《Agriculture》：Foliar Magnesium Supplementation as a Strategy to Mitigate Salt Stress in Guava (Psidium guajava L.) Cultivars: Physiological and Growth Responses
Luan Cordeiro de Souza Barbosa,
Paulo Cássio Alves Linhares,
Maria Mayanna Xavier Cavalcante,
Daniella Xavier Maia,
Gabriel Sidharta dos Santos Rego,
Rita de Cássia do Nascimento Medeiros-Sá,
Alexandre Xavier de Oliveira,
Diogo Santos Cavalcante,
Alex Alvares da Silva and
Francisco Vanies da Silva Sá
+ 5 authors
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为解决盐渍化灌溉水严重限制半干旱地区番石榴（Psidium guajava L.）产业发展的问题，研究人员开展了一项关于叶面喷施镁（Mg）缓解盐胁迫的生理与生长响应研究。结果表明，施用1 mL L?1剂量的叶面镁可有效减轻2.5 dS m?1盐分对“Paluma”和“Kumagai”两个栽培品种光合作用和生长的抑制，为盐渍环境下番石榴育苗提供了可行的栽培管理方案。
番石榴（Psidium guajava L.）是一种在全球范围内具有重要经济价值的热带果树，巴西是其主要生产国之一。然而，在半干旱的农业生产区，灌溉用水的盐渍化问题日益严重，高浓度的盐分（如钠离子和氯离子）会改变土壤溶液性质，抑制植物对水分和矿质养分的吸收，从而对番石榴的生长和发育产生一系列不利影响。这些影响包括降低水势、导致气孔关闭、损害光合机构、影响色素合成等，最终限制植物的生物量积累和产量。因此，如何在盐渍化条件下维持番石榴产业的可持续发展，成为一个亟待解决的生产难题。已有研究表明，不同番石榴品种对盐分的耐受性存在遗传差异，而外源施用一些化合物（如激发子或矿物质）可以作为一种缓解盐胁迫的农艺措施。镁（Mg）作为植物必需的矿质元素，不仅是叶绿素分子的核心组分，还直接参与光合作用、酶活调节、能量代谢及物质转运等多个关键生理过程。但关于叶面喷施镁能否及如何缓解番石榴盐胁迫的研究仍较为缺乏。为此，研究人员在《Agriculture》期刊上发表了一项研究，旨在评估叶面喷镁对两个不同番石榴栽培品种（‘Kumagai’和‘Paluma’）在盐胁迫下的光合活性和生长的影响，探讨其作为盐胁迫缓解策略的潜力。
本研究采用的主要技术方法包括：在温室条件下进行的受控盆栽实验，采用随机区组设计，设置了品种（Kumagai, Paluma）、灌溉水盐度（0.5， 2.5 dS m?1）和叶面镁剂量（0, 1, 2 mL L?1）的三因素处理。研究样本为当地商业购买的番石榴种子培育的实生苗。关键测定技术包括：使用红外气体分析仪（IRGA）测定叶片气体交换参数（如净CO2同化率A、气孔导度gs、蒸腾速率E等）；使用便携式叶绿素仪测定叶绿素a、b及总叶绿素指数；在生长末期测定株高、茎粗、叶片数、主根长等生长指标，并通过烘干法测定根、茎及总干物质积累量；此外，还计算了水分利用效率（WUE）、内在水分利用效率（WUEi）、羧化效率（A/Ci）及盐分耐受指数（STI）等衍生参数。数据通过三因素方差分析（ANOVA）和相关性分析进行处理。
研究结果
生长参数对盐度和镁的响应：盐胁迫（2.5 dS m?1）显著抑制了两个品种的株高（PH）和茎粗（SD）增长。然而，叶面喷镁表现出剂量和品种依赖性效应。在盐胁迫下，施用1 mL L?1镁使Kumagai品种保持了最高的株高（39.12 cm）和茎粗（3.40 mm），其生长表现甚至与低盐（0.5 dS m?1）条件下的植株相当。而对于Paluma品种，在盐胁迫下则需要2 mL L?1的镁剂量才能维持相对较好的株高。Kumagai品种在盐胁迫下的茎粗始终显著大于Paluma。
生理与色素指标的变化：盐胁迫增加了叶片温度（LT）和叶片至空气的水汽压亏缺（VPD），但施用1和2 mL L?1镁剂量分别使LT降低了约3.5%，VPD降低了12%。盐胁迫使叶片数（NL）和根干重（RDM）减少，但施用1 mL L?1镁剂量在盐胁迫下维持了与低盐条件下相当的叶片数和根干重。Kumagai品种的根干重总体高于Paluma。在叶绿素方面，盐胁迫下，Paluma品种在施用1和2 mL L?1镁后，叶绿素a（Chla）和总叶绿素（Chlt）含量达到最高。
气体交换与水分利用效率：盐胁迫（2.5 dS m?1）降低了两个品种的净CO2同化率（A）、气孔导度（gs）和蒸腾速率（E）。然而，在盐胁迫下，Paluma品种表现出比Kumagai更高的A、gs、E以及羧化效率（A/Ci）。叶面喷镁（1和2 mL L?1）提升了gs和E的整体水平。更重要的是，在盐胁迫下，Paluma品种表现出比Kumagai更高的水分利用效率（WUE）和内在水分利用效率（WUEi），特别是在施用镁的情况下。
生物量积累与耐盐性：盐胁迫显著降低了总干物质（TDM）积累，降幅达24-37%。但在盐胁迫下，施用1 mL L?1镁剂量的处理获得了最高的TDM。基于干物质计算的盐分耐受指数（STI）显示，两个品种对镁的响应不同：对于Kumagai，1 mL L?1剂量的镁使其茎干重和总干重的耐盐指数最高；而对于Paluma，2 mL L?1剂量的镁使其茎干重耐盐指数最高，但1 mL L?1剂量的镁使其根干重和总干重耐盐指数最高。
变量间的相关性：相关性分析揭示了生理与生长变量间的强关联。净CO2同化率（A）与气孔导度（gs）、蒸腾速率（E）均呈强正相关（r ≥ 0.80）。气孔导度（gs）与蒸腾速率（E）的相关系数高达0.90。VPD与gs、E、A呈强负相关。生长方面，株高与茎粗、总干重与根干重及茎干重均呈正相关。这些关系表明，维持气孔开放和光合活性是镁缓解盐胁迫、促进生长的关键生理基础。
研究结论与讨论
本研究得出结论，叶面喷施镁，特别是1 mL L?1的剂量，是缓解盐胁迫对番石榴幼苗不利影响的有效策略。盐胁迫（2.5 dS m?1）严重限制了番石榴幼苗的生长和气体交换，但镁的施用通过多种机制发挥了缓解作用。它能刺激叶绿素合成、稳定光合机构，并通过促进气孔开度来维持较高的CO2同化率、蒸腾作用和气孔导度。同时，镁还降低了盐胁迫下的叶片温度和水汽压亏缺，改善了植株的水分状况。
两个栽培品种对镁的响应策略存在差异，这反映了其遗传背景决定的适应性差异。Paluma品种表现出更强的“生理韧性”，在盐胁迫和镁补充下，能更好地维持光合作用、气孔控制和水分利用效率，从而实现相对更高的生物量耐盐指数。而Kumagai品种则表现出更强的“生长优势”，在盐胁迫下施用1 mL L?1镁时，在株高、茎粗和根干重方面增长更为显著。
该研究的意义在于，从实践上为半干旱盐渍地区番石榴育苗提供了一种简单、可行的农艺管理方案。通过叶面喷施相对低成本的镁肥，种植者可以部分克服灌溉水盐分的限制，提高幼苗质量和定植成活率，对于在边际土地上维持番石榴产业的可持续生产具有重要价值。从理论上，研究揭示了镁在植物盐胁迫适应中超越其作为叶绿素组分的基础性作用，涵盖了从光合代谢、能量供应到气孔调节和水分平衡的多层面贡献，并强调了遗传型在营养干预效果中的决定性作用。未来研究可进一步探索镁与其他养分或胁迫缓解剂的协同作用，并评估该技术在田间长期生产中的经济效益。
