李湘妮，刘诗华，张 晶，王怡玫，伍倩慧，司 雨，单既亮
（佛山市农业科学研究所，广东 佛山 528000）
氢气（Hydrogen，H2）是一种无色无味、分子量最小的双原子气体，主要存在于有机物质和水中。近年来，越来越多的研究着重于H2在植物体内的作用效应和机理，为H2在农业生产中发挥重要作用奠定了理论基础。GB 31633—2014《食品安全国家标准 食品添加剂 氢气》正式将H2列为食品添加剂，H2可以作为“绿色农药”调节植物的生长和发育，增强植物的抗逆能力，从而提高作物的产量与品质。因此，在农业生产中以富氢水的方式外源添加H2具有广阔的应用前景。
彩椒又名七彩椒，原产于墨西哥等地，20世纪90年代中期自荷兰、以色列等国家引入我国[1]，彩椒果实营养丰富，富含VC、β胡萝卜素、糖类、纤维质等营养物质，果实颜色多样，有红、黄、橙、褐、白、紫等多种颜色，特别适合都市农业、观光农业等园区种植，具有很好的社会效益和经济效益[2]。
我国南方温室彩椒长季节栽培的生育期一般在8月中旬至翌年5月底，其中4、5、8月和9月棚内温度都在35 ℃以上，高温严重影响了彩椒前期营养生长和后期的产量及品质。刘志强等[3]研究发现，H2作为一种气体信号分子，可能参与植物对生物胁迫和非生物胁迫的调控过程，从而促进植物的生长发育。但是，关于富氢水（Hydrogenrich water，HRW）对彩椒耐热栽培生产的影响未见报道。本试验将HRW应用于彩椒长季节基质栽培上，研究了在南方高温条件下，HRW淋根处理对彩椒抗逆性和产量及品质的影响，以期为南方温室彩椒长季节高效基质栽培探索新的方法。
1.1 试验材料
选用安莎种子科技（北京）有限公司的彩椒品种“甘多尔”，该品种植株生长势旺，坐果率高，特别早熟，成熟后果色鲜红、肉厚、硬度强，是出口的专用品种。适合拱棚和日光温室栽培。
1.2 试验方法
1.2.1 富氢水制备
富氢水制备方法：采用水电解制氢法，制氢设备主要由电解槽和纳米泵组成，首先将蒸馏水倒入电解槽，通过电流的作用，将水分子分解成为氢离子和氧离子，负氧离子在电场的作用下向阳极运动，在阳极失去电子，形成氧气排出；
氢则以水合离子的形式通过离子膜，到达阴极并得到电子形成氢气，再通过纳米泵将氢气破碎成粒径大小在30 µm以下的气泡溶解在水中，从而使空气和水的接触面积增加10 000倍，水体中的溶氢浓度也随之增加，即可生成富氢水。制出的富氢水浓度约1 mg/L。
1.2.2 试验设计
试验于2021年在佛山市三水区佛山市农业科学研究所彩椒基质栽培温室进行。设置HRW淋灌和自来水（CK）淋灌2个处理，3次重复，随机区组排列。秧苗于8月5日播种，8月25日定植，株距35 cm，行距70 cm，双杈整枝。11月20日始收，翌年5月20日最后一次采收。彩椒定植后开始淋灌HRW，直至最后一次采收。具体方法：每隔3 d天淋根1次，每次500 mL/株，浓度为0.8～0.9 mg/L；
对照为淋灌自来水，时间和用量同HRW处理。
1.2.3 营养液滴灌管理
营养液配方：按每吨营养母液含硝酸钙70.8 kg，硝酸钾60.6 kg，硫酸镁36.9 kg，磷酸二氢钾18 kg，Na2Fe-EDTA（Fe元素含量13%）6 000 g，硼酸429 g，硫酸锰319.5 g，硫酸锌33 g，硫酸铜13.44 g，钼酸铵3 g，将原材料配制成浓缩100倍的A、B两种母液，分别储存于A母液罐和B母液罐内。其中A母液由钙盐、螯合铁混合配制，B母液以其他大量元素和微肥混配而成。定植后，彩椒不同生育时期灌溉营养液EC值和pH值适宜范围如下：营养生长期EC值1.8～2.0 mS/cm，pH值6.0左右；
开花结果期EC值2.0～2.4 mS/cm，pH值6.5左右。营养液夏季每天淋灌3次，每天淋灌量约500 mL/株；
冬季每天淋灌2次，每天淋灌量约300 mL/株。
1.3 测定项目及方法
1.3.1 产量及果实品质测定
进入盛收期（12月至翌年1月）后，每小区分别取果实20个，测量果实大小、肉厚、单果质量等指标。用考马斯亮蓝G-250染色法测定果实可溶性蛋白含量，滴定法测定可滴定酸含量，NaOH滴定法测定总酚含量，分光光度法测定类胡萝卜素含量，折光仪测定可溶性固形物和可溶性糖含量，2,6-二氯酚靛酚钠滴定法测定VC含量，水杨酸消化比色法测定硝酸盐含量，参考国标GB/T 5009.10测定粗纤维含量。
采收结束时统计小区产量。
1.3.2 抗逆性测定
在4—5月份高温期，分别采集植株功能叶片和根系检测抗氧化物指标。丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法[4]测定，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑（NBT）还原法[5]测定，以抑制光化还原50%为1个酶活性单位；
过氧化物酶（POD）活性参照Omran[6]的方法测定；
过氧化氢酶（CAT）活性按Chance等[7]的方法测定；
抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性参照Nakano等[8]的方法测定；
脯氨酸（Pro）含量采用酸性茚三酮法测定。
1.4 数据分析方法
应用SAS 9.1.2软件，采用Fisher"s最小显著差异法（LSD）对试验数据进行统计分析。
2.1 富氢水淋根处理对彩椒抗逆性的影响
MDA是脂质过氧化的主要产物，其含量的高低反映了植物膜系统的受伤程度[9]。由表1可知，与CK相比，HRW处理的彩椒地上部分（叶片）和地下部分（根系）MDA含量分别降低了22.95%和12.76%，并与CK分别达到显著差异。说明高温条件下，HRW灌溉可以显著减少彩椒植株细胞质膜受损程度，维持细胞的稳定性。
SOD是生物体内普遍存在的抗氧化金属酶，在酶促保护系统中，其与APX、POD、CAT等酶协同作用，防御活性氧或其他过氧化物自由基对细胞膜系统的伤害，处于核心地位[10]。从表1可知，与CK相比较，HRW处理的叶片SOD、CAT、POD、APX活性分别提高14.55%、20.86%、16.47%、8.34%，且差异均达显著水平；
根系中各抗氧化物酶活性的变化趋势和叶片相同，HRW处理的SOD、POD、CAT和APX活性均高于CK，但除CAT极显著高于CK外，其余酶活性均与CK差异不显著，说明HRW可通过提高抗氧化酶活性清除植株体内的活性氧（ROS），减轻高温对彩椒植株细胞膜的伤害。
Pro是植物细胞内重要的渗透调节物质，其含量越高越有利于细胞持水和生物大分子的稳定[11]。表1结果显示，HRW处理的Pro含量较CK明显升高，其中叶片中提高5.42%，根系中显著提高21.37%。可见在高温胁迫下，利用HRW淋灌根部可通过提高植株的渗透调节能力，增加彩椒植株的吸水量或减少失水量，进而增强了耐高温性。
表1 不同水处理对彩椒抗逆性的影响
2.2 富氢水淋根处理对彩椒产量及其相关性状的影响
由表2可以看出，HRW处理的彩椒果实纵径、肉厚和单果质量均优于CK，分别较CK增加2.37%、21.18%和2.24%，其中果实肉厚与CK间差异显著；
667 m2产量提高了17.73%，但与CK间差异不显著。说明富氢水淋灌根部，可有效缓解高温胁迫危害，明显促进彩椒生长，提高产量。
表2 不同水处理对彩椒产量及相关性状的影响
2.3 富氢水淋根处理对彩椒品质的影响
由表3可以看出，与CK相比，高温胁迫下HRW处理的彩椒果实可溶性固形物、可溶性蛋白质、总酚、可滴定酸和VC含量均显著增加，分别提高了5.46%、7.85%、10.61%、7.14%和43.52%，其中果实总酚和VC含量表现为极显著增加；
可溶性糖、粗纤维、类胡萝卜素含量也有所升高，但与CK差异不显著。硝酸盐含量显著下降了7.37%，说明在高温条件下淋灌富氢水，可明显提高彩椒果实品质。
表3 不同水处理对彩椒品质的影响
高温胁迫会导致植物细胞脂质过氧化及氧化损伤，从而使MDA含量迅速积累，增加电导率[12]，植物体内MDA含量的多少直接反映膜系统受损伤程度。本研究中，在高温条件下与CK相比，HRW处理的彩椒MDA含量较小，叶片和根部的受伤程度明显减轻。可见，HRW处理可减轻高温引起的膜脂过氧化伤害，这对提高彩椒的耐热性具有重要意义。
植物受到非生物胁迫时，体内抗氧化酶系统会发生明显变化[13]。本研究中，高温胁迫下彩椒植株的SOD、POD、APX、CAT活性明显升高，可能是出于保护性应激反应，保护酶活性迅速上升，这一结果与牧草在高温逆境[14]和小麦在高温干旱胁迫[15]下的POD和CAT活性变化趋势相同。逆境条件下，彩椒植株细胞会积累一些有机分子，如脯氨酸，以保持高渗透压，并确保其仍能从土壤中吸收水分，以提高耐热性[16]。
植物体内渗透调节物质的含量可以反映其本身的抗逆能力，Pro作为氮源、蛋白质和细胞结构保护剂，可以防止植物水分散失和提高原生质胶体的稳定性，当植物在遭受胁迫时会提高Pro的积累量来减缓自身所受到的危害，增强植株的抗逆性[17]。本研究中，在高温条件下HRW处理彩椒叶片和根部的Pro含量也均有所升高，其中根系的Pro含量显著大于CK，表明高温下富氢水能通过增加彩椒片和根部的Pro含量提高其渗透调节能力，从而减轻高温伤害，这是其耐热性增强的重要原因之一[18]。
本研究发现，富氢水能通过提高抗氧化系统活性及渗透调节能力来增强彩椒的耐热性，维持其正常生长，从而提高其产量和品质。本试验对彩椒高温胁迫的表型及相关生理指标进行了检测分析，为后续开展彩椒长季节周年高效栽培提供了技术支持。
猜你喜欢 彩椒母液抗逆性 铸铁热母液洗涤塔在煅烧系统上的应用纯碱工业(2022年3期)2022-06-16深冬管理彩椒需重视养根叶今日农业(2022年2期)2022-06-01彩椒产业圆了农民致富梦今日农业(2021年12期)2021-10-14含锂母液膜过滤浓缩实验研究新疆有色金属(2020年3期)2020-09-14多吃彩椒的好处吉林蔬菜(2020年1期)2020-04-21头孢他啶母液冷冻浓缩技术研究与应用当代化工(2020年3期)2020-04-072018年贵州省玉米区域试验L组六枝点总结农民致富之友(2019年31期)2019-11-23彩椒青少年日记·小学生版(2019年1期)2019-09-02体育教育对高职院校学生心理资本干预研究现代交际(2016年20期)2017-02-15新安化工“草甘膦母液资源化利用技术开发及产业化”项目通过验收营销界(2015年23期)2015-02-28