不同銨硝配比對芥藍傷流液組分及植株氮磷鉀積累的影響

章笑赟 祁百福 宋世威 劉厚誠 孫光聞 蘇 蔚 陳日遠

（華南農業大學園藝學院，廣東廣州 510642）

不同銨硝配比對芥藍傷流液組分及植株氮磷鉀積累的影響

章笑赟 祁百福 宋世威*劉厚誠 孫光聞 蘇 蔚 陳日遠*

（華南農業大學園藝學院，廣東廣州 510642）

采用傷流液組分分析和植物營養分析的方法，探討了不同銨硝配比（CK，0∶100；T1，10∶90；T2，25∶75；T3，50∶50）影響芥藍生長的生理機制。結果表明：與全硝態氮營養液對照相比，3個營養液增銨處理均提高了芥藍植株的生物量和傷流強度，其中營養液增銨25%（T2）處理的效果最好。T1處理芥藍植株傷流液中蛋白態氮和P的流量與CK相比顯著增加；T2處理芥藍植株傷流液中NO3--N、P、K流量均為最高；T3處理芥藍植株傷流液中NH4+-N、氨基酸態氮和蛋白態氮流量最高，而NO3--N和K流量則顯著低于CK。T1處理和T2處理顯著提高了芥藍植株N、P、K的含量和積累量；T3處理亦顯著提高了芥藍植株N、P的含量和積累量，但顯著降低了K的含量和積累量。綜合來看，營養液適量增銨（25%）處理的效果最好，可以提高芥藍根系吸收能力，促進氮代謝，增加植株對N、P、K的吸收和積累，從而促進植株生長。

銨硝配比；芥藍；傷流液；營養元素

硝態氮（NO3--N）和銨態氮（NH4+-N）作為植物吸收和利用的主要氮源，對作物的生長發育、產量和品質形成有重要的影響。對于葉菜類蔬菜來說，利用銨硝混合營養較單一的硝態氮營養能獲得更高的產量及更優的品質，并能顯著降低產品器官的硝酸鹽含量，這在萵苣（Al-Redhaiman，2001）、普通白菜（陳巍 等，2004）、菠菜（孫園園等，2009）等作物上已得到證實。目前對于蔬菜銨硝營養的研究多集中在產量和品質方面，而對其生理機制的研究較少。

植物主要通過木質部將營養從根系運輸到地上部，因此分析木質部中傷流液組分可以反映植物營養的實際狀況。這一方法在玉米（孫慶泉 等，2003）、水稻（常江 等，2004）、番茄（葛體達 等，2008）、黃瓜（尹燕東 等，2010）等作物上應用較多，而通過傷流液組分分析研究葉菜類蔬菜營養的報道較少。

芥藍（Brassica alboglabra L.H.Bailey）是我國華南地區的特產蔬菜，以菜薹為食用器官，肉質脆嫩，營養豐富，別具風味，深受廣大消費者喜愛。近年來研究還發現芥藍具有較好的抗癌保健功能，主要保健成分是硫代葡萄糖苷（Verkerk et al.，2009）。鐘麗華等（2012）已報道了不同銨硝配比對芥藍產量和品質的影響。本試驗進一步研究不同銨硝配比對芥藍傷流液組分及植株養分吸收的影響，以期揭示銨硝營養調控芥藍生長的生理機制。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在華南農業大學園藝學院蔬菜試驗基地溫室內進行，供試芥藍品種為綠寶。2013年3月26日穴盤育苗，基質為珍珠巖。芥藍苗一葉一心后，每4 d澆1次1/4 Hoagland-Snyder營養液；4月26日定植于1/2 Hoagland-Snyder全硝態氮營養液中進行預培養，水培箱長55 cm、寬35 cm、深10 cm，每箱裝營養液15 L。

1.2 試驗設計

廖國秀（2011）的研究表明，在全生育期培養的條件下，營養液增銨50%已經抑制芥藍的生長。因此本試驗在1/2劑量 Hoagland-Snyder全硝態氮營養液配方的基礎上設置4個銨硝配比（表1）：CK，0∶100；T1，10∶90；T2，25∶75；T3，50∶50。微量元素采用通用配方：B，0.5 mg·L-1；Mn，0.5 mg·L-1；Zn，0.05 mg·L-1；Cu，0.02 mg·L-1；Mo，0.01 mg·L-1；鐵源為EDTANa-Fe，濃度為50 mg·L-1。每個培養箱中加入3 g氨芐青霉素（優級純），以抑制微生物活性。預培養17 d后進行上述處理，每個水培箱定植16 株作為1個處理，每處理3次重復，隨機區組排列。營養液每小時通氣15 min，常規栽培管理。

表1 不同銨硝配比處理營養液配方 mmol·L-1

1.3 項目測定

處理5 d后取樣。傷流液的收集采用依靠植物根壓的自然收集法（Liang & Zhang，1997；Kehr et al.，2005），于天氣晴朗的上午9：00 ～ 11：00進行。具體做法：脫脂棉經1%稀鹽酸、蒸餾水、去離子水清洗，烘干后備用。將芥藍植株距根基約2 cm處用經丙酮浸泡消毒的刀片快速切斷，用脫脂棉蘸少量去離子水快速擦洗與根系連接的切口并吸干表面水分，然后用100 μL的移液槍循環往復吸取溢出的汁液于10 mL離心管中。將每個處理的16株芥藍植株的傷流液收集在一起，貯于低溫冰箱（-30 ℃）中待測。采用量筒測量傷流液體積，計算傷流強度（單位時間內單株芥藍流出的傷流液量）。

傷流液經一定比例稀釋后測定硝態氮、銨態氮、游離氨基酸態氮、可溶性蛋白態氮、磷、鉀含量。硝態氮含量的測定采用硫酸聯氨還原法（Downes， 1978）；銨態氮含量的測定采用靛酚藍比色法（趙良啟和韓廣業，1999）；游離氨基酸態氮含量的測定采用茚三酮比色法，可溶性蛋白態氮含量的測定采用考馬斯亮藍染色法（李合生，2000）；磷（P）含量的測定采用鉬酸銨比色法（高俊鳳，2006）；鉀（K）含量的測定采用火焰光度法（鮑士旦，2000）。將各組分含量與傷流強度相乘得到該組分的流量，即單位時間內單株芥藍傷流液中該組分的積累量。

將芥藍植株分為根、莖、葉（含葉柄）3部分，分別稱量干質量（120 ℃殺青15 min，然后 80 ℃烘干至恒質量）。植株各部分干樣經H2SO4-H2O2消煮后，分別測定N、P、K含量。N含量的測定采用凱氏定氮法，P含量的測定采用鉬銻抗比色法，K含量的測定采用火焰光度法（鮑士旦，2000）。

1.4 數據分析

試驗數據采用SAS 9.2軟件進行統計，方差分析采用LSD多重比較法，采用Origin 8.5軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同銨硝配比對芥藍生物量的影響

從表2可以看出，與全硝態氮營養液處理（CK）相比，3個營養液增銨處理均增加了芥藍葉（含葉柄）和根的干質量，同時增加了全株的生物量，而對莖的干質量則無顯著影響。營養液中量增銨處理（T2）芥藍葉、根和全株干質量均顯著高于CK；低量增銨處理（T1）、高量增銨處理（T3）的芥藍根干質量顯著高于CK，而葉和全株干質量則與CK差異不顯著。3個營養液增銨處理的芥藍根冠比均顯著高于CK。表明營養液增銨處理能促進芥藍生長，并提高地下部干物質的分配。

表2 不同銨硝配比對芥藍生物量的影響

2.2 不同銨硝配比對芥藍傷流強度的影響

與全硝態氮營養液處理（CK）相比，3個營養液增銨處理均可以提高芥藍植株的傷流強度（圖1），T1、T2處理和T3處理的傷流強度分別比CK高13.04%、43.48%和4.35%，其中T2處理芥藍植株的傷流強度顯著高于其他3個處理，T1處理與CK間也達到顯著差異水平。這表明營養液增銨處理可以提高芥藍根系的吸收能力，其中中量增銨的T2處理效果最好，根系吸收能力最強。

圖1 不同銨硝配比對芥藍植株傷流強度的影響

2.3 不同銨硝配比對芥藍傷流液組分的影響

從表3可以看出，不同處理芥藍植株傷流液中NO3--N占總氮的比例為70%～89%，表明氮素運輸的主要形態是芥藍植株傷流液中含量隨營養液中比例增加而降低（含量依次為358.2、324.6、274.1、216.4 mg·L-1），由于傷流強度的不同，NO3--N流量表現為T2＞T1＞CK＞T3，其中T1與CK之間差異不顯著，其余各處理間差異顯著。

CK傷流液中NH4+-N流量為8.64 μg·h-1·株-1，占總氮的4.48%，表明部分NO3--N在根部被還原為NH4+-N，并向地上部運輸。T1處理傷流液中NH4+-N的流量與CK無顯著差異，說明營養液低量增銨條件下芥藍根系幾乎不直接吸收NH4+-N。T2處理和T3處理傷流液中NH4+-N的流量顯著高于CK和T1處理，表明在銨態氮含量較高時根系可以直接吸收一定比例的NH4+-N。雖然T2處理和T3處理營養液中NH4+-N的濃度相差1倍，但兩者傷流液中NH4+-N的流量僅相差0.58 μg·h-1·株-1。

芥藍植株傷流液中氨基酸態氮、蛋白態氮的流量表現一致，均隨營養液中銨態氮比例的增加而增加。T2處理和T3處理增加效果顯著，分別是CK的2.56、2.61倍和1.88、2.37倍。

芥藍植株傷流液中4種形態N素總和表現為T2＞T1＞CK＞T3。

表3 不同銨硝配比對芥藍植株傷流液各組分流量的影響 μg·h-1·株-1

芥藍植株傷流液中K含量隨營養液中NH4+-N比例的增加而降低（含量依次為754.7、661.3、640.0、637.3 mg·L-1），由于傷流強度的不同，K流量表現為T2＞CK＞T1＞T3，其中T1處理與CK之間差異不顯著，其余各處理間差異顯著。

2.4 不同銨硝配比對芥藍植株N、P、K含量及積累量的影響

由圖2可知，各處理芥藍莖和葉中全N含量的變化趨勢與整株全N含量的變化趨勢一致，均表現為T2＞T1＞T3＞CK，各處理間差異顯著；3個營養液增銨處理芥藍根中全N含量均顯著高于CK，但不同增銨處理間無顯著差異；不同器官中全N含量表現為葉＞根＞莖。T2處理芥藍整株N積累量最高，T1處理和T3處理次之，且無顯著差異，CK最低；不同器官中N積累量大小為葉＞莖＞根。

各處理芥藍葉和整株的全P含量的變化趨勢一致，均表現為T2＞T1＞T3＞CK，各處理間差異顯著；根中全P含量表現為T2＞T1＞T3＞CK，而莖中全P含量T3處理與CK之間差異不顯著；不同器官中全P含量表現為根＞葉＞莖。芥藍整株P積累量表現為T2＞T1＞T3＞CK，各處理間差異顯著，T1、T2、T3處理分別比CK高18.65%、39.58%、15.74%；不同器官中P積累量表現為葉＞莖＞根。

圖2 不同銨硝配比對芥藍植株N、P、K含量及積累量的影響

各處理芥藍莖和整株的全K含量的變化趨勢一致，均表現為T2＞T1＞CK＞T3，各處理間差異顯著；葉中全K含量表現為T2＞CK＞T1＞T3；根中全K含量表現為T1＞CK＞T2＞T3，各處理間差異顯著；芥藍各器官中全K含量均為T3處理最低。芥藍整株K積累量表現為T2＞T1＞CK＞T3，各處理間差異顯著，與CK相比，T1處理和T2處理芥藍整株K積累量分別提高了9.60%和15.02%，而T3處理則降低了13.93%；不同器官中K積累量表現為葉＞莖＞根。

3 結論與討論

本試驗旨在從傷流液組分分析的角度探討銨硝營養調控芥藍生長的生理機制，因此選擇在菜薹快速生長時期進行短時間（5 d）處理，以保證營養液中銨硝態氮的濃度變化不會太大。試驗結果證實處理時期和處理時間的選擇是恰當的。3個營養液增銨處理均提高了芥藍的生物量，但低量增銨處理和高量增銨處理與全硝態氮營養液處理（CK）之間無顯著差異，并未出現銨中毒現象。前期研究表明，芥藍定植后一直采用營養液增銨45%～50%的處理則會產生明顯的銨毒害癥狀，顯著抑制了植株生長（廖國秀，2011；鐘麗華 等，2012）。因此，不同形態氮素處理對芥藍植株生長的影響與處理時間密切相關，較高濃度銨態氮短時間處理不會對植株造成銨毒害。

傷流液中硝態氮和銨態氮的含量是植物根系氮素吸收能力和氮代謝狀況的直接反映（王朝輝和李生秀，1996）。本試驗中，營養液增銨25%時，芥藍植株傷流液中NO3--N的流量顯著高于全硝態氮營養液處理（CK），與前人的研究結果一致（Pate，1975，1980）；當營養液增銨至50%時，由于營養液中NO3--N的含量較低，導致傷流液中NO3--N的流量顯著低于全硝態氮營養液處理（CK）。傷流液中NH4+-N主要來源于根系的直接吸收和NO3--N的還原，營養液增銨10%時，芥藍植株幾乎不直接吸收NH4+-N；營養液增銨25%時，根系可以直接吸收一定比例的NH4+-N；營養液增銨至50%時，根系吸收的量增加有限，這說明質膜上銨轉運載體的功能已達到飽和狀態；也可能是感應到外界的銨信號，銨轉運載體主動關閉，以避免過多吸收銨態氮而造成銨毒害（Ho & Tsay，2010）。植物可以直接利用NH4+-N合成氨基酸。本試驗中，芥藍植株傷流液中氨基酸態氮和蛋白態氮的流量均隨營養液中銨態氮比例的增加而增加，表明營養液增銨處理提高了芥藍植株的氮素代謝能力。

Cao和Tibbitts（1993）研究表明，銨硝混合營養可以促進作物N素吸收，提高N素利用效率。本試驗中，短時間的3個營養液增銨處理均提高了植株N素含量和積累量。從傷流液總N流量來看，營養液增銨10%和增銨25%處理促進了芥藍植株的N素吸收，而營養液增銨50%處理則降低了植株的N素吸收。較低比例的NH4+-N促進芥藍植株對K的吸收和積累，高比例的NH4+-N則會產生抑制作用。這與前人在擬南芥上的研究結果一致（Spalding et al.，1999），可能是因為NH4+-N競爭根表細胞高親和系統的K載體（李佛琳 等，2000），從而與K的吸收產生拮抗作用。因此在長期培養條件下，高量增銨處理可能會降低芥藍植株N素和K素的吸收和積累。

與全硝態氮營養液處理相比，適量增銨（25%）處理提高了芥藍根系的吸收能力，促進了氮代謝，增加了植株對N、P、K的吸收和積累，從而促進了植株生長。

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Effects of Different Ammonium and Nitrate Ratios on Chinese Kale Bleeding Sap Component and Its Plant Nitrogen，Phosphorus and Potassium Accumulation

ZHANG Xiao-yun，QI Bai-fu，SONG Shi-wei*，LIU Hou-cheng，SUN Guang-wen，SU Wei，CHEN Riyuan*

（CollegeofHorticulture，SouthChinaAgriculturalUniversity，Guangzhou510642，Guangdong，China）

In order to investigate the physiological mechanism of different NH4+/NO3-ratio（0∶100，10∶90，25∶75，50∶50）regulating the growth of Chinese kale（Brassica albograbra L．H．Bailey），exudate composition and plant nutrient were analyzed． The results showed that compared with the control（CK）treatment，the biomass and bleeding intensity were significantly improved by ammonium enhancement treatments，in which T2 treatment had the maximum value． T1 treatment increased soluble protein-N and P flux in bleeding sap significantly，compared with the control． T2 treatment had the highest flux of NO3--N，P，Kin bleeding sap． The highest flux of NH4+-N，free amino acid-N and soluble protein-N were found in T3 treatment，while each NO3--N and K flux was lower than that of the CK． Compared with CK，the concentration and accumulation of N，P and K were increased in T1 and T2 treatments，and the concentration and accumulation of K was reduced in T3 treatment． In conclusion，roots absorption capacity，nitrogen metabolism，and the uptake and accumulation of N，P，K were improved by appropriate enhancement（25%）of ammonium in nutrient solution，thereby plant growth was promoted．

NH4+/NO3

章笑赟，女，碩士研究生，專業方向：蔬菜栽培生理，E-mail：safiyazhang@163.com

*通訊作者（Corresponding authors）：陳日遠，男，教授，博士生導師，專業方向：蔬菜栽培生理及設施園藝生態生理，E-mail：rychen@ scau.edu.cn；宋世威，男，副教授，碩士生導師，專業方向：蔬菜生理與分子生物學，E-mail：swsong@scau.edu.cn

2013-10-17；接受日期：2013-12-03

高等學校博士學科點專項科研基金項目（20114404120013），現代農業產業技術體系專項（CARS-25-C-04）

-ratio；Chinese kale；Bleeding sap；Nutrient elements