不同氮素水平對大麗花形態指標及生理特性的影響

丁雪梅，苑兆和，馮立娟，王曉慧，甄紅麗

(1.山東省果樹研究所，山東 泰安 271000；2.山東農業大學林學院，山東 泰安 271018)

大麗花(Dahliapinnata)別名大理花，是菊科大麗花屬的多年生球根草本花卉，是世界名花之一，色彩絢麗奪目，具有極高的觀賞價值[1]。原產于墨西哥及危地馬拉海拔1 500 m以上的高原上，目前在世界各地廣泛栽培。

氮素是影響植物生長發育的重要因素之一，氮肥充足，植物生長旺盛，花朵增大；氮肥過量，植物開花延遲，莖徒長，對病蟲害抵抗力減弱，而且往往發育不良，甚至出現嚴重毒害現象[2]。近年來，關于大麗花品種分類與栽培技術[3]、花芽分化[4]、干旱脅迫[5]和病蟲害防治[6]等報道較多，但在施肥對大麗花生長發育影響方面的研究鮮有報道。Singh和Gupta[7]認為，不同氮磷鉀配比對大麗花塊根數量、大小及質量有顯著影響。因此，施肥對大麗花生長發育的影響還需深入研究，且研究合理施用氮肥，對提高氮肥利用率和植物的產量、品質，保護生態環境非常重要，故本研究探討了不同施氮量對大麗花形態和生理生化指標的影響，以期為大麗花的科學施肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1試驗設計 試驗于2010年9-11月在山東省果樹研究所觀賞園藝室進行。供試材料為大麗花品種‘深玫紅’扦插苗。4月下旬在山東省果樹研究所苗圃扦插育苗，15 d生根后選取生長健壯、長勢一致的扦插苗定植于上口徑28 cm、高30 cm的塑料盆內，常規栽培管理[8]。本研究采用盆栽試驗，每盆基質(土壤土、沙土按體積比9∶1配制)12 kg，共設4個處理，分別為施純氮 0、0.15、0.30和0.45 g·kg-1(分別以N0、N1、N2和N3表示)，各處理磷、鉀肥用量相同，按P2O5、K2O均為0.30 g·kg-1施用。每處理3次重復，每重復6盆，每盆1株。氮、磷、鉀肥品種分別為尿素(含N 46.4%)、過磷酸鈣(含P2O516%)、氯化鉀(含K2O 54%)。植株現蕾時(9月18日)開始施肥，每15 d一次，共2次。肥料穴施(沿著盆沿挖穴7～10 cm深，將肥料撒入)入盆中。9月17日第1次采樣，施肥后每7 d采一次樣，每處理選新梢3～5節位的功能葉片，放入冰盒中，帶回試驗室進行生理生化指標的測定。

1.2測定指標及方法 葉綠素含量采用80%丙酮浸提法[9]測定；蛋白質含量采用考馬斯亮藍G-250比色法[10]測定；脯氨酸含量采用酸性水合茚酸酮法[10]測定；丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法[10]測定；硝酸還原酶(NR)采用離體法[11]測定；超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍四唑(NBT)光還原法[11]測定；過氧化物酶(POD)活性采用愈創木酚法[9]測定；過氧化氫酶(CAT)活性采用紫外分光光度法[9]測定。植株現蕾后用游標卡尺(精確度0.1 mm)測量莖粗(離地面2 cm處總莖粗)；用卷尺(精確度1 mm)測量葉面積(S=長×寬×2/3)；盛花期用直尺(精確度1 mm)測量花徑并觀察花期；用電子天平(感量0.01 g)稱量塊根質量。每處理測定均重復3次。

1.3數據處理 采用Excel軟件處理數據，用SPSS 17.0統計軟件對數據進行方差分析、多重比較和相關分析。

2 結果與分析

2.1施氮水平對‘深玫紅’形態指標的影響 不同施氮水平對‘深玫紅’生長發育影響顯著，隨施氮量的增加，莖粗、葉面積、花徑、花期和塊根質量逐漸增加，均高于不施氮處理(表1)。在N1處理條件下，除葉面積外，其他性狀均與不施氮處理差異顯著。N2處理條件下，莖粗、葉面積、花徑和塊根質量都顯著增加(P<0.05)，較不施氮處理分別增加48.09%、34.03%、30.22%和40.38%，花期較不施氮處理延長4.4 d。N3處理下，較不施氮處理莖粗、葉面積、花徑和塊根質量分別增加40.74%、46.87%、23.74%和33.15%，花期延長3 d，差異顯著;但較N2處理，除葉面積有所增加外，其他生長性狀都有所降低。因此，N2處理是最適宜的施氮水平。

表1 不同施氮水平下大麗花形態指標

2.2施氮水平對‘深玫紅’葉片葉綠素含量的影響 ‘深玫紅’葉片中葉綠素含量隨著處理時間的延長逐漸增加，隨后逐漸降低(表2)。在N2處理條件下，葉片葉綠素含量增加量高于其他處理，處理后顯著高于與不施氮處理(P<0.05)。不施氮處理葉綠素含量在整個處理期間一直處于較低水平，可能是營養不足的緣故。

2.3施氮水平對‘深玫紅’葉片滲透調節物質含量和丙二醛含量的影響 與不施氮處理相比，施氮均可不同程度地提高‘深玫紅’葉片的可溶性蛋白和脯氨酸含量，降低MDA積累量(表2)。隨著處理時間的延長，葉片中可溶性蛋白和脯氨酸含量均呈先上升后下降的變化趨勢，且隨施氮量的增加而增加，各處理的可溶性蛋白和脯氨酸含量均顯著大于不施氮處理。葉片中可溶性蛋白含量以N2處理最高，各處理間差異顯著(P<0.05)。葉片中脯氨酸含量N2處理高于N1和不施氮處理，N3處理顯著增加，即使在處理后期，N3仍比N1和N2顯著增加，各處理與不施氮處理之間均呈顯著差異。

2.4施氮水平對‘深玫紅’葉片硝酸還原酶活性的影響 不同處理NR活性總體上呈先上升后下降的動態變化，在7 d時達到峰值，其中N2>N1>N3>N0，隨后酶活性開始下降(表3)。施肥后各處理NR活性較不施氮處理顯著提高(P<0.05)，在一定施肥范圍內，隨施氮量的增加，施肥效果增強。施肥前，各處理NR活性與不施氮處理差異不顯著。施氮后各處理NR活性與不施氮處理差異顯著，尤其是N2處理效果最顯著。N2處理氮肥用量較高，NR活性相應也較高，且與不施氮處理差異顯著，N3處理NR活性比N2處理低。說明氮施用量達到一定水平后，再增加氮肥量已不能顯著提高‘深玫紅’葉片NR活性，而過多的氮肥則會使葉片NR活性降低。

表2 不同施氮水平處理下大麗花葉片葉綠素、可溶性蛋白、脯氨酸和丙二醛含量

2.5不同施氮水平對‘深玫紅’葉片SOD、POD和CAT活性的影響 隨著施氮水平的提高，‘深玫紅’葉片SOD、POD和CAT活性先上升后下降的變化趨勢(表3)。隨著處理時間的延長，‘深玫紅’葉片SOD和CAT活性先上升后下降，而POD活性呈降→升→降的變化趨勢。與不施氮處理相比，其他施氮水平均顯著提高了SOD、POD和CAT活性(P<0.05)，以N2處理效果最佳。這說明適宜的氮肥可使大麗花葉片的抗氧化酶SOD、POD和CAT活性增強，但氮肥過量可能降低對SOD、POD和CAT活性的增加效果。

‘深玫紅’葉片中SOD在N2處理下活性最大且與其他處理差異顯著(P<0.05)，N0和N3處理差異不顯著(P>0.05)。在各處理條件下，POD活性變化不穩定，但施氮后各處理與不施氮處理差異顯著。CAT在N2處理下活性最大，與其他各處理差異顯著，N1和N3處理條件下差異不顯著。

2.6不同施氮水平下‘深玫紅’葉片各生理生化指標的相關分析 不同施氮水平處理下，大麗花葉片各生理生化指標的相關分析結果表明(表4)，葉片葉綠素含量與可溶性蛋白含量、脯氨酸含量和NR活性均呈極顯著正相關(P<0.01)。MDA含量與可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、NR活性和SOD活性均呈極顯著負相關，與POD活性呈顯著正相關。SOD和CAT與葉綠素含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量和NR活性呈極顯著正相關。可溶性蛋白含量與脯氨酸含量和NR活性均呈極顯著正相關。NR活性與脯氨酸含量呈極顯著正相關。

表3 不同施氮水平處理下大麗花葉片NR、SOD、POD和CAT活性

表4 不同施氮水平下大麗花葉片各生理生化指標的相關

3 討論

3.1不同施氮水平對大麗花植株生長性狀的影響 莖粗和葉面積是反映植株長勢強弱的重要指標。有研究表明，在相同的磷鉀肥用量下，氮肥顯著增大了植株莖粗，因而促進了細胞的伸長，且供應充足的氮肥能使植株長勢強壯，保證植株在生長后期光合物質繼續順利運輸到塊根[2]。宋春鳳[12]認為，氮有利于葉面積的擴大，這是因為氮是葉綠素的組分，葉綠素生產的光合產物為葉的生長代謝提供了足夠的能量。本研究表明，各處理莖粗均與不施氮處理差異顯著，且在N2處理條件下，大麗花莖粗顯著增加，此時生長最為旺盛，說明不同施氮水平對莖粗影響顯著，施氮量的增加促進了莖粗的增長，增強了植株的抗倒伏能力，有利于植株健壯。各處理對葉面積大小均有促進作用，以N3處理的促進作用最明顯。表明隨氮肥施用量的增加，各處理大麗花葉面積逐漸增大。不同氮用量下，花徑不同程度的增加，花期也有所延長。有研究表明，隨著氮用量的增加，塊根質量也在增加[7]，本研究中，各處理大麗花塊根質量也均比不施氮顯著增加。N2處理大麗花葉片顏色濃綠，葉光亮度增加，植株著葉狀況良好，從而提高了觀賞價值。綜合各項指標，以N2處理對大麗花性狀影響為最優，說明適宜的氮用量能夠促進營養物質積累，提高開花品質，這與董運齋和王四清[13]研究結果一致。

3.2不同施氮水平對大麗花葉片氮素代謝的影響 氮是葉綠素的組分，葉綠素生產的光合產物為葉的生長代謝提供了足夠的能量，而且施用氮肥可以減緩葉綠素下降的速度，為后期植株生長提供光合產物。有研究表明，施氮過量，葉綠素含量會下降[14]。本研究中，隨施氮量的增加，葉綠素含量也隨之增加。7 d和28 d后各處理間差異顯著，N2>N1>N3>N0。說明大麗花不同氮用量可顯著提高葉綠素含量，且適宜的氮用量使葉綠素含量處理前期增加得快，后期衰減得慢，而不施氮肥或氮肥不足，葉片葉綠素含量在處理前期增加緩慢，后期衰減加快。其中以N2處理效果最好，不僅顯著提高各階段葉綠素含量，而且維持在較高水平，為后期較高的光合速率奠定基礎。

硝酸還原酶是氮代謝過程中的第1個酶，也是硝酸鹽同化過程中的限速酶，因而，其活性常被作為衡量植物體內氮素代謝的重要指標[15]。許多研究表明，硝酸還原酶活性能較好地反映植株的氮素營養狀況[16-18]。本研究表明，大麗花施肥后硝酸還原酶活性較不施氮處理顯著增加，且各處理間差異顯著。隨施氮量的增加，硝酸還原酶活性逐漸增強，這與李春喜等[19]、張淑艷等[20]的研究結果一致。N3處理條件下，酶活性較N2處理有所降低，這表明適度增大氮用量有利于大麗花氮代謝和氮吸收作用的加強，但施氮過量對氮代謝和氮素的吸收利用有抑制作用。相關分析表明，大麗花葉片硝酸還原酶活性與葉綠素含量呈極顯著正相關，說明適宜的施氮量，增加了葉綠素含量，增強了植株的光合作用，進而提高了硝酸還原酶活性，促進了大麗花的氮素代謝。

3.3不同施氮水平對大麗花葉片滲透調節物質的影響 丙二醛是細胞膜脂過氧化作用的最終分解產物，能降低膜的穩定性，促進膜的滲漏，其含量可以反映植物遭受逆境傷害和衰老的程度[21]。因此丙二醛含量的增加是植物細胞受損的直接原因，植株體內丙二醛積累的越多說明組織的保護能力越弱，植株衰老的就越快。本研究結果顯示，大麗花處理后期不施氮處理丙二醛含量增加迅速，而N1、N2和N3處理丙二醛含量相對降低，以N2處理葉片丙二醛含量最低。這說明氮肥缺乏或過量均會使葉片膜脂過氧化程度加劇，使大麗花較早地進入衰老狀態；適量的氮營養對膜脂過氧化有一定的抑制作用，能夠抵抗外界逆境，延緩衰老，這與廖德志等[22]的研究結果一致。

可溶性蛋白質與游離脯氨酸對細胞的滲透調節起重要作用，是最重要和有效的有機滲透調節物質。有研究表明[23]，植物在逆境或衰老過程中蛋白質的合成速度減緩，蛋白質的含量會有所下降。湯章城[24]認為脯氨酸作為重要的植物滲透調節物質在植物抗逆生理研究中日益受到重視。本研究中，不同處理可溶性蛋白含量總體上呈先上升后下降的變化趨勢。大麗花葉片中可溶性蛋白含量隨施氮量的增加而增加，但測定后期，高施氮量(N3)處理葉片中可溶性蛋白含量比N2處理有所下降，這表明適宜的氮用量提高了大麗花葉片可溶性蛋白含量，施氮過量則會降低可溶性蛋白含量，不利于植株的生長，這和王帥等[25]的研究結果相同。隨施氮量的增加脯氨酸含量呈上升趨勢，尤其是N3處理下顯著增加，此時的氮肥用量已對大麗花產生逆境脅迫，使葉片內脯氨酸含量增加來穩定大分子的生物結構，降低細胞酸性，提供合成蛋白質的碳源和氮源，解除氨毒，提供代謝能源[26]。由相關性分析可知，丙二醛含量與可溶性蛋白和脯氨酸含量均呈極顯著負相關，說明適宜的氮用量可顯著增加可溶性蛋白和脯氨酸含量，降低丙二醛積累量。

3.4不同施氮水平對大麗花抗氧化作用的影響 超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶是植物體內的3種保護酶。超氧化物歧化酶能將活性氧(O2-)轉化成O2與H2O2，而H2O2又能在過氧化氫酶、過氧化物酶等的作用下轉化成H2O和O2，維持活性氧代謝的平衡，保護膜結構，在一定程度上緩解或抵御逆境脅迫[27-28]。本研究中，施用氮肥可顯著提高超氧化物歧化酶、過氧化物酶和過氧化氫酶活性，且隨施氮量的增加，抗氧化酶活性不同程度的增加。說明合理施肥可提高3種保護酶活性，增強大麗花對逆境的抵抗能力，延緩葉片衰老，延長葉片功能期，這與周錄英等[29]在花生(Arachishypogaea)上的研究結果一致。

超氧化物歧化酶是植物處于逆境中最主要的一種抗氧化酶，是細胞內清除O2-系統中的重要酶，它對維持植物體內活性氧代謝的平衡和保護膜結構起著重要作用，能夠提高植物組織的抗氧化能力[27]。本研究表明，在不同生長階段，在N0處理條件下超氧化物歧化酶活性最低，N2處理條件下超氧化物歧化酶活性總體處于較高水平，但N3處理顯著低于N2處理，甚至低于N1處理，這些結果說明適量的氮肥激增了大麗花細胞內超氧化物歧化酶活性，增強了細胞對活性氧的清除能力，N2處理的氮用量較為適中，最有利于大麗花超氧化物歧化酶活性的增強。

過氧化氫酶和過氧化物酶都是植物細胞內起清除H2O2作用的活性酶，它們參與清除H2O2的積累來維持細胞內H2O2的正常水平，其活性是H2O2轉化的重要信號[30]。本研究中，過氧化氫酶活性先上升后下降，而過氧化物酶活性先降后升，這兩者的增減趨勢有可能反映了組織內H2O2濃度變化趨勢。這與Halevy和Mayak[31]所得結果一致。由相關分析可知，不同氮素水平下，葉片的超氧化物歧化酶和過氧化氫酶活性與可溶性蛋白含量呈極顯著正相關，與丙二醛呈顯著負相關，尤其N2處理與其他處理差異顯著。這說明合理施用氮肥(N2)可提高大麗花葉片保護酶活性，增加葉片可溶性蛋白含量，降低丙二醛積累量。

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