周海涛 ，张艳阳，赵孟圆，张新军，李天亮，曹丽霞，袁卉馥

（1张家口市农业科学院，河北张家口 075000；2河北北方学院，河北张家口 075000）

0 引言

燕麦为禾本科一年生草本植物，具有喜凉、抗寒、抗旱、耐瘠薄等特性[1-2]。因其富含氨基酸、蛋白质、脂肪、维生素、矿物元素及纤维素，营养价值和保健功能被越来越多的人们所接受，燕麦的需求量也因此不断增大[3-5]。目前中国的燕麦主要种植在河北、山西、青海及内蒙古等干旱半干旱地区，干旱成为限制燕麦高产的主要因素，因此探索抗旱栽培途径成为燕麦生产的关键措施。

李思楠[6]、刘芳[7]、安汶铠[8]等通过在大豆、甜樱桃及棉花等植物上应用外源植物生长调节剂，发现这些物质通过渗透系统增强植物在干旱胁迫时的吸水能力，降低干旱引起的过氧化物质含量，防止细胞过氧化损伤，从而增强植物抗干旱胁迫的能力。黄腐酸是从天然腐殖质中提取的一种植物生长调节剂。研究表明，黄腐酸可以增加植物中各种酶的活性和叶绿素含量，使新陈代谢和光合作用增强[9-10]，从而提高作物抗寒及抗旱能力，提高作物产量和品质[11-12]。S-诱抗素是具有重要生理活性的植物内源生长调节物质，有研究表明，S-诱抗素可以提高小麦、水稻及玉米等作物对干旱的抵抗能力，还能调节植物生长[13-16]。但S-诱抗素和黄腐酸在燕麦抗旱方面的研究较少，且对燕麦生理生化方面的影响未见报导。

本研究以皮燕麦‘冀张燕5 号’为研究对象，对水分胁迫下喷施黄腐酸和S-诱抗素后‘冀张燕5号’农艺性状及抗旱生理特性进行研究，明确喷施外源物质在燕麦抗旱生理响应机制中的作用，为燕麦抗旱栽培提供理论依据与技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验在河北北方学院南校区旱棚进行。该地位于河北省张家口市宣化县境内，北纬40°41′，属中温带大陆性季风气候，海拔700～1100 m，年均气温7.8℃，年均降水量约350～600 mm，年均日照时数2900 h，无霜期180天左右。

1.2 试验材料

供试材料为张家口市农业科学院提供的皮燕麦‘冀张燕5号’。外源物质为由山东泉林嘉有现代农业股份有限公司提供的黄腐酸（有效成分黄腐酸≥40%，腐殖酸≥45%）；四川龙蟒福生科技有限责任公司提供的S-诱抗素，有效成分含量0.25%。

1.3 试验方法

1.3.1 试验处理 试验采用盆栽试验，将种子播种于直径为32 cm，高24 cm、装有沙壤土9 kg的塑料盆内，播种土壤含有机质9.92 g/kg、有效氮51.6 g/kg、有效磷31.9 g/kg和有效钾57.1 g/kg，土壤pH 7.10。每盆播种60粒，于三叶期定苗20株/盆。

试验设1个品种，3个水分梯度，黄腐酸（800倍液）和S-诱抗素（1000 倍液）叶面喷施处理。对清水浸过种的种子进行播种，3个水分梯度下，正常供水W1（田间持水量的75%），中度胁迫W2（田间持水量的60%），重度胁迫W3（田间持水量的45%），在拔节期、抽穗期、灌浆期喷施等量的黄腐酸水溶肥料（记为H）、S-诱抗素肥料（记为S）和清水(CK)，每处理重复3次。每次喷施液量（或清水量）保持相同，喷施处理7 天后测量株高、叶面积、叶绿素含量及干物质重，并取样进行生理指标测定，成熟期考种。试验用称重法补充水分缺失量。

1.3.2 形态指标测定 株高、叶面积、干物质积累量均在拔节期、抽穗期、灌浆期喷施S-诱抗素和黄腐酸7 天后，选取代表性植株测其株高、叶面积（其计算见公式(1)）及干物质积累量（采用称重法，即植株干重测定先用烘箱在105℃下杀青30 min，再在85℃下烘干12 h测定质量）。

其中0.73为经验系数。

1.3.3 生理指标的测定

（1）渗透调节物质的测定。脯氨酸含量采用酸性茚三酮法[17]；可溶性糖含量采用蒽酮比色法；可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法[18]。

（2）保护酶的测定。超氧化物歧化酶(SOD)活性采用光下还原法；过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法；过氧化氢酶(CAT)活性采用紫外吸收法[19]。

1.3.4 产量测定 成熟期选取具有代表性的燕麦植株，每盆共15株，风干后测定，3次重复。

1.4 数据处理

应用Microsoft Excel 软件进行数据整理和绘图，SPSS 17.0软件进行数据统计及相关性分析。

2 结果与分析

2.1 外源物质对干旱胁迫下‘冀张燕5号’农艺性状及产量的影响

2.1.1 外源物质对干旱胁迫下‘冀张燕5 号’农艺性状的影响 随着生育期推进，燕麦干物质量、株高及叶面积都呈平稳增加趋势（图1、2、3）；灌浆期在各水分梯度下，株高、叶面积及干物质量都明显高于抽穗期，更高于拔节期。在各生育期，随着胁迫程度增加，株高、叶面积和干物质量递减，叶面喷施诱抗素和黄腐酸后，株高、叶面积和干物质质量均比对照增加，其中抽穗期内，正常供水情况下，W1S和W1H比对照W1CK的株高增加5.90%和2.92%（图2），叶面积分别增加34.84%和25.81%（图3），干物质量分别增加8.37%和3.66%（图1）；即使是在重度胁迫下，喷施S-诱抗素和黄腐酸后，W3S和W3H比对照W3CK株高分别增加8.43%和5.61%（图2），叶面积分别增加33.32%和41.89%和（图3），干物质量分别增加7.24%和4.83%（图1）。由以上分析可知，中度水分胁迫和重度水分胁迫抑制燕麦株高、叶面积及干物质量的增加，叶面喷施S-诱抗素和黄腐酸可延缓水分胁迫对燕麦农艺形状的影响，促进各水分梯度下燕麦的株高增高、叶面积增大和干物质积累。

2.1.2 外源物质对干旱胁迫下‘冀张燕5 号’产量的影响 随着水分胁迫程度加重，燕麦的产量呈明显的递减趋势（图4），中度胁迫和重度胁迫分别比对照少15.36%和45.78%。喷施S-诱抗素和黄腐酸后，正常供水情况下，分别比对照产量提高27.04%和9.21%；中度胁迫下，分别比对照提高25.65%和18.13%；重度胁迫下，分别比对照提高37.11%和21.10%（图4）。由此看出，喷施S-诱抗素和黄腐酸后可以明显提高燕麦的抗旱性，在受水分胁迫时，能够增加燕麦的产量。

2.2 外源物质对干旱胁迫下‘冀张燕5号’渗透调节物质及质膜系统的影响

随着燕麦生育期的推进，燕麦叶片中渗透调节物质可溶性糖、可溶性蛋白及游离脯氨酸含量呈递增趋势（表1），其中可溶性糖和游离脯氨酸在正常供水情况下，灌浆期的W1CK 比拔节期的W1CK 明显增高，形成显著性差异(P<0.05)。同一生育期内，随胁迫程度增强，燕麦叶片中渗透调节物质大量积累（表1）。在灌浆期内，燕麦叶片中可溶性糖含量在重度胁迫W3CK与中度胁迫W2CK和正常供水W1CK情况下，都具有显著性差异(P<0.05)，中度胁迫W2CK 和正常供水W1CK之间差异不显著；喷施S-诱抗素和黄腐酸之后，燕麦叶片中可溶性糖含量增加，灌浆期中重度胁迫的W3S、W3H 分别与对照W3CK 形成显著性差异(P<0.05)，而S-诱抗素W3S和黄腐酸W3H之间差异不显著。

表1 外源物质对干旱胁迫下‘冀张燕5号’渗透调节物质的影响

可溶性蛋白可以防止细胞结构在脱水过程中受到严重损害。在不同水分梯度下，燕麦在灌浆期W3CK、W2CK 和W1CK 之间的可溶性蛋白虽然呈现递增趋势，但没有形成显著性差异（表1）。喷施S-诱抗素和黄腐酸之后，燕麦叶片中可溶性蛋白含量变化不明显。

同一生育期内，水分梯度不同，燕麦叶片中游离脯氨酸的含量也不同（表1）。随着胁迫加重，燕麦叶片中游离脯氨酸含量增加，重度胁迫W3CK分别和中度胁迫W2CK、正常供水W1CK 之间差异显著(P<0.05)，中度胁迫W2CK 和正常供水W1CK 之间差异不显著。喷施S-诱抗素和黄腐酸之后，燕麦叶片中游离脯氨酸含量增加，在灌浆期，正常供水情况下，S-诱抗素W1S、黄腐酸W1H分别和对照W1CK之间形成显著性差异(P<0.05)，S-诱抗素W1S和黄腐酸W1H之间差异不显著；在中度供水情况下也如此。

由以上分析表明，喷施S-诱抗素和黄腐酸后可以增加不同生长阶段燕麦渗透调节物质含量。对于不同水分条件，S-诱抗素和黄腐酸处理燕麦渗透调节物质含量增加率随着水分梯度的增加而变化。

2.3 外源物质对干旱胁迫下‘冀张燕5号’保护性酶的影响

超氧化物歧化酶SOD活性与控制脂质过氧化、减轻膜系统的伤害有一定的关系；过氧化物酶(POD)可以去除植物中的游离氧，其活性强弱反映了植物对逆境的反应；过氧化氢酶CAT是植物体内广泛存在的能清除H2O2的膜保护酶类，它能把活性氧转变为低活性物质，从而保护细胞膜系统。

燕麦叶片中的SOD、POD和CAT 3种保护性酶都有随着生育期推进而增加的趋势（表2），但3种酶在拔节、抽穗和灌浆期的正常供水情况下，W1CK、W2CK和W3CK 之间都没有形成显著性差异。同一生育期内，随着水分胁迫加强，SOD 活性下降，但3 个生育期内，正常供水W1CK、中度胁迫W2CK 和重度胁迫W3CK之间差异没有达到显著水平（表1）。喷施S-诱抗素和黄腐酸之后，燕麦叶片中SOD 活性增强，拔节期重度胁迫下，黄腐酸处理W3H和对照W3CK差异显著(P<0.05)；抽穗期正常供水情况下，黄腐酸处理W1H和对照W1CK 形成显著性差异(P<0.05)。表2 结果表明，同一生育期内，随着水分胁迫加强，POD 活性下降，拔节期内重度胁迫下降明显，W3CK 和正常供水W1CK 形成显著性差异(P<0.05)；抽穗期中度胁迫W2CK、重度胁迫W3CK 分别与正常供水W1CK 之间形成显著性差异(P<0.05)，灌浆期和抽穗期趋势一样（表1）。喷施S-诱抗素和黄腐酸后，增强了燕麦叶片中POD活性，正常供水情况下，S-诱抗素处理W1S在3个生育期中，都明显高于对照，和对照W1CK差异显著(P<0.05)；中度水分胁迫下，在灌浆期，S-诱抗素处理W2S 明显高于对照，与对照W1CK 差异显著(P<0.05)。同一生育期内，随着水分胁迫加强，CAT 活性下降，在抽穗期下降明显，正常供水W1CK 和中度胁迫W2CK、重度胁迫W3CK 之间差异达到显著水平(P<0.05)。喷施S-诱抗素和黄腐酸后，燕麦叶片中CAT 活性增强，正常供水情况下，拔节期S-诱抗素处理W1S、黄腐酸处理W1H 和对照W1CK 形成显著性差异(P<0.05)；中度胁迫情况下，S-诱抗素处理W1S在拔节期、抽穗期和灌浆期都比对照增加明显，和对照都形成显著性差异(P<0.05)；而黄腐酸处理在抽穗期和灌浆期也比对照增加明显，形成显著性差异(P<0.05)；在重度水分胁迫情况下，黄腐酸处理在拔节期和抽穗期都增加明显，和对照形成显著性差异(P<0.05)（表2）。

表2 外源物质对干旱胁迫下‘冀张燕5号’保护性酶的影响

综合以上分析可知，重度水分胁迫和中度水分胁迫抑制燕麦保护性酶活性，喷施S-诱抗素和黄腐酸均可提高不同生育时期燕麦保护性酶SOD、POD 和CAT 活性，延缓水分胁迫下燕麦保护性酶活性的降低。

2.4 外源物质对干旱胁迫下‘冀张燕5号’抗旱机制的综合评价

对灌浆期和产量成正相关关系的指标，采用隶属函数法，综合评价外源物质对‘冀张燕5 号’抗旱机制的影响。结果（表3）表明，喷施S-诱抗素和黄腐酸能提高燕麦的抗旱性，正常供水情况下，喷施S-诱抗素效果优于黄腐酸；受到水分胁迫时，喷施黄腐酸的效果优于S-诱抗素。

3 讨论

任永峰[20]研究表明，水分胁迫越高，燕麦农艺性状中植株高度的增加受到抑制越明显，植株高度与燕麦产量之间呈现正相关关系，是提高燕麦产量的关键因素。刘慧军[21]的研究结论表明，植物营养生长液提高了燕麦株高和干物质积累量，使燕麦穗数、穗粒数、千粒重和产量均增加。本研究结果和前人一致，认为水分胁迫抑制燕麦株高、叶面积及干物重的增加，叶面喷施S-诱抗素和黄腐酸之后，延缓水分胁迫对燕麦农艺性状的影响，促进各水分梯度下燕麦的株高增高、叶面积增大和干物质积累，并且株高和叶面积和燕麦产量呈正相关关系。

刘伟[22]研究表明，水分胁迫后，燕麦叶片中脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量下降，经黄腐酸处理后其含量明显增加。本研究结果表明，水分胁迫下燕麦可溶性糖和游离脯氨酸含量随胁迫加重而增多，可溶性蛋白变化不明显；喷施S-诱抗素和黄腐酸均可提高不同生育时期燕麦渗透调剂物质含量。

韩文元[23]研究认为，水分胁迫下，燕麦‘白燕2号’和‘内燕5 号’在各生育时期SOD、POD 活性均下降，经腐植酸处理后，均能提高SOD、POD活性，抵御干旱造成的危害。本试验结果与其一致，水分胁迫下，细胞保护性酶活性下降，且3 种酶都和产量呈正相关关系。喷施S-诱抗素和黄腐酸均可提高不同生育时期燕麦保护性酶SOD、POD 和CAT 活性，延缓水分胁迫下燕麦保护性酶活性的降低。

刘伟[22]认为施用腐殖酸肥料，使燕麦产量较对照増加明显。这与本研究结果一致，喷施S-诱抗素和黄腐酸都能提高燕麦的抗旱性，使燕麦产量提高。正常供水情况下，喷施S-诱抗素效果优于黄腐酸；受到水分胁迫时，喷施黄腐酸的效果优于S-诱抗素。本研究仅对S-诱抗素和黄腐酸在燕麦的抗旱生理方面做研究，对其光合特性及品质方面的影响还有待进一步探讨。

表3 外源物质对干旱胁迫下‘冀张燕5号’抗旱机制的综合性评价

4 结论

渗透调节物质包括脯氨酸含量、可溶性糖及可溶性蛋白含量，但是有文献显示在不同逆境条件下有的植物会大量积累渗透调节物质的含量，但是也有的会降低。本研究中在逆境胁迫下‘冀张燕5号’的脯氨酸含量明显提高，可溶性糖含量降低，因此说明‘冀张燕5 号’在逆境条件下会大量积累脯氨酸。本试验结果认为，喷施S-诱抗素和黄腐酸后，正常供水情况下，分别比对照产量提高27.04%和9.21%；中度胁迫下，分别比对照提高25.65%和18.13%；重度胁迫下，分别比对照提高37.11%和21.10%。正常供水情况下，喷施S-诱抗素增产效果优于黄腐酸，受到水分胁迫时，喷施黄腐酸的效果优于S-诱抗素。研究结果为燕麦抗旱栽培提供理论依据与技术支持。