章建紅，焦云，沈登鋒，洪春桃，魏斌，潘存德

（1.寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 寧波 315040；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，新疆 烏魯木齊 830052）

鹽脅迫通常會(huì)對(duì)植物的生長發(fā)育造成一定的影響，并且隨著鹽濃度的升高，山核桃Carya cathayensis和美國山核桃C.illinoensis幼苗的根、莖、葉干鮮質(zhì)量以及植株高、地徑、側(cè)枝數(shù)、葉片數(shù)等生長量均呈下降趨勢(shì)[1-5]；同時(shí)對(duì)果實(shí)品質(zhì)亦有一定的影響。有關(guān)研究表明，特定濃度水平鹽脅迫可促進(jìn)番茄Lycopersicon esculentum果實(shí)可溶性固形物、可溶性糖含量提升；并且，NaCl 比KCl 更能提高櫻桃番茄果實(shí)的Vc 含量，有利于改善其口感和營養(yǎng)價(jià)值[6-7]。類似的研究結(jié)果表明，中、低濃度的鹽可顯著提高‘巨峰’葡萄Vitis labruscana花青素積累以及果實(shí)可溶性固形物含量和發(fā)育后期的固酸比，而高濃度的鹽不利于其果實(shí)著色和可溶性固形物含量積累，并降低了果實(shí)固酸比[8]。由此可見，不同濃度的鹽脅迫對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響是不盡相同的。但前期相關(guān)研究主要針對(duì)模式植物葉片等器官光合指標(biāo)及酶活性開展鹽脅迫實(shí)驗(yàn)，并且主要以幼苗為實(shí)驗(yàn)材料[9-13]，關(guān)于鹽脅迫對(duì)成年美國山核桃堅(jiān)果品質(zhì)指標(biāo)的影響的相關(guān)研究報(bào)道尚屬空白。有鑒于此，本研究首先以澆灌鹽脅迫的方式，探討美國山核桃可耐受的NaCl 濃度水平；為了解鹽脅迫對(duì)美國山核桃果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的影響效應(yīng)，以10 年生美國山核桃為實(shí)驗(yàn)材料，通過人工模擬NaCl 脅迫環(huán)境，對(duì)果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定與統(tǒng)計(jì)分析，綜合評(píng)價(jià)不同濃度水平NaCl 對(duì)美國山核桃果實(shí)品質(zhì)的影響，以期為美國山核桃在濱海鹽堿地上的綠化及生態(tài)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

美國山核桃幼苗澆灌鹽脅迫試驗(yàn)始于2019 年4 月在寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院農(nóng)業(yè)高新技術(shù)園區(qū)溫室大棚內(nèi)開展。另外，鹽脅迫對(duì)美國山核桃果實(shí)品質(zhì)的影響實(shí)驗(yàn)于浙江農(nóng)林大學(xué)（浙江省杭州市臨安區(qū)）校園內(nèi)美國山核桃種質(zhì)資源圃（119°43′38′′ E，30°15′16′′ N；海拔約為50 m）內(nèi)開展，該地屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)南緣，年平均氣溫為16.4 ℃，年均降水量為1 613.9 mm，年日照時(shí)數(shù)為1 847.3 h，無霜期為237 d。

1.2 材料

美國山核桃幼苗澆灌鹽脅迫試驗(yàn)材料取自健康美國山核桃品種‘波尼’C.illinoensis‘Pawnee’ 種子育苗的實(shí)生苗?！帷癁槊绹r(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究服務(wù)中心公布的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)美國山核桃品種，適宜合理密植、矮化栽培等果樹種植模式，其堅(jiān)果橢圓形，出仁率達(dá)58%，果仁為金黃色，自花結(jié)實(shí)能力較強(qiáng)[14]。于2018 年9 月在云南省楚雄彝族自治州（102°4′ E，25°11′ N）采集種子，置于陰涼干燥處陰干20 天后開始采用低溫層積處理。于2019年2 月進(jìn)行高溫催芽處理，即使用光照培養(yǎng)箱將采集的種子首先在28 ℃下催芽一周，然后將萌發(fā)后的種子播種在珍珠巖和泥炭土中（體積比為1∶1）。在溫室中生長到三葉期后，小心收集生長勢(shì)一致的幼苗移栽至塑料盆中（直徑×高為18 cm×16 cm），基質(zhì)采用泥炭土、珍珠巖和蛭石（體積比為6∶2∶2），定植30 天后用于澆灌鹽脅迫處理。

鹽脅迫對(duì)美國山核桃果實(shí)品質(zhì)的影響實(shí)驗(yàn)材料與上述澆灌鹽脅迫試驗(yàn)品種一致。選擇相同樹齡的‘波尼’成年果樹，均栽植于同一實(shí)驗(yàn)區(qū)塊內(nèi)，其日常撫育管理措施一致。選擇生長勢(shì)一致無病蟲害的9 株10 年生美國山核桃進(jìn)行鹽脅迫實(shí)驗(yàn)，采用小樣本實(shí)驗(yàn)，分3 個(gè)處理，每個(gè)處理3 株，每個(gè)處理分3 個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1 株，NaCl 處理濃度水平分別為0（CK）、0.3%和0.6%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)），計(jì)9 株，樹盤做圍堰處理。

試驗(yàn)所用NaCl 為分析純，500 g·瓶-1，上海國藥集團(tuán)生產(chǎn)。

1.3 方法

1.3.1 鹽脅迫對(duì)美國山核桃生長的影響試驗(yàn) 美國山核桃幼苗澆灌鹽脅迫試驗(yàn)于2019 年4—11 月實(shí)施：用濃度分別為0（CK）、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）的NaCl 溶液對(duì)‘波尼’容器苗進(jìn)行鹽脅迫處理，在當(dāng)年落葉前，視土壤干濕情況每隔2～5 d 澆1 次鹽水；按“不干不澆、澆則澆透”的原則，保持盆土濕潤，每次澆鹽水定量為1.5 倍容器的容量，以便鹽分能充分淋溶，以避免造成鹽分累積，每組處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)含有30 株植株，觀察并記錄不同處理下的樣品落葉期、開始萎蔫時(shí)間、開始死亡時(shí)間和最終的存活率。在當(dāng)年生長期內(nèi)進(jìn)行植株生長情況及物候期的統(tǒng)計(jì)，以10%葉片先端枯萎達(dá)1/3 時(shí)作為萎蔫時(shí)間，以60%的植株落葉量達(dá)80%時(shí)作為落葉期，至落葉期整株枯死或頂芽枯死及頂芽下第1 個(gè)側(cè)芽枯死的植株作為死亡植株，當(dāng)年生長期結(jié)束后統(tǒng)計(jì)各處理的最終存活率。

1.3.2 鹽脅迫對(duì)美國山核桃果實(shí)品質(zhì)的影響實(shí)驗(yàn) 10 年生美國山核桃人工模擬鹽脅迫環(huán)境試驗(yàn)于2019 年6 月1 日至2019 年9 月28 日實(shí)施：每7 d 澆鹽水1 次，共計(jì)18 次；NaCl 濃度水平分別為0（CK）、0.3%和0.6%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）；澆鹽水量為75 kg·株-1·次-1，CK 處理澆等量的清水。于10 月中上旬‘波尼’果實(shí)成熟后，在每一樣株的東、南、西、北4 個(gè)方向隨機(jī)均勻采摘成熟果實(shí)30 個(gè)，每一單株的30 個(gè)果實(shí)樣品為1 個(gè)重復(fù)，每處理3 個(gè)重復(fù)，共9 個(gè)樣品。去除果實(shí)青皮，將堅(jiān)果自然風(fēng)干，然后測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。用游標(biāo)卡尺（0.01 mm）分別對(duì)每一份堅(jiān)果材料的縱徑、橫徑、種皮厚度進(jìn)行測(cè)定，用電子天平測(cè)量單果質(zhì)量、果仁質(zhì)量。剝?nèi)ス麑?shí)的果皮及種皮，得到果仁。果仁的蛋白質(zhì)、脂肪、可溶性糖、還原糖、單寧的含量分別采用凱氏定氮法[15]、銅還原碘量法[16]、分光光度法[17]、索氏抽提法[18]進(jìn)行測(cè)定；脂肪酸組成采用國家標(biāo)準(zhǔn)[19]進(jìn)行測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有相關(guān)數(shù)據(jù)使用Excel 2016 進(jìn)行匯總，并利用DPS v 14.10 軟件[20]對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并采用鄧肯氏新復(fù)極差檢驗(yàn)法進(jìn)行多重比較，在α=0.05 水平進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度NaCl 對(duì)美國山核桃幼苗生長發(fā)育物候期及果實(shí)形態(tài)特征的影響

由表1 可知，不同濃度鹽脅迫對(duì)美國山核桃的生長發(fā)育物候期有較大的影響，其中，鹽濃度越高其落葉時(shí)間越早。0.7% NaCl 處理的美國山核桃落葉時(shí)間最早在9月25 日，比CK 提前了2 個(gè)月，同時(shí)，其開始萎蔫時(shí)間和死亡時(shí)間也最早，分別為7 月25 日和8 月15 日。另外，在0.3%、0.4% NaCl 處理的美國山核桃存活率均為97.1%，與CK 無顯著差異（P＞0.05）；當(dāng)NaCl 濃度為0.5%時(shí)，其存活率為86.7%；當(dāng)NaCl 濃度上升為0.6%時(shí)，其存活率為71.4%，顯著低于CK 和0.3%、0.4%濃度NaCl 處理（P＜0.05）；而當(dāng)NaCl 濃度達(dá)到0.7%時(shí)，其存活率僅為49.5%，顯著低于其他處理（P＜0.05）。有鑒于此，在后續(xù)鹽脅迫對(duì)美國山核桃果實(shí)品質(zhì)影響實(shí)驗(yàn)中宜選用低于0.7%濃度作為其可耐受鹽濃度水平。

表1 不同濃度NaCl 對(duì)美國山核桃幼苗生長發(fā)育物候期的影響Table 1 Effect of different concentrations of NaCl on growth of pecan seedlings

由表2 可知，經(jīng)不同濃度NaCl 脅迫處理后，0.3%和0.6% NaCl 處理的美國山核桃堅(jiān)果的縱徑、橫徑、單果質(zhì)量、果仁質(zhì)量和種皮厚度均高于CK；但是，僅見0.3%和0.6% NaCl 處理的美國山核桃單果質(zhì)量顯著高于CK（P＜0.05），其余果實(shí)形態(tài)特征指標(biāo)之間均沒有發(fā)現(xiàn)顯著差異（P＞0.05）?？傮w而言，隨著鹽脅迫濃度的增加，果實(shí)縱徑、橫徑、單果質(zhì)量和種子殼厚度均呈現(xiàn)為上升趨勢(shì)。由此可見，鹽脅迫對(duì)美國山核桃果實(shí)形態(tài)特征具有一定的影響。

表2 不同濃度NaCl 脅迫對(duì)美國山核桃果實(shí)形態(tài)特征的影響Table 2 Effect of different concentration NaCl on seed morphological characteristics of pecan

2.2 不同濃度NaCl 脅迫對(duì)美國山核桃果仁營養(yǎng)成分的影響

由表3 可知，鹽脅迫對(duì)美國山核桃果仁營養(yǎng)成分含量的影響均未達(dá)到差異顯著水平（P＞0.05）。但是，隨著鹽脅迫濃度的增加，果仁中蛋白質(zhì)和還原糖的含量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，這意味著一定濃度的NaCl 處理能夠促進(jìn)美國山核桃果仁蛋白質(zhì)、還原糖的合成與積累。然而，脂肪和可溶性糖含量則相反，隨著鹽脅迫濃度的增加呈現(xiàn)出緩慢下降的趨勢(shì)。值得注意的是，隨著鹽脅迫濃度的增加，果仁中單寧含量的變化趨勢(shì)沒有明顯的規(guī)律。由此可見，鹽脅迫對(duì)美國山核桃果仁營養(yǎng)成分含量的影響具有一定的差異。

表3 不同濃度NaCl 脅迫對(duì)美國山核桃果仁營養(yǎng)成分的影響Table 3 Effect of different concentration NaCl on the nutrient components of kernel in pecan

2.3 不同濃度NaCl 對(duì)美國山核桃果仁中主要脂肪酸構(gòu)成的影響

由表4 可知，鹽脅迫對(duì)美國山核桃果實(shí)中主要脂肪酸構(gòu)成產(chǎn)生了一定程度的影響，但各濃度NaCl 處理間未達(dá)到差異顯著水平（P＞0.05）。值得注意的是，隨著鹽脅迫濃度的增加，果仁中棕櫚酸、α-亞麻酸和順-11-二十碳烯酸的含量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，其余脂肪酸含量變化規(guī)律則不明顯。例如，0.3% NaCl 處理的美國山核桃果仁中硬脂酸的含量高于CK 和0.6% NaCl 處理。由此可見，鹽脅迫對(duì)果仁中脂肪酸組分構(gòu)成的影響不明顯。

表4 不同濃度NaCl 脅迫對(duì)美國山核桃果仁脂肪酸相對(duì)含量的影響Table 4 Effect of different concentration NaCl on the relative content of fatty acid in pecan kernel

3 結(jié)論與討論

3.1 NaCl 脅迫對(duì)美國山核桃生長發(fā)育物候期及堅(jiān)果形態(tài)特征的影響

鹽脅迫對(duì)植物的危害是顯而易見的，其生長發(fā)育物候期的改變是其對(duì)鹽脅迫的綜合反映，也是評(píng)價(jià)其抗鹽能力比較可靠的標(biāo)準(zhǔn)之一。與前期研究結(jié)果類似，當(dāng)NaCl 濃度為0.7%時(shí)，美國山核桃幼苗的存活率僅為49.5%，高于相關(guān)研究結(jié)果（22.2%）[2]，這或許是美國山核桃品種差異所致。此外，美國山核桃堅(jiān)果的品質(zhì)由多個(gè)因素決定，其中堅(jiān)果質(zhì)量、種殼厚度、堅(jiān)果縱橫徑形狀、出仁率等堅(jiān)果形態(tài)特征對(duì)堅(jiān)果品質(zhì)有較大影響[21]，有學(xué)者提出堅(jiān)果質(zhì)量和種殼厚度應(yīng)作為核桃Juglans regia良種選育的標(biāo)準(zhǔn)[22]，而這些特征又受到基因型、地理環(huán)境等多種內(nèi)、外在因素影響[23]。前期的研究結(jié)果表明，NaCl 脅迫處理對(duì)果實(shí)品質(zhì)具有一定的影響[6-8]，這與本研究結(jié)果類似。本研究中NaCl 脅迫提升了美國山核桃堅(jiān)果的縱徑、單果質(zhì)量、種殼厚度。由此可見，一定濃度的NaCl 脅迫對(duì)美國山核桃堅(jiān)果品質(zhì)具有促進(jìn)作用（表2）。類似地，在草莓Fragaria xananassa[24]、番茄[25]等相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，一定濃度的NaCl 可以提高草莓和番茄的果實(shí)品質(zhì)，本研究結(jié)果再次印證了這一結(jié)論。

3.2 NaCl 脅迫對(duì)美國山核桃堅(jiān)果營養(yǎng)成分含量及主要脂肪酸構(gòu)成的影響

本研究發(fā)現(xiàn)NaCl 處理提高了美國山核桃果仁中蛋白質(zhì)和還原糖的含量，降低了脂肪和可溶性糖含量，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在逆境中植物的可溶性蛋白含量與可溶性糖含量會(huì)提高，從而提高植物的抗逆性，這可能與糖類的合成分解會(huì)對(duì)植物細(xì)胞與溶液的滲透勢(shì)產(chǎn)生一定影響，從而會(huì)影響糖分的運(yùn)輸、植物水勢(shì)及水分的流動(dòng)，進(jìn)而影響植物抗脅迫環(huán)境的能力[26]。然而，在本研究中，隨著NaCl 濃度的提高，美國山核桃果仁中可溶性糖含量隨之降低，這可能由于上述組分的合成及調(diào)控途徑差異所致。并且油酸、亞油酸含量作為評(píng)價(jià)美國山核桃品質(zhì)的重要指標(biāo)，其相對(duì)含量可能受環(huán)境、基因等多個(gè)因素的影響[27-29]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度NaCl 處理對(duì)比CK，油酸含量相對(duì)提升（表4）。有關(guān)研究結(jié)果表明，亞油酸和亞麻酸的相對(duì)含量越高，會(huì)造成油脂不穩(wěn)定與氧化變質(zhì)，直接影響核桃的品質(zhì)和耐儲(chǔ)性[28]，說明不同濃度NaCl 處理在一定程度上能夠間接影響美國山核桃油的氧化程度，但未達(dá)到顯著水平。

此外，不同濃度NaCl 處理對(duì)美國山核桃品質(zhì)指標(biāo)的影響也具有一定差異。0.3% NaCl 處理美國山核桃果仁的單寧與硬脂酸的含量比例高于CK 和0.6% NaCl 處理，這意味著上述組分的合成可能對(duì)鹽脅迫的濃度比較敏感，或許由不同的分子調(diào)控機(jī)制主導(dǎo)。由此可見，不同的鹽脅迫濃度對(duì)同一果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的影響也具有一定差異，這與相關(guān)研究報(bào)道類似[24]。目前，相關(guān)研究主要集中在模式植物[6-8,29-30]，至于鹽脅迫對(duì)成年美國山核桃果實(shí)品質(zhì)的影響效應(yīng)尚屬首次；總體而言，特定濃度的NaCl 脅迫對(duì)美國山核桃果實(shí)品質(zhì)的影響不明顯（除單果質(zhì)量外），與CK 相比，均未達(dá)到顯著水平。

本研究?jī)H通過人工模擬鹽脅迫環(huán)境開展相關(guān)試驗(yàn)，其影響因素較為單一，與沿海灘涂鹽堿地實(shí)際環(huán)境尚有較大距離，其復(fù)雜程度及危害性可能會(huì)遠(yuǎn)高于本研究中的模擬環(huán)境。因此，在后續(xù)研究中將重點(diǎn)考慮以下三方面內(nèi)容：（1）開展鹽、堿雙重脅迫模擬試驗(yàn)，觀測(cè)其對(duì)美國山核桃果實(shí)品質(zhì)的影響效應(yīng)；（2）延長鹽、堿雙重脅迫模擬試驗(yàn)周期，綜合分析其對(duì)美國山核桃果實(shí)品質(zhì)的周年影響效應(yīng)；（3）在沿海灘涂地塊開展相關(guān)的美國山核桃果實(shí)品質(zhì)影響效應(yīng)試驗(yàn)，并將該試驗(yàn)結(jié)果與人工模擬鹽堿脅迫試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，分析除土壤鹽堿因素外的氣候環(huán)境因素對(duì)果實(shí)品質(zhì)的多因素影響效應(yīng)，最終為后期沿海灘涂地區(qū)經(jīng)濟(jì)林的栽培技術(shù)和綜合開發(fā)提供理論依據(jù)。