趙軍 許澤宏

摘要：土壤鹽漬化已成為制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的非生物因素之一，合理的調(diào)控措施可以減輕鹽漬化對(duì)植物的危害。采用砂培試驗(yàn)，以德玉4號(hào)玉米為供試材料，設(shè)定3個(gè)鹽分濃度（0、50、100 mmol/L NaCl）、4個(gè)硝銨水平[NO^-₃（%）/NH⁺₄（%）=0/100、70/30、30/70、100/0]，研究不同氮素形態(tài)配比對(duì)鹽脅迫下玉米生長(zhǎng)發(fā)育及生理特性的影響。研究表明，無論氮素形態(tài)如何，NaCl脅迫明顯影響了玉米植株的生長(zhǎng)發(fā)育。在0 mmol/L NaCl脅迫條件下，單施NH⁺₄或硝銨混施處理比單施NO^-₃處理具有更高的干質(zhì)量、葉面積及SPAD值。鹽脅迫（50、100 mmol/L NaCl）條件下，存在NH⁺₄供應(yīng)情況下玉米植株葉片凈光合速率、胞間CO₂濃度等光合特征及最大光化學(xué)效率、實(shí)際光化學(xué)效率以及光化學(xué)猝滅系數(shù)等熒光參數(shù)均具有較大值，葉片非化學(xué)猝滅系數(shù)、水勢(shì)、滲透壓、膨壓等參數(shù)存在較小值，表明供給NH⁺₄可有效減輕鹽脅迫帶來的不利影響。此外，各處理的無機(jī)離子（Na⁺、K⁺、NH⁺₄、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、NO^-₃）數(shù)據(jù)表明，在根系養(yǎng)分吸收過程中，NO^-₃被Cl^-取代造成養(yǎng)分運(yùn)輸受限是鹽脅迫抑制玉米植株生長(zhǎng)發(fā)育的重要原因之一，因此，NH⁺₄比NO^-₃更有利于緩解玉米生長(zhǎng)發(fā)育及生理代謝。綜上，本研究結(jié)果詮釋了通過培育耐鹽性較高的玉米品種和施用NH⁺₄肥料，對(duì)于開發(fā)利用中低度鹽漬化土壤具有可行性。

關(guān)鍵詞：氮素形態(tài);鹽脅迫;光合特征;水勢(shì);無機(jī)離子

中圖分類號(hào)：S513.06 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2022）11-0082-09

收稿日期：2021-08-21

基金項(xiàng)目：四川省重大科技專項(xiàng)（編號(hào)：2019YFS503）。

作者簡(jiǎn)介：趙 軍（1968—），女，四川宜賓人，碩士，講師，主要從事植物生理生化研究。E-mail：1424596530@qq.com。

干旱半干旱灌溉區(qū)土壤鹽漬化的形成與增加已成為制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸^[1]。目前，我國(guó)鹽漬土面積超過總耕地面積的20%，隨著人類活動(dòng)進(jìn)行，鹽漬化土地面積仍在不斷擴(kuò)大，鹽漬化程度也在不斷加劇^[2]。鹽脅迫對(duì)作物的影響可貫穿種子發(fā)芽到成熟各個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育環(huán)節(jié)，參與眾多信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，包括光反應(yīng)、暗反應(yīng)、離子運(yùn)輸、滲透物質(zhì)積累等生理生化反應(yīng);當(dāng)鹽分超過一定濃度時(shí)，作物發(fā)育代謝嚴(yán)重受阻，加速植株枯萎死亡^[3]。氮作為植物生長(zhǎng)的主要限制因子，對(duì)作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)具有不可替代的作用^[4]。一般認(rèn)為，有機(jī)態(tài)氮只有經(jīng)過微生物礦化作用轉(zhuǎn)化為無機(jī)態(tài)氮才能被植物所吸收，然而研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)植物與一些微生物共生時(shí)（如叢枝菌根真菌）^[5]，可以直接吸收有機(jī)態(tài)氮，但即便基于環(huán)境可控的室內(nèi)條件，植物吸收的有機(jī)氮源數(shù)量也僅占氮總吸收量的10%～20%，無機(jī)態(tài)氮是植物吸收的主要氮源形態(tài)^[6]。不同植物對(duì)氮形態(tài)的吸收偏好往往存在較大差異，大多數(shù)植物喜好吸收硝酸鹽（NO^-₃），只有少數(shù)植物偏好于吸收銨（NH⁺₄）^[7]，幾乎所有的植物在硝銨混合氮源下生長(zhǎng)發(fā)育最好、品質(zhì)最佳^[8]。植物對(duì)氮形態(tài)的喜好主要取決于植物種類，但干旱、鹽漬、水澇以及大氣CO₂水平等環(huán)境因素也是影響植物吸收偏好的重要因素^[9]。

研究表明，土壤鹽漬化不會(huì)影響土壤環(huán)境氮素的有效性，而會(huì)影響根系表面對(duì)硝酸鹽（NO^-₃）和氯離子（Cl^-）、銨（NH⁺₄）和鈉（Na⁺）的競(jìng)爭(zhēng)^{[2，10]}。不同氮素形態(tài)具有不同的物理化學(xué)性質(zhì)，對(duì)植物亦表現(xiàn)出明顯的生長(zhǎng)差異，同時(shí)合適的氮素形態(tài)供應(yīng)可以調(diào)控植物對(duì)Cl^-和Na⁺的攝取并且提高植株的滲透代謝，從而緩解鹽脅迫對(duì)植物帶來的損傷^[11]。然而，目前關(guān)于銨態(tài)氮（NH⁺₄）和硝態(tài)氮（NO^-₃）2種形態(tài)對(duì)鹽脅迫下玉米植株生理代謝及無機(jī)離子吸收平衡的研究鮮有涉及?；诖?，本研究基于鹽脅迫探索了不同形態(tài)氮素供應(yīng)對(duì)玉米生長(zhǎng)及生理代謝的影響，以期為在鹽脅迫環(huán)境玉米生產(chǎn)過程中合理施用氮肥提供理論依據(jù)。3EAFA25E-20A4-4A9A-8E10-ABB1D401EFA7

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)和供試材料

試驗(yàn)于2020年5—8月在宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院盆栽大棚中進(jìn)行。棚中日夜平均溫度為28℃/18℃，相對(duì)濕度為65%～90%。

供試玉米品種為德玉4號(hào)，其母本D85是自交系8001的變異單株自交選育，父本D35是以 5237-196/Lx9801 為基礎(chǔ)材料選株自交選育，種子來自四川省宜賓市種子管理站，德玉4號(hào)是典型的耐鹽品種^[12]。

試驗(yàn)采用氮肥類型為硝酸鈣[Ca（NO₃）₂]和硫酸銨[（NH₄）₂SO₄]，兩者均為分析純，產(chǎn)自Sigma化學(xué)試劑公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)所用氮肥形態(tài)為硝態(tài)氮（NO^-₃）、銨態(tài)氮（NH⁺₄），設(shè)置4個(gè)不同水平的硝銨比例NO^-₃（%）/NH⁺₄（%）=0/100、70/30、30/70、100/0，各處理總氮用量皆為9 mmol/L，同時(shí)加入8 μmol/L二氰胺（C₂H₄N₄），防止NH⁺₄向NO^-₃轉(zhuǎn)化。此外，設(shè)置3種鹽濃度（0、50、100 mmol/L NaCl），為了避免鹽過度帶來的沖擊效應(yīng)，采用NaCl逐步遞增處理的辦法，即每天遞增50 mmol/L，直至升至100 mmol/L。因此，本研究共設(shè)置4種氮素形態(tài)水平及3個(gè)鹽脅迫水平的組合試驗(yàn)，共12個(gè)處理。各處理重復(fù)5次。

盆栽器具為塑料圓盆，高28 cm，直徑20 cm，試驗(yàn)栽培基質(zhì)為石英砂與蛭石（體積比3∶1）的混合物，用量10 kg/盆。5月5日將玉米種子用1%次氯酸鈉溶液消毒5 min并采用蒸餾水沖洗干凈后，直接播種于裝滿沙石的塑料盆中，出苗后，根據(jù)幼苗的長(zhǎng)勢(shì)和表觀葉片活力，將其減至2株/盆。此后采用Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液作為養(yǎng)分加入，其中營(yíng)養(yǎng)液中的氮分別為上述氮素形態(tài)處理的氮源（9 mmol/L），每5 d加入1次100 mL的營(yíng)養(yǎng)液，幼苗培養(yǎng)30 d后，分別在不同處理的營(yíng)養(yǎng)液中加入鹽溶液（0、50、100 mmol/L）進(jìn)行脅迫處理，鹽脅迫60 d后，收獲植株，即盆栽培養(yǎng)周期為90 d。

1.3 樣品采集及測(cè)定分析

1.3.1 植株生物量、葉面積指數(shù)、脯氨酸含量以及可溶性糖含量測(cè)定

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，在10：00—12：00收獲植株。用便攜式葉面積計(jì)（LI-3000A，Li-Cor Nebraska，USA）測(cè)量玉米植株葉片表面積后，用日本美能達(dá)公司產(chǎn)手持式SPAD-502型葉綠素計(jì)（SPAD 502 Plus，Konicaminolta，JAPAN）測(cè)定葉綠素相對(duì)含量（SPAD值）。之后植株地上、下部分離，殺青30min置于60℃環(huán)境下烘干樣品至恒定質(zhì)量并稱量記錄。將測(cè)定完干物質(zhì)的樣本粉碎后裝于自封袋中待測(cè)。用3%磺基水楊酸提取新鮮植株的脯氨酸，可溶性糖含量采用分光光度法測(cè)定，其具體過程參照高俊鳳的方法^[13]進(jìn)行分析。

1.3.2 光合氣體交換參數(shù)及葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定

利用便攜式光合測(cè)定儀（Li-Cor 6400，Li-Cor Nebraska，USA）測(cè)定光合氣體交換參數(shù)[CO₂凈同化速率（C_i）、蒸騰速率（T_r）、氣孔導(dǎo)度（G_s）];測(cè)定時(shí)光源選擇、葉室溫度、光量子通量密度、CO₂濃度參數(shù)皆參照孫云飛等的方法^[14]設(shè)置。氣體交換測(cè)量是在NaCl處理開始59 d（晴天）進(jìn)行。各處理重復(fù)3次。

葉綠素?zé)晒鉁y(cè)定選定晴朗的10：30采用MINI-PAM便攜式式葉綠素?zé)晒鈨x（MINI-PAM-Ⅱ，WALZ，Germany），熒光參數(shù)參考孫云飛等的方法^[14]。測(cè)定經(jīng)過25min暗處理，測(cè)定植株生長(zhǎng)點(diǎn)以下第3張完全展開葉暗適應(yīng)的初始熒光（F_o）、飽和最大熒光（F_m）及正常光照下的初始熒光（F_o′）、熒光上升到能化類囊體的最大熒光（F_m′）及穩(wěn)態(tài)熒光（F_s），各處理重復(fù)3次。葉綠素?zé)晒鈪?shù)中，PSⅡ的最大光化學(xué)效率（F_v/F_m）=（F_m-F_o）/F_m;實(shí)際光化學(xué)效率（Φ_PSⅡ）=（F_m′-F_s）/F_m′;光化學(xué)熒光猝滅系數(shù)（q_P）=（F_m′-F_s）/（F_m′-F_o′）;非光化學(xué)熒光猝滅系數(shù)（NPQ）=（F_m-F_m′）/F_m。

1.3.3 水勢(shì)及滲透壓的測(cè)定

在光照開始后6～8 h，溫度控制為28℃、濕度為75%條件下，用水勢(shì)儀測(cè)定每個(gè)處理的5張完全膨脹葉片的葉片水勢(shì)（Ψ_w）。

將新鮮收獲的葉片避開主脈打孔快速研磨放入離心管中，然后在4℃下以15 000 r/min離心 15 min，收集上清液，使用蒸氣壓滲透壓計(jì)測(cè)量葉液的滲透壓（L）。根據(jù)Vant Haff方程，將該值轉(zhuǎn)換為溶質(zhì)勢(shì)（Ψ_s）。Ψ_s=-L×（Mosmoles/kg）×2.58×10^-3，MPa;葉內(nèi)膨壓（Ψ_p）=（Ψ_w-Ψ_s）×0.753 6，MPa。3EAFA25E-20A4-4A9A-8E10-ABB1D401EFA7

1.3.4 無機(jī)離子測(cè)定

將0.50 g待測(cè)樣品溶于 5 mL 蒸餾水中，以2-苯基苯酚水合物為顯色化合物測(cè)定水提取物中的硝酸鹽（NO^-₃）濃度。將測(cè)定完干物質(zhì)的粉碎樣品用0.5%硝酸處理后，用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀測(cè)定樣品中的Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-含量;用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定樣品中的Na⁺、K⁺含量;根據(jù)鮑士旦的方法^[15]測(cè)定樣品銨（NH⁺₄）含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS 22.0在0.05顯著性水平上進(jìn)行單因素方差分析，采用Origin 2019 proC進(jìn)行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮形態(tài)對(duì)鹽脅迫下玉米干物質(zhì)累積的影響

由圖1-a可知，無論是地上部或根系中，且無論是否存在NaCl情況下，含有NH⁺₄和NO^-₃這2種氮形態(tài)處理的植株干質(zhì)量較高，施用硝酸鹽（NO^-₃）的處理植株干質(zhì)量最低，同一NaCl濃度下明顯低于其他氮素形態(tài)處理。就任一氮素形態(tài)處理而言，與0 mmol/L NaCl處理相比，添加 50 mmol/L NaCl顯著降低了地上部、根系的干質(zhì)量（P<0.05）;隨著NaCl濃度升高，其干質(zhì)量降低;在100 mmol/L NaCl脅迫程度下，地上部、根系干質(zhì)量均最低。由圖1-b可知，就各NaCl處理而言，根冠比皆呈0 mmol/L NaCl處理>50 mmol/L NaCl處理>100 mmol/L NaCl處理，其中50、100 mmol/L NaCl處理均顯著大于0 mmol/L NaCl處理，且在NO^-₃/NH⁺₄=100/0時(shí)，100 mmol/L NaCl處理顯著大于50 mmol/L NaCl處理。就氮素形態(tài)而言，以NO^-₃/NH⁺₄=100/0時(shí)根冠比值整體較高，但各處理根冠比波動(dòng)較小。

2.2 不同氮形態(tài)對(duì)鹽脅迫下玉米葉片相關(guān)指標(biāo)的影響

由圖2-a可知，就氮素形態(tài)處理而言，以單施NH⁺₄（NO^-₃/NH⁺₄=0/100）處理的葉面積整體最高，2種氮素合施處理次之，單施NO^-₃處理最低。就NaCl濃度處理的數(shù)據(jù)來看，以0 mmol/L NaCl處理的葉面積最高，50 mmol/L NaCl處理次之，100 mmol/L NaCl處理最低。在0 mmol/L NaCl條件下，NO^-₃/NH⁺₄=0/100處理的葉面積最高（211.25 cm²），較其他3個(gè)氮素形態(tài)處理提高10.22%～22.71%，其中與NO^-₃/NH⁺₄=100/0處理差異顯著;而在50、100 mmol/L NaCl濃度中，各處理皆以100 mmol/L NaCl較小，但各氮素形態(tài)處理在50、100 mmol/L NaCl濃度間均無顯著差異。由圖2-b可知，各處理的SPAD值與葉面積趨勢(shì)趨于一致，僅NO^-₃/NH⁺₄=100/0氮素形態(tài)處理中50、100 mmol/L NaCl濃度處理間SPAD值差異不顯著。

由圖2-c可知，在NaCl濃度為50 mmol/L條件下，各氮素形態(tài)處理的葉片脯氨酸濃度均最低，在NaCl濃度為0、100 mmol/L條件下，單一NH⁺₄處理植株脯氨酸含量高于其他氮素形態(tài)處理;在高鹽度（100 mmol/L）下，單一NH⁺₄氮素處理植物葉片脯氨酸濃度比單一NO^-₃處理植物高4.88倍。此外，在NaCl濃度為0、50 mmol/L條件下，單一NO^-₃氮素處理植物葉片中可溶性糖的濃度最低;就NaCl濃度而言，各氮素形態(tài)處理的可溶性糖濃度表現(xiàn)為0 mmol/L NaCl處理<50 mmol/L NaCl處理< 100 mmol/L NaCl處理（圖2-d）。

2.3 不同氮形態(tài)對(duì)鹽脅迫下玉米葉片光合氣體交換參數(shù)的影響

由圖3-a可知，胞間CO₂濃度（C_i）中，就NaCl濃度而言，各氮素形態(tài)處理中的NaCl濃度均表現(xiàn)為0 mmol/L處理>50 mmol/L處理>100 mmol/L處理，在無NaCl條件下，以NO^-₃/NH⁺₄=70/30處理的C_i最高，NO^-₃/NH⁺₄=30/70處理次之，但各氮素比例處理間差異不顯著。而在50 mmol/L NaCl條件下，C_i以NO^-₃/NH⁺₄=70/30、0/100處理最高，兩者與NO^-₃/NH⁺₄=30/70處理顯著差異;在100 mmol/L NaCl條件下，各氮素形態(tài)處理差異不顯著。在凈光合速率（P_n）中，P_n與C_i規(guī)律基本趨于一致，但不同NaCl濃度的P_n值存在顯著差異，以0 mmol/L NaCl處理最高（圖3-b）。3EAFA25E-20A4-4A9A-8E10-ABB1D401EFA7

由圖3-c可知，氣孔導(dǎo)度（G_s）中，就氮素形態(tài)而言，從NO^-₃/NH⁺₄=100/0、70/30、30/70、0/100的數(shù)據(jù)來看，G_s基本隨NH⁺₄比例的增加而增加。在 0 mmol/L NaCl條件下，各處理G_s以NO^-₃/NH⁺₄=70/30處理最高;在50 mmol/L NaCl條件下，隨著NH⁺₄比例的增加，G_s呈明顯增加趨勢(shì)，以NO^-₃/NH⁺₄=0/100處理最高，顯著高于NO^-₃/NH⁺₄=100/0處理;在100 mmol/L NaCl條件下，隨著NH⁺₄比例的增加，G_s也整體呈增加趨勢(shì)，其中NO^-₃/NH⁺₄=0/100處理顯著大于其他氮素形態(tài)處理。各處理蒸騰速率（T_r）趨勢(shì)與G_s規(guī)律基本趨于一致（圖3-d）。

2.4 不同氮形態(tài)對(duì)鹽脅迫下玉米熒光參數(shù)的影響

由圖4可知，在氮素形態(tài)及脅迫復(fù)合處理下，各處理熒光參數(shù)間存在明顯差異。PSⅡ最大量子效率（F_v/F_m）、PSⅡ?qū)嶋H量子效率（Φ_PSⅡ）以及熒光猝滅光化學(xué)猝滅系數(shù)（q_P）分別反映PSⅡ的原初光能轉(zhuǎn)換效率、實(shí)際原初光能的捕獲效率以及反應(yīng)中心的開放與獲取程度^[16]。在圖4-a、圖4-b、圖4-c 中，F(xiàn)_v/F_m、Φ_PSⅡ、q_P的規(guī)律基本一致，即就同一氮素形態(tài)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，隨著鹽濃度水平升高，上述3個(gè)指標(biāo)數(shù)值皆表現(xiàn)為顯著下降趨勢(shì);就同一鹽濃度而言，其F_v/F_m、Φ_PSⅡ、q_P隨著NH⁺₄供給的增加整體表現(xiàn)為略微增加趨勢(shì)。非化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ）反映PSⅡ反應(yīng)中心吸收的光能無法用于光合電子傳遞，而以熱能形式損失掉的光能部分。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，就同一氮素形態(tài)而言，隨著鹽水平增加，NPQ顯著增加。就同一鹽水平而言，在 0 mmol/L NaCl處理中，4個(gè)氮素處理間均無顯著差異;50 mmol/L NaCl處理中，純NO^-₃處理的NPQ顯著高于純NH⁺₄處理;100 mmol/L NaCl處理中，純NH⁺₄處理顯著低于其他氮素形態(tài)處理。

2.5 不同氮形態(tài)對(duì)鹽脅迫下玉米葉片水分關(guān)系參數(shù)的影響

由圖5-a可知，在葉片水勢(shì)（Ψ_w）中，就NaCl濃度條件而言，隨著NaCl濃度越大，Ψ_w就越大;在NaCl濃度為0、50 mmol/L條件下，隨著NH⁺₄比例升高，其Ψ_w呈整體升高趨勢(shì)。僅從NaCl脅迫處理的數(shù)據(jù)來看，0、50 mmol/L NaCl條件下，各氮素比例處理之間的Ψ_w值均無顯著差異，在100 mmol/L NaCl條件下，以NO^-₃/NH⁺₄=70/30處理最高，顯著大于NO^-₃/NH⁺₄=100/0處理。

由圖5-b可知，在溶質(zhì)勢(shì)（Ψ_s）中，就NaCl濃度處理而言，隨著NaCl濃度提高，Ψ_s增加;就氮素形態(tài)而言，隨著NH⁺₄比例升高，其Ψ_s呈升高趨勢(shì)。就氮素形態(tài)數(shù)據(jù)來看，各氮素形態(tài)處理中，50、100 mmol/L NaCl處理間多無顯著差異，100 mmol/L NaCl處理均顯著高于0 mmol/L NaCl處理（NO^-₃/NH⁺₄=70/30氮素處理除外）。

由圖5-c可知，在葉片膨壓（Ψ_p）中，隨著NH⁺₄比例提高，各處理Ψ_p呈整體升高趨勢(shì)，但在不同NaCl濃度處理中，Ψ_p變化規(guī)律不明顯。在NO^-₃/NH⁺₄=100/0處理中，以0 mmol/L NaCl處理的Ψ_p最高，但與50、100 mmol/L NaCl處理未達(dá)顯著差異水平。在NO^-₃/NH⁺₄=70/30處理中，以 50 mmol/L NaCl處理最高，與0、100 mmol/L NaCl處理未達(dá)顯著差異水平。在NO^-₃/NH⁺₄=30/70處理中，以50 mmol/L NaCl處理最低，與0、100 mmol/L NaCl處理未達(dá)顯著差異水平。在NO^-₃/NH⁺₄=0/100氮素處理中，隨著NaCl濃度升高，Ψ_p增加，以100 mmol/L NaCl處理最大，顯著大于 0 mmol/L NaCl處理。3EAFA25E-20A4-4A9A-8E10-ABB1D401EFA7

由圖5-d可知，葉內(nèi)溫度中，各氮素比例處理差距較小，但就NaCl濃度處理的溫度來看，均以100 mmol/L NaCl處理最高，且在NO^-₃/NH⁺₄=100/0、70/30、30/70的氮素形態(tài)比例中，100 mmol/L NaCl處理均顯著大于0、50 mmol/L NaCl處理，而在NO^-₃/NH⁺₄=0/100時(shí)，各NaCl濃度處理均無顯著差異。

2.6 不同氮形態(tài)對(duì)鹽脅迫下玉米無機(jī)溶質(zhì)濃度的影響

由表1可知，盆栽結(jié)束時(shí)各處理葉片無機(jī)離子（Na⁺、K⁺、NH⁺₄、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、NO^-₃）濃度存在一定差異。Na⁺濃度對(duì)氮素形態(tài)和NaCl濃度皆表現(xiàn)出一定的相關(guān)性，NaCl的存在使葉片細(xì)胞液中Na⁺含量逐漸增加，但其積累水平也與各形態(tài)氮素比例有關(guān)，在50 mmol/L NaCl 和100 mmol/L NaCl下，與純NO^-₃處理相比，純NH⁺₄處理分別使葉片組織中Na⁺積累量減少了35.34%和80.96%。各處理K⁺濃度中，含較高NO^-₃比例的處理比含較高NH⁺₄處理具有更高的K⁺濃度，同時(shí)NaCl的存在降低了K⁺的吸收，在純NO^-₃培養(yǎng)條件下更是如此。在0 mmol/L NaCl條件下，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)液中NO^-₃比例降低時(shí)，K⁺/Na⁺下降，相反，在50、100 mmol/L NaCl條件下，K⁺/Na⁺則呈升高趨勢(shì)。在不同氮源處理下，Ca²⁺濃度均高于Mg²⁺，NaCl的存在使Ca²⁺濃度升高，Mg²⁺濃度降低。葉片NH⁺₄濃度隨供NH⁺₄比例的增加而增加，葉片NO^-₃濃度隨著NO^-₃比例的降低而降低，在單施NO^-₃的處理中，50 mmol/L NaCl使得葉片NO^-₃濃度增加了11.57%，相反，在100 mmol/L NaCl條件下，NH⁺₄濃度比沒有NaCl的處理提高了1.76倍。葉片中Cl^-含量與Na⁺含量規(guī)律相似，然而，在氮素形態(tài)中NH⁺₄的存在顯著減少了葉片中Cl^-的積累，且隨著NH⁺₄濃度增加，Cl^-含量越低。

3 討論與結(jié)論

植物對(duì)鹽的耐受性取決于植物種類、鹽脅迫強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間以及環(huán)境氮素形態(tài)和濃度^[17]。NO^-₃和NH⁺₄是大部分陸生植物主要氮素吸收的氮素形態(tài)，盡管植株吸收NO^-₃所耗的能量成本比其他氮形態(tài)更高，但一部分植物通常能很好地平衡吸收NO^-₃營(yíng)養(yǎng)，且即便環(huán)境NO^-₃濃度比正常濃度高出幾倍，仍很少出現(xiàn)植物NO^-₃中毒^[18]。相比之下，即使環(huán)境中存在相對(duì)較低濃度的NH⁺₄也會(huì)誘發(fā)植物葉片壞死、生物膜降解以及滲透狀態(tài)紊亂^[19]。一些耐鹽植物可能同時(shí)耐NH⁺₄脅迫以至于在NH⁺₄下比在NO^-₃下生長(zhǎng)得更好。本研究采用耐鹽性玉米品種德玉4號(hào)，其植株干物質(zhì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該耐鹽品種干物質(zhì)累積量在單一NH⁺₄供給下比單一NO^-₃氮素形態(tài)供應(yīng)下更高，且對(duì)地上部的生物量累積影響更大;隨著NaCl濃度升高，生物量累積顯著減少，在100 mmol/L NaCl濃度下，根冠比最大，葉面積及SPAD值最小。說明無論氮素形態(tài)如何，NaCl的存在都對(duì)玉米生長(zhǎng)存在一定的抑制作用，且隨著NaCl濃度增加其抑制作用加劇，其中對(duì)地上部生長(zhǎng)的抑制作用大于對(duì)根系生長(zhǎng)的抑制作用，說明地上部對(duì)鹽度的直接敏感性更高。此外，本研究發(fā)現(xiàn)，氮供給形態(tài)中，NH⁺₄的存在可有效減輕植株的NaCl脅迫（如100 mmol/L）對(duì)葉片和根系生長(zhǎng)帶來的不利影響。幾項(xiàng)研究報(bào)告顯示，單獨(dú)供給NH⁺₄的植物對(duì)鹽度的敏感性會(huì)明顯增加^[20]，但在本研究中，單一供給NH⁺₄的處理對(duì)NaCl的敏感度沒有體現(xiàn)出明顯變化，這可能是本研究對(duì)象為耐鹽植物的緣故。3EAFA25E-20A4-4A9A-8E10-ABB1D401EFA7

植物生長(zhǎng)受許多生理和分子過程的調(diào)控，特別體現(xiàn)在對(duì)光合作用的影響。鹽脅迫對(duì)光合作用的影響很大程度上取決于氮素形態(tài)、植物種類以及脅迫強(qiáng)度^[21]。本研究發(fā)現(xiàn)，在無NaCl脅迫情況下，凈光合速率、胞間CO₂濃度等光合參數(shù)變化與氮的形態(tài)無關(guān)，而單一NH⁺₄處理的植株氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率較其他氮素形態(tài)處理更高，Gs和Tr的增加也意味著呼吸作用與凈同化作用之間更為協(xié)調(diào)^[22]。植物的絕大多數(shù)生物量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量來源于光合作用產(chǎn)生的碳水化合物^[23]，葉綠素?zé)晒鈪?shù)是體現(xiàn)光合作用速率及其生產(chǎn)力的重要表征，其變化取決于植物自身的生物學(xué)特性，同時(shí)也受外界環(huán)境因素所影響^[17，24]。本研究發(fā)現(xiàn)，各處理F_v/F_m、Φ_PSⅡ以及q_P的變化規(guī)律基本一致，即隨著鹽濃度水平升高，F(xiàn)_v/F_m、Φ_PSⅡ及q_P均表現(xiàn)為明顯的下降趨勢(shì)，同時(shí)隨著NH⁺₄供給比例的增加其參數(shù)總體表現(xiàn)為略微增加趨勢(shì)。各處理的非光化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ）規(guī)律則與F_v/F_m、Φ_PSⅡ、q_P相反。說明鹽脅迫可降低光合吸收效率，而供應(yīng)NH⁺₄可在一定程度上降低鹽脅迫帶來的不利影響。本研究中，無論氮素形態(tài)如何，在NaCl存在下，葉片水勢(shì)均顯著下降，在較高濃度NaCl（100 mmol/L）條件下其降幅進(jìn)一步加大。葉溫與植株水分狀況密切相關(guān)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，鹽脅迫程度越高，葉內(nèi)溫度越高，且溶質(zhì)滲透勢(shì)（Ψ_s）、膨壓（Ψ_p）也呈下降趨勢(shì)，表明鹽脅迫下玉米難以維持細(xì)胞組織的水分。NaCl脅迫條件下，單一NH⁺₄供應(yīng)處理比單一NO^-₃供應(yīng)或混合供應(yīng)處理中下降更多。這表明面對(duì)鹽脅迫，單一NH⁺₄供應(yīng)處理下耐鹽玉米植株更加具備其他鹽生植物相同的策略，即降低細(xì)胞滲透勢(shì)、保持細(xì)胞膨壓^{[10，17，25]}。

盡管鈉（Na⁺）和氯（Cl^-）對(duì)大多數(shù)植物不是必需的，但對(duì)某些C4作物，例如甘蔗、玉米等卻是有益的，甚至是細(xì)胞代謝所必需^[26]，因?yàn)樵谕寥浪畡?shì)較低時(shí)，這2種礦物質(zhì)在細(xì)胞液泡中積極積累，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透，以降低滲透勢(shì)和保持膨脹壓，從而吸引水分進(jìn)入細(xì)胞^[10]。然而，高濃度的Na⁺和Cl^-會(huì)對(duì)植物造成生理生化和分子干擾^[17]。本研究中，單一NH⁺₄形態(tài)供應(yīng)下的植株比單一NO^-₃的植株生長(zhǎng)得更好，即使根系暴露在100 mmol/L NaCl中 60 d，其葉片Na⁺濃度也保持在相對(duì)較低的水平。這表明耐鹽性植物在單一NH⁺₄或NO^-₃環(huán)境對(duì)鹽濃度的生長(zhǎng)策略不同，單一NH⁺₄供給的玉米Na⁺含量較低可能是由于根系通過非特異性陽離子通道運(yùn)輸被占據(jù)從而降低對(duì)Na⁺的吸收^[27]。單一NO^-₃供應(yīng)的玉米Na⁺含量較高，可能是由于葉片累積Na⁺用以補(bǔ)償土壤溶液中鹽分造成的負(fù)水勢(shì)的結(jié)果^[17]。

環(huán)境鹽濃度對(duì)植物吸收NO^-₃的影響尚存在爭(zhēng)議，在某些C₄植物中，其植株在吸收Na⁺的同時(shí)能特異地促進(jìn)NO^-₃的吸收，這對(duì)植物的生長(zhǎng)有積極作用^[28]。然而，在其他植物類型中，NaCl處理會(huì)影響植株對(duì)NO^-₃的攝取，即高濃度Cl^-會(huì)干擾根系吸收NO^-₃^[2，17]。本研究中，在NaCl處理（50、100 mmol/L）中，以NO^-₃為唯一氮源處理的植株葉片Cl^-積累增加，在100 mmol NaCl條件下葉片NO^-₃含量顯著降低，表現(xiàn)出明顯的缺氮癥狀，說明在根系吸收養(yǎng)分的過程中存在NO^-₃被Cl^-廣泛替代^[29]。Cl^-對(duì)NO^-₃的吸收抑制取決于植物種類和吸收介質(zhì)中NO^-₃和Cl^-的濃度，一般而言，鹽敏感植物中Cl^-和NO^-₃之間的競(jìng)爭(zhēng)程度比耐鹽植物中表現(xiàn)得更突出^[10，17]。本研究中，100 mmol/L NaCl處理增加了以NO^-₃為唯一氮源的葉片NH⁺₄濃度;參照Hessini等的試驗(yàn)結(jié)果^[30]，推測(cè)在根系養(yǎng)分吸收過程中NO^-₃被Cl^-取代從而導(dǎo)致缺乏硝轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白造成養(yǎng)分運(yùn)輸受限是鹽脅迫抑制玉米植株生長(zhǎng)發(fā)育的重要原因之一。3EAFA25E-20A4-4A9A-8E10-ABB1D401EFA7

對(duì)鹽脅迫誘導(dǎo)的抗氧化反應(yīng)是一種潛在的耐鹽機(jī)制，它可為單一NH⁺₄氮素供給的植物提供優(yōu)勢(shì)。植株組織NH⁺₄水平取決于酶代謝消耗[谷氨酸合成酶（GS）、管氨酸脫氫酶（GDH）]和增強(qiáng)酶活[硝酸還原酶（NR）、亞硝酸還原酶（Nir）氨基酸分解代謝]銨之間的平衡，在鹽脅迫條件下上述NH⁺₄代謝可能會(huì)發(fā)生重大改變^[30-31]。例如，在互花米中，超氧化物歧化酶（SOD）活性在單一NH⁺₄供給處理的植株比單一NO^-₃處理高出近3倍，這與單一NH⁺₄供給的植物發(fā)生電解質(zhì)泄漏、丙二醛（MDA）和過氧化氫（H₂O₂）濃度較低有關(guān)^[21]。一般而言，鹽脅迫會(huì)影響植物的養(yǎng)分有效性、運(yùn)輸以及分配來干擾植物體內(nèi)的礦質(zhì)養(yǎng)分間的相互關(guān)系^{[10，32]}。本研究中，也觀察到NH⁺₄和Na⁺可能也存在根系吸收競(jìng)爭(zhēng)，與單一供應(yīng)NO^-₃處理相比，100 mmol/L NaCl脅迫下，單一NH⁺₄供應(yīng)處理的K⁺/Na⁺增加，表明鹽脅迫下單一NH⁺₄供應(yīng)的植株根系可能并不存在NH⁺₄、Na⁺之間吸收位點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)。有趣的是，本研究發(fā)現(xiàn)，在單一NH⁺₄供給的處理中，Ca²⁺在葉片中濃度同樣增加了，然而通過細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)的陽離子之間的競(jìng)爭(zhēng)并不涉及Ca²⁺;由于Ca²⁺的本身是信號(hào)傳遞物質(zhì)，推測(cè)當(dāng)玉米植株受到脅迫時(shí)，Ca²⁺可能作為脅迫信號(hào)傳遞的次級(jí)信使^[33]，因此Ca²⁺增加。

綜上，本研究表明，隨著鹽脅迫程度的增加，對(duì)植物生長(zhǎng)及生理代謝越不利。鹽脅迫下，較純NO^-₃處理相比，銨態(tài)氮（NH⁺₄）的存在對(duì)耐鹽玉米品種的生長(zhǎng)發(fā)育存在一定的緩解作用，提高NH⁺₄供給水平可進(jìn)一步促進(jìn)植物干物質(zhì)累積、葉片發(fā)育、光合交換及調(diào)節(jié)細(xì)胞水合度。這意味著通過培育耐鹽性較高的作物品種和施用NH⁺₄肥料，對(duì)于開發(fā)利用中度鹽漬化土壤具有可行性。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊勁松. 中國(guó)鹽漬土研究的發(fā)展歷程與展望[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2008，45（5）：837-845.

[2]耿 杰，張琳捷，岳小紅，等. 銨態(tài)氮和硝態(tài)氮調(diào)節(jié)鹽脅迫豌豆幼苗生長(zhǎng)和根系呼吸的作用[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2018，24（4）：1001-1009.

[3]鄭慶柱，譚海運(yùn)，高 雪，等. 干旱、鹽脅迫及鹽旱復(fù)合脅迫對(duì)青稞幼苗生理生化特性的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，48（1）：97-103.

[4]Xu G H，F(xiàn)an X R，Miller A J. Plant nitrogen assimilation and use efficiency[J]. Annual Review of Plant Biology，2012，63：153-182.

[5]曹本福，姜海霞，劉 麗，等. 叢枝菌根菌絲網(wǎng)絡(luò)在植物互作中的作用機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2021，32（9）：3385-3396.

[6]薛 明，李玉璽，馬 超，等. 氮素形態(tài)配比對(duì)白漿土活性有機(jī)碳的調(diào)控影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（1）：224-227.

[7]陶 爽，華曉雨，王英男，等. 不同氮素形態(tài)對(duì)植物生長(zhǎng)與生理影響的研究進(jìn)展[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（12）：64-68.

[8]黃 茹，吳玉萍，夏振遠(yuǎn)，等. 氮素水平對(duì)紅花大金元煙葉游離氨基酸和蛋白質(zhì)含量的影響[J]. 中國(guó)煙草科學(xué)，2017，38（5）：50-55.

[9]Coleto I，Vega-Mas I，Glauser G，et al. New insights on Arabidopsis thaliana root adaption to ammonium nutrition by the use of a quantitative proteomic approach[J]. International Journal of Molecular Sciences，2019，20（4）：814.

[10]Hessini K，Martínez J P，Gandour M，et al. Effect of water stress on growth，osmotic adjustment，cell wall elasticity and water-use efficiency in Spartina alterniflora[J]. Environmental and Experimental Botany，2009，67（2）：312-319.3EAFA25E-20A4-4A9A-8E10-ABB1D401EFA7

[11]秦顯艷，王春霞，何新林. 施氮對(duì)鹽堿土入滲及水鹽運(yùn)移的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2019，33（1）：248-252.

[12]張海艷，趙海軍. 不同品種玉米萌發(fā)期和苗期耐鹽性綜合評(píng)價(jià)[J]. 玉米科學(xué)，2016，24（5）：61-67.

[13]高俊鳳. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 北京：高等教育出版社，2006.

[14]孫云飛，張文明，巢建國(guó)，等. 鹽脅迫對(duì)茅蒼術(shù)葉綠素含量及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，48（4）：146-149.

[15]鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 3版.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000.

[16]馬國(guó)禮，張國(guó)斌，強(qiáng)浩然，等. 水氮耦合對(duì)日光溫室辣椒生長(zhǎng)、光合特性及養(yǎng)分分配的影響[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2018，36（5）：130-141.

[17]李 明，冷冰瑩，張晗菡，等. 鹽脅迫下調(diào)控玉米胞內(nèi)Na⁺/K⁺比穩(wěn)定的主要機(jī)制與措施[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，53（6）：133-138.

[18]張 鵬，張然然，都韶婷.植物體對(duì)硝態(tài)氮的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2015，21（3）：752-762.

[19]劉 婷，尚忠林. 植物對(duì)銨態(tài)氮的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)控機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 植物生理學(xué)報(bào)，2016，52（6）：799-809.

[20]Bybordi A. Effect of different ratios of nitrate and ammonium on photosynthesis，and fatty acid composition of canola under saline conditions[J]. Journal of Crop production and processing，2012，2（3）：622-626.

[21]陳莎莎，蘭海燕. 植物對(duì)鹽脅迫響應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑[J]. 植物生理學(xué)報(bào)，2011，47（2）：119-128.

[22]徐 瀾，高志強(qiáng)，安 偉，等. 冬麥春播條件下旗葉光合特性、葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化及其與產(chǎn)量的關(guān)系[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2016，27（1）：133-142.

[23]曹本福，陸引罡，劉 麗，等. 減施氮肥下聚天冬氨酸對(duì)烤煙生理特性及氮肥去向的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2019，33（5）：223-229.

[24]賈舟楫，董凱向，高 展，等. 葡光互補(bǔ)對(duì)吐魯番葡萄葉片光合及葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊慬J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，51（5）：47-51.

[25]Hessini K，Kronzucker H J，Abdelly C，et al. Drought stress obliterates the preference for ammonium as an N source in the C₄plant Spartina alterniflora[J]. Journal of Plant Physiology，2017，213：98-107.

[26]Maathuis F J M. Sodium in plants：perception，signalling，and regulation of sodium fluxes[J]. Journal of Experimental Botany，2013，65（3）：849-858.

[27]Ferchichi S，Hessini K，Dell Aversana E，et al. Hordeum vulgare and Hordeum maritimum respond to extended salinity stress displaying different temporal accumulation pattern of metabolites[J]. Functional Plant Biology，2018，45（11）：1096-1109.

[28]孫敏紅，謝深喜，盧曉鵬，等. 鎢酸鈉處理對(duì)枳幼苗生長(zhǎng)及植株硝態(tài)氮含量的影響[J]. 經(jīng)濟(jì)林研究，2013，31（4）：115-120.

[29]Bazihizina N，Colmer T D，Cuin T A，et al. Friend or foe？Chloride patterning in halophytes[J]. Trends in Plant Science，2019，24（2）：142-151.

[30]Hessini K，Cruz C，Gandour M，et al. Do reactive oxygen species （ROS） induced by NaCl contribute to ammonium accumulation in Spartina alterniflora？[J]. Journal of Plant Nutrition and Soil Science，2009，172（6）：851-860.

[31]徐曉鵬，傅向東，廖 紅.植物銨態(tài)氮同化及其調(diào)控機(jī)制的研究進(jìn)展[J]. 植物學(xué)報(bào)，2016，51（2）：152-166.

[32]馮 梅，張世卿，曹亞軍，等. 鹽脅迫對(duì)紅花種子萌發(fā)及幼苗的生理效應(yīng)[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，48（22）：144-148.

[33]Hessini K，Hamed K B，Gandour M，et al. Ammonium nutrition in the halophyte Spartina alterniflora under salt stress：evidence for a priming effect of ammonium[J]. Plant and Soil，2013，370（1/2）：163-173.3EAFA25E-20A4-4A9A-8E10-ABB1D401EFA7