25倍。處理第3天后，水體溶氧量開(kāi)始逐漸下降，T2處理下降幅度最大;T1處理水體溶氧量始終高于其它處理。處理7天內(nèi)，袋控過(guò)氧化尿素處理水體溶氧量始終維持較高水平。T1處理袋控過(guò)氧化尿素處理能夠緩慢穩(wěn)定地釋放氧氣，水體溶氧量始終保持較高水平。

圖1　添加過(guò)氧化尿素水體的溶氧量Fig.1　Water dissolved oxygen content after addition of urea peroxide

2.2過(guò)氧化尿素對(duì)淹水脅迫下桃幼樹(shù)葉片氣體交換參數(shù)的影響

桃幼樹(shù)在淹水脅迫過(guò)程中，葉片凈光合速率表現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)(圖2A)。淹水第1天后凈光合速率即表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，表明桃幼樹(shù)葉片光合作用對(duì)淹水脅迫非常敏感。淹水第5天葉片凈光合速率已降至較低水平。淹水過(guò)程中，T1和T2處理葉片凈光合速率始終顯著高于T3和CK處理。T1、T2、T3和CK處理淹水第5天葉片凈光合速率較淹水處理開(kāi)始當(dāng)天降幅分別為93.04%、95.38%、97.28%和97.40%。表明施用過(guò)氧化尿素處理可有效緩解淹水脅迫對(duì)桃幼樹(shù)葉片光合作用的抑制。氣孔導(dǎo)度影響葉片光合速率，胞間二氧化碳濃度及蒸騰速率。由圖2B、2C和2D看出，淹水脅迫下各處理桃幼樹(shù)葉片氣孔導(dǎo)度，胞間CO2濃度和蒸騰速率均表現(xiàn)出淹水第1天升高，之后逐漸降低的趨勢(shì)。但施用過(guò)氧化尿素處理(T1處理)在第1,3,5天桃幼樹(shù)葉片氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率均顯著高于對(duì)照。

圖2　淹水處理不同時(shí)間添加過(guò)氧化尿素對(duì)桃幼樹(shù)葉片Pn、Gs、Ci和Tr的影響Fig.2　Effects of urea peroxide on Pn, Gs, Ci and Tr in peach trees leaves under different days of waterlogging stress

2.3過(guò)氧化尿素對(duì)淹水脅迫下桃幼樹(shù)葉片熒光參數(shù)的影響

PIABS是反映葉片光合性能的重要指標(biāo)。Fv/Fm表示暗適應(yīng)下最大光化學(xué)量子產(chǎn)量，其大小反映了PSII反應(yīng)中心內(nèi)原初光能的轉(zhuǎn)換效率,是反映光抑制程度的良好指標(biāo)。RC/Cso是單位面積有活性反應(yīng)中心的數(shù)量;DIo/Cso是單位面積的熱耗散。由表1可以看出，淹水脅迫下外源氧氣供體過(guò)氧化尿素處理桃幼樹(shù)葉片PIABS、Fv/Fm和RC/Cso顯著高于對(duì)照; 而DIo/Cso顯著低于對(duì)照。T1和T2處理桃幼樹(shù)葉片PIABS較對(duì)照提高了24.35%和16.52%。表明，施用過(guò)氧化尿素后，桃幼樹(shù)光合機(jī)構(gòu)受損傷程度明顯小于對(duì)照。桃幼樹(shù)葉片F(xiàn)v/Fm較對(duì)照提高了7.04%和4.23%。說(shuō)明施用過(guò)氧化尿素處理桃幼樹(shù)葉片光抑制程度減輕。桃幼樹(shù)葉片RC/Cso較對(duì)照提高了11.22%和7.83%。桃幼樹(shù)葉片DIo/Cso較對(duì)照降低了18.53%和9.31%。T3與對(duì)照之間無(wú)顯著差異?？梢?jiàn)施用過(guò)氧化尿素處理桃幼樹(shù)葉片光合電子效率高于對(duì)照。

表1　淹水脅迫下施用過(guò)氧化尿素桃幼樹(shù)葉片熒光參數(shù)

注(Note): 同列數(shù)值后不同小寫(xiě)字母表示處理間在 0.05 水平上差異顯著Valuesfollowedbydifferentlettersinacolumnaresignificantlydifferentatthe0.05level.

2.4過(guò)氧化尿素對(duì)淹水脅迫下桃幼樹(shù)葉片葉綠素含量的影響

2.5過(guò)氧化尿素對(duì)淹水脅迫下桃幼樹(shù)葉片抗氧化酶活性和MDA含量的影響

由圖4看出，隨著處理天數(shù)的增加，不同處理的葉片保護(hù)酶(SOD、POD和CAT酶)活性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。表明在淹水脅迫開(kāi)始階段，植株通過(guò)提高葉片保護(hù)酶活性以適應(yīng)外界環(huán)境脅迫，但隨著脅迫時(shí)間的增加，葉片保護(hù)酶活性開(kāi)始降低。淹水脅迫第1天，葉片CAT活性和SOD活性均以T2處理最高，第3天和第5天葉片CAT酶活性，POD酶活性和SOD酶活性均以T1處理最高。由圖4A可以看出，淹水處理后第1、3、5天，T1處理葉片CAT活性分別比對(duì)照高5.85%、15.87和11.53%，差異顯著;T2處理葉片CAT活性分別比對(duì)照高7.57%、7.57和0.73%。T3處理和對(duì)照間無(wú)顯著差異。由圖4B可以看出，淹水處理后第1、3、5天，T1處理葉片POD活性顯著高于對(duì)照，分別比對(duì)照高11.81%、22.61%和37.16%;T2處理葉片POD活性分別比對(duì)照高9.98%、13.08%和17.64%。T3處理和對(duì)照間無(wú)顯著差異。圖4C為外源氧氣對(duì)淹水脅迫下桃幼樹(shù)葉片SOD活性的影響。結(jié)果表明，淹水處理后第1、3、5天，T1處理葉片SOD活性顯著高于對(duì)照，分別比對(duì)照高39.84%、60.95%和71.53%;T2處理葉片POD活性分別比對(duì)照高67.29%、38.40%和34.80%。T3處理和對(duì)照間無(wú)顯著差異。由圖4D看出，隨著淹水處理天數(shù)的增加，各處理桃樹(shù)葉片MDA含量呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)，且以對(duì)照MDA含量最高。外源供氧處理葉片MDA含量顯著低于對(duì)照，T3處理和對(duì)照間無(wú)顯著差異?？梢?jiàn)外源供氧可在一定程度上緩解淹水脅迫下桃幼樹(shù)葉片MDA含量的增加幅度; 并通過(guò)提高葉片抗氧化酶活性增強(qiáng)植株抗逆性，減小逆境脅迫對(duì)植株的破壞作用。

圖3　淹水脅迫下施用過(guò)氧化尿素桃幼樹(shù)葉片葉綠素含量Fig.3　Chlorophyll content in leaves of peach trees affected by urea peroxide under flooding stress

圖4　過(guò)氧化尿素對(duì)淹水脅迫下桃幼樹(shù)葉片抗氧化酶活性和MDA含量的影響Fig.4　Effects of urea peroxide on SOD, POD, CAT activities and MDA content in young peach trees leaves under flooding stress

[注(Note): 柱上不同字母表示處理間差異達(dá)5%顯著水平Differentlettersabovethebarsatthesamedaymeansignificantamongtreatmentsat5%level.]

2.6過(guò)氧化尿素對(duì)淹水脅迫下桃幼樹(shù)根系生理特性的影響

由表2可知，淹水脅迫下外源供氧處理桃幼樹(shù)根系活力顯著高于對(duì)照。其中T1和T2處理桃幼樹(shù)根系活力分別為對(duì)照的1.17倍和1.10倍。脯氨酸是一種植物細(xì)胞內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，植株可通過(guò)增加脯氨酸含量以抵御逆境脅迫，其含量高低可在一定程度上反映植株的抗逆性。在淹水處理后，T1和T2處理根系脯氨酸含量分別較對(duì)照提高了21.56%和16.37%，差異顯著。說(shuō)明T1和T2處理在淹水脅迫下植株受傷害程度會(huì)低于對(duì)照。淹水處理后，根系相對(duì)膜透性以對(duì)照最高，分別為T(mén)1和T2處理的1.11倍和1.05倍，T3與對(duì)照無(wú)顯著差異; 根系乙醇脫氫酶活性以對(duì)照最高，分別為T(mén)1和T2處理的1.11倍和1.05倍，T3與對(duì)照差異不顯著。表明T1和T2處理桃幼樹(shù)根系受傷害程度最輕。

3　討論與結(jié)論

過(guò)氧化尿素能夠在水中緩慢釋放出氧氣，并且在分解過(guò)程無(wú)污染物，是一種較為理想的根際給氧化學(xué)肥料，已在美國(guó)和日本水稻增氧生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用[13]。Bryce等[21]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)土表水層中施用一定量的過(guò)氧化尿素后，顯著提高了西紅柿根際的溶解氧。本試驗(yàn)結(jié)果表明，施用過(guò)氧化尿素后水體溶氧量顯著高于對(duì)照，這與趙鋒等[13]的研究結(jié)果一致。在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)袋控過(guò)氧化尿素處理土表水中不斷有氣泡冒出。撒施過(guò)氧化尿素后第1天，水體溶氧量迅速增加，隨著時(shí)間的推移，溶氧量下降幅度較大。撒施處理過(guò)氧化尿素與水迅速反應(yīng)，放出大量氧氣，使水體溶氧量在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大值; 前期過(guò)氧化尿素的大量消耗導(dǎo)致后期氧氣釋放明顯減少。施用袋控過(guò)氧化尿素處理，能夠在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持較高溶氧量。袋控肥和撒施實(shí)質(zhì)上均為增加水體中溶氧量，為淹水脅迫下植株提供氧氣，袋控過(guò)氧化尿素可在一定程度上控制過(guò)氧化尿素與水的反應(yīng)速度，延長(zhǎng)淹水條件下水體氧含量的維持。本試驗(yàn)是在室內(nèi)進(jìn)行的模擬淹水試驗(yàn)，有關(guān)在大田條件下施用過(guò)氧化尿素氧氣釋放特性及其適宜用量還需進(jìn)一步研究。

表2　過(guò)氧化尿素對(duì)淹水脅迫下桃幼樹(shù)根系生理特性的影響

注(Note): 同列數(shù)值后不同小寫(xiě)字母表示處理間在 0.05 水平上差異顯著Valuesfollowedbydifferentlettersinacolumnsignificantlydifferentatthe0.05level.

氧氣是植物根系呼吸所必需的，淹水條件下最先受到影響的是植物根系，根際缺氧抑制根系有氧呼吸，破壞根系正常的生理功能，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致根系凋亡。長(zhǎng)期淹水導(dǎo)致土壤中空氣被排出，造成根區(qū)缺氧環(huán)境，抑制作物根系有氧呼吸，影響根系活力。植物組織受到逆境傷害時(shí)，膜的功能受損或結(jié)構(gòu)破壞而使其透性增大，細(xì)胞內(nèi)各種水溶性物質(zhì)包括電解質(zhì)將有不同程度的外滲，將植物組織浸入無(wú)離子水中，水的電導(dǎo)度將因電解質(zhì)的外滲而加大，傷害愈重，外滲愈多，電導(dǎo)度的增加也愈大[22]。研究表明，淹水脅迫下植物細(xì)胞內(nèi)脯氨酸含量呈指數(shù)增長(zhǎng)，以此來(lái)維持細(xì)胞的膨壓，保護(hù)酶和膜系統(tǒng)免受傷害[23]。脯氨酸作為一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可在一定程度上緩解淹水對(duì)細(xì)胞膜的傷害作用。本研究發(fā)現(xiàn)，淹水條件下施用過(guò)氧化尿素處理，桃幼樹(shù)根系活力和根系脯氨酸含量顯著高于對(duì)照，根系相對(duì)膜透性顯著低于對(duì)照。這可能是因?yàn)檫^(guò)氧化尿素分解產(chǎn)生的氧氣為根系呼吸提供所需的氧氣，減輕了淹水脅迫對(duì)根系細(xì)胞結(jié)構(gòu)的損傷，保證了根系正常生理功能，維持相對(duì)較高的生理活性。但其生理機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

植物體內(nèi)存在SOD、POD、CAT等抗氧化酶，它們可以清除活性氧，避免細(xì)胞遭受傷害[24-25]。淹水會(huì)使植物抗氧化酶活性發(fā)生不同程度變化[26-27]。如何采取一定措施提高逆境脅迫下植物體內(nèi)抗氧化酶活性對(duì)于植株增強(qiáng)抵御逆境脅迫能力至關(guān)重要。研究表明，短時(shí)間淹水脅迫，玉米葉片SOD、CAT等抗氧化酶活性升高[24]，綠豆細(xì)胞中SOD、CAT在淹水初期均有不同程度的升高，以清除細(xì)胞中累積的自由基[26]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，淹水條件下，桃幼樹(shù)葉片SOD、POD、CAT酶活性表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。淹水初期抗氧化酶活性的提高是植株對(duì)逆境脅迫的一種適應(yīng)和保護(hù)機(jī)制，隨淹水時(shí)間的增加抗氧化酶活性降低。對(duì)淹水條件下桃幼樹(shù)根系施用過(guò)氧化尿素后，葉片SOD、POD、CAT酶活性均顯著高于對(duì)照。這可能是因?yàn)槭┯眠^(guò)氧化尿素后保證桃幼樹(shù)根系有氧呼吸作用的正常進(jìn)行，為植株各種生理代謝提供能量，增強(qiáng)了抗氧化酶活性。并減少無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的有毒物質(zhì)對(duì)植株的傷害，可在一定程度上維持穩(wěn)定的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高葉片抗氧化酶活性，減輕淹水脅迫下活性氧積累對(duì)植株的傷害。MDA是膜脂過(guò)氧化的最終產(chǎn)物，通常將其作為脂質(zhì)過(guò)氧化指標(biāo)，用于表明細(xì)胞膜脂過(guò)氧化程度和植物對(duì)逆境脅迫反應(yīng)的強(qiáng)弱[1]。研究表明，淹水條件下水稻葉片中MDA含量明顯增加[28]。本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，淹水條件下，桃幼樹(shù)葉片MDA含量逐漸升高，外源供氧處理葉片MDA含量始終低于對(duì)照，降低了MDA含量增高幅度。表明，施用過(guò)氧化尿素可降低桃幼樹(shù)葉片細(xì)胞膜脂過(guò)氧化程度。缺氧環(huán)境中，植物根系有氧呼吸受到抑制，乙醇發(fā)酵的無(wú)氧呼吸增強(qiáng)，乙醇脫氫酶活性增大。本試驗(yàn)結(jié)果表明，施用過(guò)氧化尿素處理根系乙醇脫氫酶活性顯著低于對(duì)照。施用尿素處理與對(duì)照無(wú)顯著差異。表明，施用過(guò)氧化尿素處理桃幼樹(shù)根系無(wú)氧呼吸強(qiáng)度較低?？梢?jiàn)，淹水過(guò)程中，通過(guò)對(duì)根系補(bǔ)充氧氣可提高桃幼樹(shù)抗氧化酶活性，對(duì)增強(qiáng)植株耐澇性具有積極作用。

葉綠素是植物葉片光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量的高低能反映植物的生長(zhǎng)狀況和葉片光合能力[29]。有研究發(fā)現(xiàn)，淹水使植株生長(zhǎng)受抑制，葉綠素含量降低[7]，初期凈光合速率急劇下降[26]。本試驗(yàn)中觀察到，在淹水過(guò)程中桃幼樹(shù)葉片逐漸發(fā)黃，有葉片脫落的現(xiàn)象，表明淹水脅迫破壞了桃樹(shù)葉片結(jié)構(gòu)，葉片開(kāi)始脫落。試驗(yàn)結(jié)果表明，處理5天后，施用過(guò)氧化尿素處理(T1和T2處理)桃幼樹(shù)葉片的Chla、Chlb和Chl(a+b)顯著高于對(duì)照。施用過(guò)氧化尿素能夠維持葉片功能，延緩淹水脅迫造成的葉片黃化脫落。本研究從光合性能方面對(duì)外源供氧效果進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，淹水處理1天后，桃幼樹(shù)光合速率明顯降低，至淹水第5天凈光合速率已降至較低水平。但施用過(guò)氧化尿素處理后桃幼樹(shù)凈光合速率，氣孔導(dǎo)度，蒸騰速率均顯著高于對(duì)照。葉綠素?zé)晒鈪?shù)反映了植物葉片光合性能和受脅迫程度。PIABS是反映植物光合綜合性能的一個(gè)參數(shù)，熒光參數(shù)Fv/Fm代表PSⅡ的原初光能轉(zhuǎn)化效率[30]。施用過(guò)氧化尿素處理(T1,T2)桃幼樹(shù)葉片光合性能指標(biāo)(PIABS),最大光化學(xué)效率Fv/Fm，單位面積有活性反應(yīng)中心的數(shù)量RC/Cso均顯著高于對(duì)照; 單位面積的熱耗散DIo/Cso顯著低于對(duì)照。這可能是因?yàn)槭┯眠^(guò)氧化尿素處理后有效緩解了低氧脅迫對(duì)桃幼樹(shù)葉片光合機(jī)構(gòu)的損傷，PSⅡ反應(yīng)中心數(shù)目及捕獲光能水平高于對(duì)照，進(jìn)而在不同程度上提高了葉片光合能力。另外，施用過(guò)氧化尿素處理減輕了光抑制程度，提高光合電子傳遞效率，過(guò)剩光能降低，導(dǎo)致單位面積熱耗散降低。但其具體機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，施用袋控過(guò)氧化尿素處理桃幼樹(shù)葉片黃化落葉量明顯少于其它處理和對(duì)照。淹水5天后，將各處理植株移出水池，一周后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，施用袋控過(guò)氧化尿素處理桃幼樹(shù)植株存活率為66.67%，顯著高于對(duì)照的33.33%?？梢?jiàn)，淹水條件下外源氧氣可在一定程度上緩解淹水脅迫對(duì)桃幼樹(shù)葉片細(xì)胞的破壞作用，降低淹水對(duì)光合機(jī)構(gòu)活性中心的損傷，施用尿素處理對(duì)淹水脅迫的緩解效果甚微。在桃樹(shù)栽培管理中，特別是一些多雨地區(qū)，澇害現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。因此，可在大量降雨之后或降雨之前及時(shí)施用過(guò)氧化尿素，以緩解淹水對(duì)樹(shù)體的傷害作用，保證樹(shù)體正常生長(zhǎng)，有效減輕因澇害引起的死樹(shù)現(xiàn)象。

綜上所述，施用過(guò)氧化尿素可提高土表水體溶氧量，袋控過(guò)氧化尿素處理根區(qū)土壤可在一定時(shí)間內(nèi)維持較高的氧氣含量。與對(duì)照相比，在淹水脅迫下施用過(guò)氧化尿素提高了桃幼樹(shù)葉片葉綠素含量，光合作用以及抗氧化酶活性，降低了葉片MDA含量提高幅度?？梢?jiàn)，外源氧氣供體過(guò)氧化尿素可有效緩解淹水脅迫對(duì)樹(shù)體的傷害作用。

[1]潘瀾, 薛立. 植物淹水脅迫的生理學(xué)機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2012,31(10): 2662-2672.

PanL,XueL.Plantphysiologicalmechanismsinadaptingtowaterloggingstress:Areview[J].ChineseJournalofEcology, 2012, 31(10): 2662-2672.

[2]VantoaiTT,BollesCS.Postanoxicinjuryinsoybean(Glycine max)seedlings[J].PlantPhysiology, 1991, 97: 588-592.

[3]IrfanM,HayatS,HayatQ, et al.Physiologicalandbiochemicalchangesinplantsunderwaterlogging[J].Protoplasma, 2010, 241(1-4): 3-17.

[4]GuoSR,KazuyoshiN,ShojiT.Arolefornitratereductaseinthehightoleranceofcucumberseedlingstoroot-zonehypoxia[J].JournaloftheJapaneseSocietyforHorticulturalScience, 1998, 67(4): 613-618.

[5]MorardP,LacosteL,SilvestreJ.Effectofoxygendeficiencyonuptakeofwaterandmineralnutrientsbytomatoplantsinsoillessculture[J].JournalofPlantNutrition, 2000, 23(8): 1063-1078.

[6]CarvalhoLC,AmancioS.Antioxidantdefencesysteminplantletstransferredfrominvitrotoexvitro:effectsofincreasinglightintensityandCO2concentration[J].PlantScience, 2002, 162: 33-40.

[7]EdwardsAL,LeeDW,RichardsJH.Responsestoafiuctuatingenvironment:effectofwaterdepthongrowthandbiomassallocationinEleocharis cellulosaTorr.(Cyperaceae)[J].CanadianJournalofBotany, 2003, 81: 964-975.

[8]VartapetianBB,JacksonMB.Plantadaptationstoanaerobicstress[J].AnnalsofBotany, 1997, 79(Suppl.A): 13-20.

[9]JacksonMB,ArmstrongW.Formationofaerenchymaandtheprocessesofplantventilationinrelationtosoilfloodingandsubmergence[J].PlantBiology, 1999, 1: 274-287.

[10]ChristiansonJA,LiewellynDJ,DennisES,WilsonLW.Globalgeneexpressionresponsestowaterlogginginrootsandleavesofcotton(Gossypium hirsutumL.)[J].PlantCellPhysiology, 2010,51(1): 21-37.

[11]AbikoT,KotulaL,ShionoK, et al.EnhancedformationofaerenchymaandinductionofabarriertoradialoxygenlossinadventitiousrootsofZea nicaraguensiscontributetoitswaterloggingtoleranceascomparedwithmaize(Zea maysssp. mays)[J].Plant,CellandEnvironment, 2012, 35(9): 1618-1630.

[12]PezeshkiSR.Spartinapatenstorhizophereoxygendeficiency.ActaEcology, 1996, 17 (5): 365-378.

[13]趙鋒, 王丹英, 徐春梅, 等. 水稻對(duì)過(guò)氧化尿素用量的響應(yīng)特征[J]. 中國(guó)稻米, 2012, 16(1): 4-8.

ZhaoF,WangDY,XuCM, et al.Responsecharacteristicsofricetoureaperoxide[J].ChinaRice, 2012, 16(1): 4-8.

[14]陳貽竹,B帕特森. 低溫對(duì)植物葉片中超氧物歧化酶、過(guò)氧化物酶和過(guò)氧化氫水平的影響[J]. 植物生理學(xué)報(bào), 1988, 14: 323-328.

ChenYZ,PattersonBD.Theeffectofchillingtemperatureonthelevelofsuperoxidedismutase,catalaseandhydrogenperoxideinsomeplantleaves[J].ActaPhytophysiologicaSinica, 1988, 14: 323-328.

[15]OmranRG.Peroxidelevelsandtheactivitiesofcatalase,peroxidase,andindoleaceticacidoxidaseduringandafterchillingcucumberseedlings[J].PlantPhysiology, 1980, 65(2): 407-408.

[16]KarM,MishraD.Catalase,peroxidase,andpolyphenoloxidaseactivitiesduringriceleafsenescence[J].PlantPhysiology, 1976, 57(2): 315-319.

[17]趙世杰, 史國(guó)安, 董新純. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社. 2002.

ZhaoSJ,ShiGA,DongXC.Techniquesofplantphysiologicalexperimental[M].Beijing:ChineseAgriculturalScienceandTechnologyPress. 2002.

[18]鄒琦. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社. 2000.

ZouQ.Guideofplantphysiologicalexperiments[M].Beijing:ChinaAgriculturePress. 2000.

[19]高俊鳳. 植物生理學(xué)試驗(yàn)技術(shù)[M]. 西安: 世界圖書(shū)出版社, 2000.

GaoJF.Techniquesofplantphysiologicalexperiment[M].Xi’an:WorldPublishingCompany, 2000.

[20]WatersI,MorrellS,GreenwayH,ColmerTD.EffectsofanoxiaonwheatseedlingsⅡ.InfluenceofO2supplypriortoanoxiaontolerancetoanoxia,alcoholicfermentationandsugarlevels[J].JournalofExperimentBotany, 1991, 42(244): 1437-1447.

[21]BryceJH,FochtDD,StolzyLH.Soilaerationandplantgrowthresponsetoureaperoxidefertilization[J].SoilScience, 1982, 134: 111-116.

[22]阮成江，謝慶良. 土壤水分對(duì)沙棘成活率及抗逆生理特性的影響[J]. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào), 2002, 8(4): 341-345.

RuanCJ,XieQL.EffectofsoilmoistureonsurvivalrateofHippophaerhamnoidesL.anditsstress-resistancephysiologicalcharacteristics[J].ChineseJournalofAppliedEnvironmentalBiology, 2002, 8(4): 341-345.

[23]汪貴斌，曹福亮，郭起榮. 淹水對(duì)銀杏生長(zhǎng)及生理的影響[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1998, 20( 2): 237-241.

WangGB,CaoFL,GuoQR.EffectsofartificialfloodingongrowthandphysiologyofGinkgo Biloba [J].ActaAgriculturaeUniversitatisJiangxiensis, 1998, 20(2): 237-241.

[24]BlokhinaOB,VirolainenE,FagerstedtKV, et al.Antioxidantstatusofanoxia-tolerantandintolerantplantspeciesunderanoxiaandreaction[J].PlantPhysiology, 2000, 109: 396-403.

[25]柯德森，孫谷疇，王愛(ài)國(guó). 低溫誘導(dǎo)綠豆黃化幼苗乙烯產(chǎn)生過(guò)程中活性氧的作用[J]. 植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報(bào), 2003, 29 (2): 127-132.

KeDS,SunGC,WangAG.Theroleofactiveoxygeninchillinginducedethyleneproductioninetiolatedmungbeanseedings[J].JournalofPhysiologyandMolecularBiology, 2003, 29 (2): 127-132.

[26]AhmedS,NawataE,HosokawaM, et al.Alterationsinphotosynthesisandsomeantioxidantenzymaticactivitiesofmungbeansubjectedtowaterlogging[J].PlantScience, 2002, 163(1): 117-123.

[27]YordanovaRY,ChristovKN,PopovaLP.Antioxidativeenzymesinlarleyplantssubjectedtosoilflooding[J].EnvironmentalandExperimentalBotany, 2004,51(2): 93-101.

[28]UshimaruT,OgawaK,IshidaN, et al.Changesinorganellesuperoxidedismutaseisoenzymesduringairadaptationofsubmergedriceseedlings:Differentialbehaviorofisoenzymesinplastidsandmitochondoria[J].Planta, 1995,196: 606-613.

[29]NievaFJJ,CastilloJM,LuqueCJ.EcophysiologyoftidalandnontidalpopulationoftheinvadingcordgrassSpattinadensiflora:seasonalanddiurnalpatternsinaMediterraneanclimate[J].Estuarine,CoastalandShelfScience, 2005, 57: 919-928.

[30]DemmigB,BjorkmanO.ComparisonoftheeffectofexcessivelightonchlorophyllfluorescenceandphotonyieldofO2evolutioninleavesofhigherplants[J].Planta, 1987, 171(2): 171-184.

Alleviationofureaperoxidetowaterloggingdamageinyoungpeachtrees

XIAOYuan-song,PENGFu-tian*,SHUHuai-rui,SHENGuang-ye,WANGNa-na,LUOJing-jing,ZHAOYong-fei

(College of Horticulture Science and Engineering, Shandong Agricultural University/State Key Laboratory of Crop Biology, Tai’an 271018, Shandong)

【Objectives】Theeffectofureaperoxideonthephysiologicalcharacteristicsandphotosyntheticfluorescenceparameterswasevaluatedinyoungpeachtreesexposedtowaterloggingstresstoprovideusefulinformationforbetterpeachproduction.【Methods】Potexperimentswereconductedwithone-year-oldpeachtrees, ‘Chunmei’astestmaterials.Firstlyapotexperimentwasconductedtodeterminetheresponseofpeachtreestowaterloggingstress;thenanotherpottrialwasconductedtostudytheeffectofureaperoxideapplication.Fourtreatmentsweredesigned:ureaperoxidepackedinsideabagandburiedinto7cmdeeparoundtheplants(T1);ureaperoxidebroadcastedintosoil(T2),commonureabasalapplied(T3)andnoNappliedascontrol(CK).Inthe0, 1, 3, 5and7thdayofwaterloggingtreatment,theoxygenreleasecharactersofureaperoxideinsoil,theleafgasexchangeparametersofpeachtrees,andthephysicalandbiochemicalindexinleafandrootweredetermined;Inthe5thday,thechlorophyllfluorescenceparametersweremeasured.【Results】Thesoilsurfacewaterdissolvedoxygenconcentrationincreasedaftertheapplicationofureaperoxide.Thewaterdissolvedoxygenconcentrationalwaysmaintainedatahighlevelunderthebagcontrolureaperoxidetreatmentwithin7daysaftertreatment.Theapplicationofureaperoxidesignificantlyreducedthedecreaseamplitudeofnetphotosyntheticrate(Pn)ofyoungpeachtreesleaf,stomatalconductance(Gs)andtranspirationrate(Tr).Fivedaysaftertreatment,theyoungpeachtreesleafperformanceindex(PIABS),maximalphotochemicalefficiency(Fv/Fm),thenumbersofactivereactioncenterperunitarea(RC/Cso)weresignificantlyhigherthancontrol,andtheincreaseampltitudeoftheheatdissipationperunitarea(DIo/Cso)wassignificantlylowerthancontrolunderwaterloggingstress.ThevaluesofChla,ChlbandChl(a+b)ofyoungpeachtreesleafweresignificantlyincreasedby10.72%、10.86%、10.87and5.71%、4.78%、5.57%,respectively,underapplicationofureaperoxidetreatments(T1andT2)thanthecontrol.Applicationofureaperoxideenhancedtheactivitiesofantioxidantenzyme(superoxidedismutase,peroxidaseandcatalase)inyoungpeachtreesleavesandalleviatedtheincreaseampltitudeofMDAinyoungpeachtreesleaves.Therootactivity,rootproline(Pro)contentweresignificantlyhigherthancontrol,andtherootrelativeplasmamembranepermeabilityandalcoholdehydrogenaseactivityweresignificantlylowerthancontrolunderapplicationofureaperoxidetreatments. 【Conclusions】Ourstudyindicatesthatapplicationofureaperoxidecanalleviatetheinfluenceofwaterloggingstressinyoungpeachtreesbyincreasingthesoilsurfacewaterdissolvedoxygenconcentration,enhancingtheactivitiesofantioxidantenzyme.

ureaperoxide;youngpeachtrees;waterloggingstress;alleviationeffect

2014-10-16接受日期: 2015-03-01網(wǎng)絡(luò)出版日期: 2015-07-24

國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(CARS-31-3-03); 山東省高校優(yōu)秀科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)劃項(xiàng)目資助。

肖元松(1986—)，男，山東平原人，博士研究生，主要從事果樹(shù)生理生態(tài)研究。E-mail:yuansongx2013@163.com

E-mail:pft@sdau.edu.cn

S662.1;S606+.2

A

1008-505X(2016)02-0502-09