甘蔗是生长在亚热带和热带地区的一种经济作 物，是我国最主要的糖料作物。我国盐碱地面积达 9913 万hm2^[1]，而且盐渍化趋势日益加剧，甘蔗种 植区特别是广东广西沿海的耕地盐渍化更加严重。 土壤中的钠离子含量过高会对作物产生不良影响， 盐胁迫使细胞膜的组分和透性等发生一系列变化， 导致细胞膜的功能受损进而使细胞的代谢及生理功 能受到破坏^{[2, 3]}。由于全球气候变暖、人口增长、 工业污染和化肥使用不当等因素，土壤盐渍化日趋 严重，已成为阻碍作物生长发育及高产优质的主要 因素之一^{[4, 5]}，盐胁迫下非盐生植物体内Na+积累的 同时，常伴随着K+含量的下降^[6]。钾是植物所必需 的3 大营养元素之一，是植物体内多种酶的活化 剂^[7]，钾对作物的盐胁迫具有一定的缓解作用，在 其他作物如玉米^[8]、长春花^[9]、小麦^[10]等多种作物 中都有报道，但在甘蔗还未见报道。甘蔗是一种中 度耐盐作物，一般土壤含盐量在0.3%以下才能正 常生长^[11]。本研究利用水培方法探讨了钾对盐胁迫 下甘蔗苗期生长的影响，有助于揭示钾对甘蔗盐胁 迫缓解的机理，并为盐渍地甘蔗生产提供科学依 据。

2012 年8 月10 日在广州甘蔗糖业研究所温室 内，用ROC22 单芽蔗茎置于育苗盘，用河沙覆盖 浇水待其出苗，于9 月10 日移栽到水培，用霍格 兰营养液培养2 周开始处理。

根据前期预实验结果设置盐胁迫浓度为质量分 数0.5%的氯化钠。营养液中钾离子浓度设置4 个 浓度，分别为K1 (0 mmol/L)、K2 (0.5 mmol/L)、K3 (3 mmol/L)、K4 (6 mmol/L)，其中K1 为无钾对照。 每个处理重复4 次，每周更换营养液1 次。各处理 营养液大量元素配方见表1，微量元素统一为：FeSO₄ 13.9 mg/L，Na2EDTA 18.61 mg/L，MnSO₄·4H₂O 2.13 mg/L，H₃BO₃ 2.86 mg/L，CuSO₄·5H₂O 0.08 mg/L， ZnSO₄·7H₂O 0.22 mg/L，(NH4)6Mo₇O₂₄·4H₂O 0.02 mg/L。培养8 周后收获取样调查，分析各项指标。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1　不同处理营养液大量元素配方(mg/L)

表1　不同处理营养液大量元素配方(mg/L)

植株株高和根系长度用直尺量取，根冠比即为 根系长度和株高长度的比值，植株钠、钾含量用硫 酸双氧水消煮-火焰光度计测定，地上部、地下部 干鲜重，根冠比，叶片SPAD 值用SPAD502 仪器 测定，保水力测定方法：取叶片称其鲜重，在恒温 20℃条件下，经24、48 h 后再对叶片称重，用2 次重量之差与第1 次重量之比(即失水量)表示^[10]。

根据对甘蔗植株体不同部位的干鲜重统计，在 盐胁迫条件下，随着溶液中钾浓度的提高，植株体 叶片、茎、根系的干鲜重也随之增加，当溶液中钾 浓度上升到0.5 mmol/L(K2)时，植株体的叶片和茎 的生物量已显著高于对照(K1)，而当钾浓度上升到 6 mmol/L 时，其植株生物量又显著高于其他各个 处理，说明在盐胁迫下，提供充足的钾能促进植株 的生长(见表2)。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2　不同处理下甘蔗鲜重和干重

表2　不同处理下甘蔗鲜重和干重

根系是植物吸收养分的重要器官。盐胁迫下， 在营养液中无钾(K1)和低钾(K2)的情况下根系长度 和株高均显著低于K3 和K4，说明在盐胁迫下增 加溶液中钾的浓度有利于根系生长，同时促进地上 部的生长。作物在苗期通常有较大的根冠比，根系 生长良好有利于地上部的生长。钾肥有调节碳水化 合物转化和运输的作用，可促进光合产物向根和贮 藏器官的转移，通常能增加根冠比。表3 的结果表 明，当溶液中钾浓度增加到3 mmol/L(K3)时，植株 根冠比已显著大于K2 和K1 时的根冠比。

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3　不同处理下甘蔗根冠比

表3　不同处理下甘蔗根冠比

在盐胁迫下植株根系吸收水分难度增大，相应 地植株含水率会降低。通过测量植物叶片失水量可 知植物保水能力的大小。本试验甘蔗叶片的保水能 力用失水率来表示，失水率越大，其保水能力越差。 从表4 可以看出，甘蔗叶片在20℃恒温下的失水 很快，24 h 失水率达45%以上，48 h 失水率更达64%以上。不同处理之间存在显著差异，在K1 无钾条 件下，植株失水率要显著高于其余3 个有钾处理， 说明在盐胁迫下，给植株提供钾能降低叶片失水 率，提高植株保水能力。SPAD 值是反映植物叶片 叶绿素相对含量的指标，其值越大，植物叶片叶绿 素含量越高，叶绿素是植物进行光合作用的基础条 件之一。由表4 可知，在无钾条件下甘蔗叶片的 SPAD 值显著低于其他3 个处理，说明在盐胁迫下 提供钾有利于提高甘蔗叶片叶绿素含量。

表4

Table 4

表4(Table 4)

表4　不同处理下甘蔗离体叶片失水率

表4　不同处理下甘蔗离体叶片失水率

从表5 的结果可以看出在盐胁迫下，随着钾水 平的提高，甘蔗叶片中K+含量也随之增加，而Na+ 含量则随之降低，说明两者之间存在竞争和互相抑 制。在无钾条件下，甘蔗叶片中Na+的含量要高于 K+，而在加钾的3 个处理下甘蔗叶片K+含量要高 于Na+含量。研究表明植物体内K+/Na+值越高，其 耐盐性越好。由表5 的结果可知，随着溶液中钾浓 度的提高，K+/Na+值也随之升高，在无钾处理下， 其值小于1，加钾处理下其值均大于1。说明在盐 胁迫下，提供充足的钾可以提高甘蔗叶片的钾钠比 值，增强植株耐盐性，减少Na+的吸收。

表5

Table 5

表5(Table 5)

表5　不同处理下甘蔗叶片钾含量、钠含量和钾钠比

表5　不同处理下甘蔗叶片钾含量、钠含量和钾钠比

盐胁迫条件对作物生长会产生不利影响，盐分 对植物生长的影响主要与渗透胁迫和离子毒害有 关，盐害最早的症状之一是植株茎部维管束系统钾 迁移的中断^[12]。本研究在不同供钾条件下，甘蔗鲜 重增长和干重增长有显著差异，在盐胁迫条件下供 钾的生长效应高于对照，这可能是由于供钾能更好 地使甘蔗适应盐诱发的水分胁迫和离子毒害环境。 植物受到盐胁迫后Na+含量升高，K+/Na+比迅速下 降^[13]，本试验表明，随着根系环境钾浓度增加，植 株对钾的吸收也相应增加，从而获得较高的K+/Na+ 比值，提升植株的耐盐性。叶片是植物进行光合作 用的重要器官，叶绿素和水分是光合作用的重要因 子。林希昊等研究表明盐胁迫下甘蔗叶片质膜透性 增加，叶绿素降低^[14]。本研究在盐胁迫下，甘蔗叶 片的失水率较大，而供钾后叶片失水率显著降低， 即叶片保水能力增加，同时叶片SPAD 值得到显著 提升，即叶绿素含量得到提高，因此可以说明，甘 蔗盐胁迫下供钾能通过提高叶片保水能力和叶绿素 含量从而增进光合作用，进而对甘蔗的盐胁迫起到 缓解作用。对于钾提升甘蔗耐盐性的深层次机理以 及甘蔗生育后期的表现则还需进一步的试验研究。

本研究结果表明，在盐胁迫下供钾能促进苗期 甘蔗生长，甘蔗生物量、根长、株高和根冠比在供 钾情况下得到显著提高，同时提高甘蔗叶片的保水 力、SPAD 值和钾钠比，从而提升甘蔗耐盐性。