孟清波，張謹(jǐn)薇，馬萬(wàn)成，馮 倩，田 佳，李青云

（河北省蔬菜產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心·河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院 河北保定 071000）

辣椒（Capsicum annuumL.），原產(chǎn)于中南美洲地區(qū)，屬于喜溫不耐熱作物，生長(zhǎng)適宜的溫度為20～30 ℃，溫度過(guò)高過(guò)低都會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)發(fā)育受阻[1]。研究表明，溫度高于30 ℃時(shí)，辣椒幼苗的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量下降，生長(zhǎng)明顯受到抑制[2-3]。當(dāng)溫度超過(guò)35 ℃時(shí)，引起植物體內(nèi)活性氧大量積累，細(xì)胞膜透性增大，酶促反應(yīng)效率降低，導(dǎo)致植物生理老化[4-5]。

沼液中富含有機(jī)質(zhì)、腐殖酸、各類(lèi)氨基酸、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、抗生素、鈣、鎂、鐵等礦物質(zhì)，而且還含有氮、磷、鉀等元素[6]，能滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)所需，易被吸收利用，可長(zhǎng)久保持肥力，是一種優(yōu)質(zhì)的有機(jī)液肥[7]。研究表明，適宜濃度的沼液肥在油白菜上噴施處理能顯著提高葉片葉綠素含量，提高光合作用[8]。此外，還能促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育，增強(qiáng)根系活力，能增加株高和莖粗等[9]。

筆者利用光照培養(yǎng)箱模擬高溫環(huán)境，通過(guò)對(duì)辣椒進(jìn)行葉面噴施沼液肥處理，研究高溫對(duì)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育及生理變化的影響，從而為辣椒生產(chǎn)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試?yán)苯菲贩N為朝天椒‘辣椒王’，由河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院蔬菜栽培生理實(shí)驗(yàn)室提供。供試肥料“果實(shí)樂(lè)”純秸稈沼液肥（全氮≥50 g·L-1，全磷≥2 g·L-1，全鉀≥28 g·L-1）和“果實(shí)樂(lè)”沼渣腐殖酸沖施肥（腐殖酸≥30 g·L-1，N+K2O+P2O5≥200 g·L-1）由河北省滄州市青縣耿忠生物質(zhì)能源開(kāi)發(fā)有限公司提供。種子經(jīng)浸種催芽，播于50 孔穴盤(pán)中，基質(zhì)選用草炭和蛭石=2∶1（體積比）。待幼苗長(zhǎng)至4 葉1 心時(shí)，挑選生長(zhǎng)整齊的植株移栽到營(yíng)養(yǎng)缽（10 cm×10 cm），置于日光溫室內(nèi)，然后用噴霧器進(jìn)行葉面噴施清水或沼液肥處理。以噴清水為對(duì)照，隔7 d 噴1 次。植株每次澆水至透。連續(xù)噴施3 次后，移至溫度為30 ℃/20 ℃、光照強(qiáng)度為300 μmol·m-2·s-1、光周期為12 h/12 h、相對(duì)濕度為70%的光照培養(yǎng)箱中常溫預(yù)處理2 d。第3 天將溫度調(diào)至38 ℃/28 ℃進(jìn)行高溫處理。

試驗(yàn)共設(shè)4 個(gè)處理，分別為：CK（噴施清水+根施1/4Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液）、20×（加水稀釋20 倍沼液肥+根施500 倍“果實(shí)樂(lè)”沼渣腐殖酸沖施肥）、30×（加水稀釋30 倍沼液肥+根施500 倍“果實(shí)樂(lè)”沼渣腐殖酸沖施肥）、40×（加水稀釋40 倍沼液肥+根施500 倍“果實(shí)樂(lè)”沼渣腐殖酸沖施肥）。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)30 株幼苗。于處理后0、2、4、6、8 d 取樣。

1.2 方法

1.2.1 生物量及熱害指數(shù)的測(cè)定 用卷尺測(cè)量株高、游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗、分析天平稱(chēng)量地上部和地下部干、鮮質(zhì)量，超純水沖洗干凈后擦干，將植株樣品于105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重；株高相對(duì)生長(zhǎng)量/cm=第n+2 天株高-第n 天株高；熱害指數(shù)的調(diào)查參照姜燕等[10]的方法。

1.2.2 葉綠素含量、根系活力、光合和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定 根系活力參照鄭堅(jiān)等[11]的方法；葉綠素含量參照李合生[12]的方法；用FMS-2 型便攜式熒光儀測(cè)定葉片初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）、PSII 的光化學(xué)效率（Fv/Fm）[13]；用Li-6400 光合儀測(cè)定葉片的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和胞間CO2濃度（Ci），測(cè)定時(shí)設(shè)定光強(qiáng)為500 μmol·m-2·s-1。

1.2.3 抗氧化酶相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定 超氧物歧化酶（SOD）活性、過(guò)氧化物酶（POD）活性、丙二醛（MDA）活性參照李合生[12]的方法；過(guò)氧化氫酶（CAT）活性參照郭允娜等[14]的方法；超氧陰離子（O-2）參照吳雪霞等[15]的方法。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 23.0 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析，用Microsoft Excel 2010 軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗生長(zhǎng)和熱害指數(shù)的影響

由圖1 可知，葉面噴施沼液肥明顯緩解了高溫脅迫對(duì)生長(zhǎng)造成的抑制作用。具體表現(xiàn)為脅迫8 d，與對(duì)照噴清水相比，噴施30×濃度沼液肥處理株高相對(duì)生長(zhǎng)量增長(zhǎng)82.5%，差異顯著。其中高溫脅迫前4 d 株高增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯，后期生長(zhǎng)量逐漸平緩。

圖1 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗株高相對(duì)生長(zhǎng)量的影響

由圖2 可知，在莖粗方面，噴施20×濃度處理顯著高于對(duì)照，差異顯著，具體表現(xiàn)為脅迫8 d，莖粗相比對(duì)照噴清水增加了16.37%。其次為30×濃度處理，莖粗增加了10.32%。

由表1 可知，30×處理下辣椒幼苗熱害指數(shù)最低為6.7，明顯低于對(duì)照噴清水處理，鮮質(zhì)量和干質(zhì)量分別比對(duì)照高12.45%和20.98%。20×處理的熱害指數(shù)比對(duì)照低了33.3%，幼苗鮮質(zhì)量、干質(zhì)量最高，分別比CK 高32.13%和40.74%，說(shuō)明葉面噴施適宜濃度的沼液肥，能增加干物質(zhì)積累，提高植株抗性，進(jìn)而緩解高溫脅迫對(duì)辣椒幼苗生長(zhǎng)造成的抑制作用（圖3）。

圖2 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗莖粗的影響

表1 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗干鮮質(zhì)量和熱害指數(shù)的影響

圖3 高溫脅迫下對(duì)照和葉面噴施沼液肥處理的辣椒幼苗葉片

2.2 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗葉片葉綠素含量的影響

在高溫脅迫8 d，與對(duì)照噴清水處理相比，20×處理對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗葉片的葉綠素a、葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素含量均顯著增加（表2）。分別比對(duì)照高27.38%、49.13%和14.87%，差異顯著。說(shuō)明葉面噴施適宜濃度的沼液肥，有利于葉片光合色素的積累。

表2 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗葉綠素含量的影響

2.3 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗根系活力的影響

由表3 可知，在高溫脅迫8 d，噴施20×濃度處理下幼苗根系活力顯著高于對(duì)照噴清水處理，葉面噴施適宜濃度的沼液肥使辣椒根系活力在高溫脅迫8 d 后維持在223.27 μg·g-1·h-1，較對(duì)照處理相比高出18.4%，且差異顯著（圖4）。

表3 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗根系活力的影響

圖4 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗根系活力的影響

2.4 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗葉片MDA、O-2產(chǎn)生速率的影響

在高溫脅迫8 d 后，辣椒葉片中MDA 含量與O-2產(chǎn)生速率與對(duì)照噴清水相比有所降低（表4）。其中20×濃度處理能顯著抑制過(guò)氧化物的產(chǎn)生和積累，具體表現(xiàn)為MDA 含量相比CK 下降15.82%，O-2產(chǎn)生速率相比CK 下降14.03%，兩者差異顯著。

表4 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗葉片MDA、O-2產(chǎn)生速率的影響

2.5 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗葉片抗氧化酶活性影響

高溫脅迫下葉片抗氧化酶活性呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢(shì)（圖5～7），高溫脅迫8 d 30×處理下SOD活性較CK 處理差異顯著，提高17.3%，使幼苗在高溫脅迫下仍維持較高的抗氧化酶活性及滲透調(diào)節(jié)水平。20×處理下POD 和CAT 酶活性較對(duì)照噴清水處理分別提高46.2%和63.1%，差異顯著。說(shuō)明葉面噴施適宜濃度的沼液肥能夠調(diào)節(jié)葉片抗氧化酶的活性，緩解高溫對(duì)植株的傷害。

2.6 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗光合作用的影響

由表5 可知，與對(duì)照噴清水相比，噴施沼液肥可以顯著促進(jìn)高溫脅迫下辣椒幼苗葉片光合速率提高，顯著降低胞間CO2濃度。其中，葉面噴施沼液肥20×處理的光合速率和氣孔導(dǎo)度較對(duì)照處理分別提高75.8%、14.3%，胞間CO2濃度較對(duì)照下降22.5%，蒸騰速率與對(duì)照差異不明顯。

2.7 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

圖5 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗葉片SOD 活性的影響

圖6 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗葉片POD 活性的影響

圖7 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗葉片CAT 活性的影響

表5 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗光合參數(shù)的影響

圖8 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗葉片PSII最大光化學(xué)效率的影響

圖9 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗葉片F(xiàn)o的影響

圖10 葉面噴施沼液肥對(duì)高溫脅迫下辣椒幼苗葉片F(xiàn)m活性的影響

隨著高溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，各處理的Fv/Fm、Fo、Fm呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。由圖8～10 可知，高溫脅迫2 d 時(shí)葉面噴沼液葉面肥20×和30×濃度能顯著提高Fv/Fm，較對(duì)照處理分別提高1.2%和1.4%，脅迫8 d 時(shí)，葉面噴沼液葉面肥30×濃度相比其他處理使辣椒幼苗葉片F(xiàn)v/Fm達(dá)到最高，比對(duì)照高1.5%。同樣在高溫脅迫8 d 時(shí)，噴沼液葉面肥20×濃度能顯著提高Fo，比對(duì)照高6.07%?？梢?jiàn)追施適宜濃度沼液肥對(duì)辣椒葉片的光能轉(zhuǎn)換效率有一定促進(jìn)作用。但對(duì)Fm基本沒(méi)有顯著影響。

3 討論與結(jié)論

受到高溫逆境時(shí)，會(huì)引起植物體發(fā)生一系列的傷害，比如膜系統(tǒng)破壞、細(xì)胞質(zhì)膜透性增大、活性氧的迅速積累等[16-17]，也會(huì)造成植物光合器官受損，導(dǎo)致光合速率降低，嚴(yán)重影響植物生產(chǎn)[18-19]。試驗(yàn)結(jié)果表明，噴施適宜濃度的沼液葉面肥處理顯著提高了高溫脅迫下葉片F(xiàn)o，有效緩解高溫脅迫對(duì)PSⅡ反應(yīng)中心活性的傷害，增強(qiáng)辣椒幼苗對(duì)高溫逆境的適應(yīng)。這與張永平等[20]的研究結(jié)果一致。

同時(shí)，噴施適宜濃度沼液葉面肥可以促進(jìn)葉綠素含量的增加并提高高溫脅迫條件下辣椒幼苗光合作用，緩解高溫對(duì)辣椒幼苗生長(zhǎng)造成的抑制作用，促進(jìn)其生物量的增加。試驗(yàn)中氣孔導(dǎo)度升高的同時(shí)蒸騰速率加快，與吳韓英等[21]研究結(jié)果一致。高溫對(duì)光合作用的抑制與活性氧（ROS）的迅速積累有直接關(guān)系，由于電子傳遞受阻，植物體內(nèi)的活性氧大量產(chǎn)生，從而破壞生物大分子，造成細(xì)胞損傷、甚至死亡[22]。本試驗(yàn)中，沼液肥通過(guò)降低超氧陰離子產(chǎn)生速率和丙二醛含量緩解高溫對(duì)辣椒幼苗生物膜的傷害。SOD、POD、以及CAT 作為一種植物體內(nèi)普遍存在的、活性較高的重要酶[16]，其活性與植物代謝強(qiáng)度及抗逆性有著密切的關(guān)系[23]。噴施適宜濃度沼液肥有利于緩解高溫處理后辣椒葉片中SOD、POD、CAT 活性的降低，并呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，這與馬寶鵬等[17]、徐劍鋒[24]的研究結(jié)果一致。同時(shí)減少植物細(xì)胞受到的活性氧傷害，有效地降低活性氧積累造成的蛋白質(zhì)變性、細(xì)胞死亡，在一定程度上緩解高溫氧化傷害對(duì)生物膜的損傷。

綜上所述，高溫脅迫下，葉片噴施適宜濃度的沼液肥顯著促進(jìn)了辣椒幼苗的生長(zhǎng)，增加了生物量、葉綠素含量、根系活力以及光合速率，提高光能轉(zhuǎn)換效率，促進(jìn)抗氧化酶和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累，降低過(guò)氧化物對(duì)細(xì)胞造成的傷害，進(jìn)而增強(qiáng)辣椒植株抗高溫脅迫的能力。然而，這些研究只是停留在對(duì)生理方面淺層的研究，關(guān)于沼渣沼液肥誘導(dǎo)植物抗逆性的作用途徑和分子機(jī)制，仍需再作進(jìn)一步探討。