氯对西瓜幼苗生长的影响及毒害阈值

摘要：为明确氯对西瓜植株生长的影响及其毒害阈值，并为安全利用含氯微咸水和含氯肥料提供理论依据，以金城5号西瓜为供试材料，进行无土栽培试验，在0、20、40、60、80、100 mmol·L^-1 Cl溶液处理下，观测西瓜植株生长指标、叶绿素相对含量、相对生物量及Cl含量的差异。结果表明，与对照相比，西瓜的主蔓长、茎粗、叶片数均随着Cl水平的增加呈降低趋势。在生长后期，100 mmol·L^-1 Cl处理的西瓜主蔓长、茎粗及叶片叶绿素相对含量均显著降低。西瓜的相对生物量随着生长天数的增加也有所降低，受氯的毒害程度较大。由于第一批施氯方式为直接进行各浓度Cl溶液的处理，第二批则是由低浓度至高浓度依次进行Cl溶液的处理（达到缓苗的效果），因此第一批西瓜植株较第二批对不同Cl浓度处理表现的更加敏感。第一批西瓜植株在100 mmol·L^-1 Cl处理下较其他处理及第二批西瓜植株更早出现枯萎死亡现象。相关性分析结果表明，植株中所含Cl含量与西瓜茎粗、叶绿素相对含量、叶片数、生物量呈负相关关系。因此，适当的Cl（0～40 mmol·L^-1）对西瓜植株生长发育有促进作用，当外源Cl浓度超过85.34 mmolL^-1、西瓜植株Cl浓度为121.12mmol·L^-1时，西瓜幼苗的生长发育受到抑制并产生毒害现象。

关键词：西瓜;氯离子;生长动态;毒害阈值

中图分类号：S651文献标志码：A文章编号：1673-2871（2022）09-031-07

Effect of chlorine on the growth of watermelon seedlings and the threshold of toxicity

MA Rui1，WANG Xina1，TAN Junli2，LIU Xue1，WANG Xiangyin1

（1. School of Agriculture，Ningxia University，Yinchuan 750021，Ningxia，China;2.School of Civil and Hydraulic Engineering，Ningxia University，Yinchuan 750021，Ningxia，China）

Abstract：To explore the effect of chlorine on the growth of watermelon plants and the toxicity threshold，so as to provide a theoretical basis for the safe use of chlorine containing brackish water and chlorine containing fertilizer. Soillless cultivation experiments were conducted with watermelon Jincheng No. 5 cultivar as the test material，and the differences of watermelon growth index，SPAD value，biomass and Cl content were analyzed under 0，20，40，60，80 and 100 mmol·L^-1 Cl content. The results showed that the main vine length，stem thickness and leaf number of watermelon tended to decrease with the increase of Cl concentration compared with the control. At the late growth stage，the growth of main vine length，stem thickness，and SPAD value for 100 mmol·L^-1 Cl treatment were all significantly reduced. The relative biomass of watermelon decreased with growing days and Cl^- concentration. The first batch of chlorine application method is to directly carry out the treatment of each Cl concentration，and the second batch is to carry out the treatment of Cl concentration in sequence from low concentration to high concentration （to achieve the effect of slowing the seedlings）. The first plot of watermelon plants was more sensitive to different Cl concentrations than the second one. The first plot of watermelon plants withered and died earlier than other treatments and that in the second one under 100 mmol·L^-1 chlorine treatment. The results of correlation analysis showed that the content of chloride ion in plants was negatively correlated with stem thickness，SPAD value，leaf number and biomass of watermelon. Therefore，appropriate chlorine （0～40 mmol·L^-1）can promote the growth and development of watermelon plants. When the exogenous chlorine concentration exceeds 85.34 mmol·L^-1 and the chlorine concentration of watermelon plants is 121.12 mmol·L^-1，the growth and development of watermelon seedlings are inhibited and toxic phenomenon occurs.

Key words：Watermelon;Chloride ion;Growth dynamics;Toxic threshold

氯（Cl）作为植株必需的微量元素，在植物生长过程中必不可少。作物主要从土壤、雨水、灌溉水、大气等中获得氯离子（Cl），而土壤中Cl元素主要来自于肥料、雨水、海水、工业（尤其是核工业）垃圾及含氯地下水等[1]。灌溉的盐水中的Cl浓度介于2～30 mmol·L^-1之间[2]，在土壤中很容易变化，其含量与降水量、地势及是否盐渍化有密切关系。在我国，含氯化物地下水主要分布在北部及西北部的干旱地区，从半干旱、半湿润到湿润地区，地下水矿化度呈降低的趋势[1，3]。压砂西瓜是宁夏中部干旱带的主要农业产业之一，由于干旱缺水，近年来农民普遍利用地下微咸水进行补灌，有效缓解了西瓜栽培缺水的现状。然而，长期的微咸水灌溉导致土壤中Cl含量不断增加[4]。因此，明确氯元素对西瓜幼苗生长的影响及其毒害阈值对西瓜的安全生长至关重要。

植物在生长过程中对氯的需求量很少，其体内含氯量在0.1%即可满足生长需求[3]。胡小婉等[5]发现，适量施氯可促进植株的光合作用及生长。郑青松等[6]研究发现，适量浓度的外源氯可以促进植株生物量的积累，并显著降低叶片中硝酸盐的含量，提高了氮元素的利用效率。可见，适量的氯元素对不同植株的生长有一定程度的促进作用，而过量的氯元素则会抑制植株生长发育[5，7-9]。研究表明，氯含量过多导致植株体内代谢受阻，激素发生分解，细胞停止生长[10-12]。对氯元素越敏感的作物，其耐氯力往往越低。植物的耐氯性由根系吸收Cl的区域化分配和抑制氯离子运输能力的高低决定，耐氯作物能够抑制氯离子从根部向地上部运输及分配，而敏感作物则将氯离子迅速转移到叶片中[13]。当植株中的氯含量超过其耐氯临界值时，会出现毒害症状，主要表现为生长减缓、植株矮小、叶尖和叶缘呈灼烧状，发生早熟性叶片发黄和叶片脱落现象，作物生长明显受阻等[14]。

西瓜作为忌氯作物，对氯较为敏感，掌握氯离子对西瓜植株生长的影响及其毒害阈值具有重要意义。笔者通过2次无土栽培试验，研究不同Cl浓度对西瓜幼苗生长发育的影响，分析西瓜生长对不同Cl浓度的敏感程度，初步确定西瓜生长受抑制时的外源氯浓度范围，为宁夏压砂地西瓜安全利用地下微咸水及含氯肥料提供科学依据。

1材料与方法

1.1设计

试验于宁夏大学温室进行，采用霍格兰营养液进行无土栽培试验，供试材料砧木为金城雪峰白籽南瓜，接穗西瓜品种为金城5号，由中卫市金城种业有限责任公司提供，基质为蛭石。根据通用的霍格兰营养液配方[15]，设置6个Cl浓度水平（以CaCl₂为氯源）：不施Cl（CK）;施20 mmol·L^-1Cl（T1）;施40 mmol·L^-1Cl （T2）;施60 mmol·L^-1Cl （T3）;施80 mmol·L^-1Cl （T4）;施100 mmol·L^-1Cl （T5），施入的营养液总量为3510 mL。用白瓷盆（直径11 cm、高度18.5 cm）进行移栽，每盆2株，每处理10次重复，每次选取2盆进行测定。

施Cl前根据每盆的基质质量和所要达到的含水量计算每盆用量，待植株缓苗后施加。根据霍格兰营养液配方，配置不同浓度处理的Cl溶液。第1 批试验于2019年5月15日开始至6月20日结束，在西瓜植株缓苗后，开始按不同Cl浓度的营养液直接全部加入;第2批试验于8月7日开始至9 月11日结束，根据第1批试验的结果，将第2批调整为在缓苗后的第一天开始，先从最低Cl水平依次逐天增加Cl浓度加入营养液。根据温度、光照等条件调整施入营养液的量。每隔7 d采样测量西瓜的茎粗、主蔓长、叶片数以及叶绿素、生物量相对含量等。

1.2测定方法

在Cl处理后7、14、21、28 d分别对每个处理选取3株进行生长指标的测定，并对每个处理采取4 株进行生物量、Cl含量的测定，具体测定方法如下：

1.2.1西瓜植株生长指标的测定用钢卷尺测量主蔓长（西瓜植株叶柄基部到主叶柄交汇顶端的长度）;用游标卡尺测量主蔓茎粗（西瓜主茎基部）;叶片数为主茎基部到各个分枝的总叶片数;用叶绿素测定仪测定西瓜基部第1片展开叶的叶绿素相对含量。

1.2.2西瓜植株生物量的测定每个处理取4株，用电子天平称量鲜质量，于105 ℃杀青30min，于80℃烘至恒质量，称量干质量，用差减法计算植株干物质含量和水分含量。烘干的植物样品研磨成粉末备用。

1.2.3西瓜植株氯离子含量的测定取整株西瓜植株的生物量称质量后，再分别取其根、茎、叶称质量，将各器官烘干样进行粉碎，采用硝酸银滴定法测定西瓜植株中的Cl含量。

1.2.4计算公式相对生物量/%=各浓度Cl处理的生物量/对照的生物量×100。

1.3数据处理与分析

使用Excel 2010软件进行数据整理，用SPSS 25软件进行统计和差异显著性分析。

2结果与分析

2.1氯胁迫对西瓜主蔓长的影响

随着Cl浓度的增加，西瓜植株主蔓长总体呈下降趋势。由图1-A可知，Cl处理7 d，T3处理的西瓜主蔓长显著低于CK，较CK降低了20.05%。Cl处理14 d时，T1、T3处理显著低于CK，分别较CK降低了26.67%、15.53%。Cl处理21 d和28 d时，随着Cl浓度的增加西瓜主蔓长呈降低的趋势，T5处理分别比CK降低了53.33%和70.00%。由图1-B可知，西瓜植株Cl处理14 d时，各处理甜瓜主蔓长均显著降低，T4、T5处理分别较CK降低了40.50%、54.13%。Cl处理21 d时，T1～T5处理的西瓜植株主蔓长均显著低于CK，但T1～T5处理间差异不显著。Cl处理28 d，随着Cl浓度的增加，T4、T5处理分别较CK显著降低24.47%、20.00%。结果表明，高浓度的Cl会抑制西瓜主蔓的伸长。