Abstract

Salinity is a major threat to the productivity of agroecosystems as it affects the soil structure and the osmotic potential of the soil solution, resulting in nutritional imbalances, Na toxicity and reduction in crop growth and yield. As Silicon (Si) has been considered a beneficial element for alleviating plant stress, the present study was performed to determine if it could enhance tomato plant tolerance to NaCl-salinity in a closed-loop hydroponic system. Plants were irrigated with solutions containing 0, 20 or 60 mM NaCl combined with 0 or 1.50 mM Si. Shoot dry weight and fruit yield decreased with salinity, however, Si partially restored biomass and yield when the solutions contained 20 mM NaCl. Shoot and root K decreased with salinity, however, supplementary Si restored K in plants with 60 mM NaCl. Root and shoot Si was unaffected by NaCl or Si, however, shoot Na increased. Nonetheless, compared to non-Si plants, Si-treated plants showed a 19% and 32% lower shoot Na concnetration in 20 and 60 mM NaCl-plants, respectively. Silicon partly alleviated the K/Na imbalance caused by salinity. Increased shoot K/Na and Ca/Na balances were correlated with higher shoot biomass. Supplemental Si allowed an 80% increase in peroxidase activity and proline in plants with 60 mM NaCl. Fruit yield under moderate salinity was partially restored by Si, due to an increased root Na exclusion, lower shoot Na, and improved K, Ca and K/Na balance, which was correlated with increased shoot growth, POD activity and proline concentration.

摘要

盐分是农业生态系统生产力的主要威胁，因为它会影响土壤结构和土壤溶液的渗透势，导致营养失衡、钠中毒以及作物生长和产量下降。由于硅 (Si) 被认为是减轻植物压力的有益元素，因此本研究旨在确定它是否可以在闭环水培系统中提高番茄植物对 NaCl 盐度的耐受性。用含有 0、20 或 60 mM NaCl 和 0 或 1.50 mM Si 的溶液灌溉植物。茎干重和果实产量随着盐度的增加而降低，然而，当溶液含有 20 mM NaCl 时，Si 部分恢复了生物量和产量。地上部和根部 K 随盐度升高而降低，然而，补充的 Si 恢复了含有 60 mM NaCl 的植物中的 K。根茎Si不受NaCl或Si的影响，但茎Na增加。尽管如此，与非硅植物相比，硅处理的植物在 20 和 60 mM NaCl 植物中分别显示出 19% 和 32% 的枝条 Na 浓度低。硅部分缓解了由盐度引起的 K/Na 失衡。增加的枝条 K/Na 和 Ca/Na 平衡与较高的枝条生物量相关。补充 Si 使植物中的过氧化物酶活性和脯氨酸与 60 mM NaCl 增加了 80%。Si 部分恢复了中等盐度下的果实产量，这是由于根部 Na 排斥增加、地上部 Na 降低以及 K、Ca 和 K/Na 平衡改善，这与增加地上部生长、POD 活性和脯氨酸浓度相关。Si 处理的植物在 20 和 60 mM NaCl 植物中分别显示出 19% 和 32% 的较低的芽 Na 浓度。硅部分缓解了由盐度引起的 K/Na 失衡。增加的枝条 K/Na 和 Ca/Na 平衡与较高的枝条生物量相关。补充 Si 使植物中的过氧化物酶活性和脯氨酸与 60 mM NaCl 增加了 80%。Si 部分恢复了中等盐度下的果实产量，这是由于根部 Na 排斥增加、地上部 Na 降低以及 K、Ca 和 K/Na 平衡改善，这与增加地上部生长、POD 活性和脯氨酸浓度相关。Si 处理的植物在 20 和 60 mM NaCl 植物中分别显示出 19% 和 32% 的较低的芽 Na 浓度。硅部分缓解了由盐度引起的 K/Na 失衡。增加的枝条 K/Na 和 Ca/Na 平衡与较高的枝条生物量相关。补充 Si 使植物中的过氧化物酶活性和脯氨酸与 60 mM NaCl 增加了 80%。Si 部分恢复了中等盐度下的果实产量，这是由于根部 Na 排斥增加、地上部 Na 降低以及 K、Ca 和 K/Na 平衡改善，这与增加地上部生长、POD 活性和脯氨酸浓度相关。补充 Si 使植物中的过氧化物酶活性和脯氨酸与 60 mM NaCl 增加了 80%。Si 部分恢复了中等盐度下的果实产量，这是由于根部 Na 排斥增加、地上部 Na 降低以及 K、Ca 和 K/Na 平衡改善，这与增加地上部生长、POD 活性和脯氨酸浓度相关。补充 Si 使植物中的过氧化物酶活性和脯氨酸与 60 mM NaCl 增加了 80%。Si 部分恢复了中等盐度下的果实产量，这是由于根部 Na 排斥增加、地上部 Na 降低以及 K、Ca 和 K/Na 平衡改善，这与增加地上部生长、POD 活性和脯氨酸浓度相关。