磷營養對克新1號和夏波蒂品種馬鈴薯的抗旱性效果對比分析

周峰，張忠民

1.集寧師范學院生物系，內蒙古烏蘭察布012000

2.濟寧學院，山東濟寧273155

磷營養對克新1號和夏波蒂品種馬鈴薯的抗旱性效果對比分析

周峰1，張忠民2

1.集寧師范學院生物系，內蒙古烏蘭察布012000

2.濟寧學院，山東濟寧273155

提高植物的抗旱性一直是農業科學中研究較為熱門的課題，本文通過對馬鈴薯作為研究對象，選取克新1號和夏波蒂兩個較為典型的品種，通過施加不同濃度的磷肥來研究磷營養對克新1號和夏波蒂馬鈴薯的抗旱性效果。結果表明，磷肥可以顯著提高兩個品種馬鈴薯的抗旱性能，但是需要在一定的適宜濃度范圍內。并且，磷肥對于提高兩個品種馬鈴薯葉片中葉綠素的含量，并無顯著效用。

磷營養；馬鈴薯；抗旱性；克新1號和夏波蒂

磷肥是一種重要的有機肥料，被直接用到農作物的施肥中。在農作物的生長中，磷是其所必需的營養元素之一。ATP（Adenosine-Triphosphate）中文名為腺嘌呤核苷三磷酸，是人體和動植物維持生命活動所合成能量必需的物質。磷素的重要性在于，腺嘌呤核苷三磷酸、膜脂、核苷酸等一系列能量物質，都需要磷素直接或者間接參與其中，由此可見磷營養對農作物健康生長的重要性。在國內，已有相關學者對磷營養對農作物的影響做出一些研究，發現磷素對不同農作物的促進部位不盡相同。例如，玉米要健康生長必要在整個植株中保持一定的含水量，磷素恰好能通過阻止丙二醛的過度累積，同時提高玉米葉片中過氧化物酶（Peroxidase）和超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase）的活性，進而將玉米葉片中的含水量維持在一個較高的水平。而對小麥來講，磷素通常是強壯根系部位，使其能更好的吸收土壤中的養分。有些學者通過對馬鈴薯試驗分析，得出缺乏磷素可以顯著增強馬鈴薯的抗旱能力。但是通過反向增加磷素，對馬玲蘇的抗旱性效果是促進還是抑制，至今還鮮有研究。

因此，本文通過選取克新1號和夏波蒂兩個品種的馬鈴薯，通過兩組馬鈴薯對比實驗分析，以施加的磷素為變量，來探尋磷營養對馬鈴薯生長活力、根系強壯程度、超氧化物歧化酶活性等各種影響指標，來評判磷營養對克新1號和夏波蒂品種馬鈴薯抗旱效果。

1 選取材料與研究方法

1.1 實驗材料

克新1號成熟較晚，大約為110 d，抗旱性較強。夏波蒂馬鈴薯成熟期為95 d，相比克新1號為中熟品種，且明顯不耐旱。研究所選取的試管苗由山東省農業科學院作物研究所提供。盛裝馬鈴薯所用到容器為聚丙乙烯桶，規格為高0.2 m，半徑為0.13 m。容器中所采用土壤特性為沙質土壤，所富含的主要營養元素為氮、磷、鉀土壤為沙壤土，以不同的形式存在于土壤中，分別是堿解氮31.57 mg·kg-1，速效磷9.48 mg·kg-1，速效鉀90.12 mg·kg-1。總富含的有機質為12.35 g·kg-1。

1.2 研究方法

對比試驗是較為廣泛采用的方法，在工農業生產中被廣泛使用。本文通過對比試驗方法將施加磷素量分為五個水平，分別為0、1.8、3.6、5.2、7.0（g·盆-1），克新1號和夏波蒂每個品種共分為5組，共10組。為了使研究更接近現實情況，每組采用8盆，整個試驗共80盆。將從山東省農業科學院作物研究所提供的PVC小桶中的馬鈴薯試管苗移栽到盆栽中，每盆移栽4株，成活以后留苗2株。隨后對10組馬鈴薯分為A、B、C、D、E五大組，A組為對照組，即施加磷肥量為0。隨后每大組根據品種不同又分為兩小組，分別為A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2、E1、E2。對每大組施加相同的磷量。每個盆中的土壤成分是相同的，其中風干后土壤凈重為9.8 kg，碳酰胺（Carbamide）9.5 g，硫酸鉀為5.2 g。也就是說關于施加磷素量的五個變量分別作用于克新4號和夏波蒂兩個品種。為了防止外界因素對本實驗造成的干擾，10盆馬鈴薯全部用防蟲網遮蓋，同時保證自然光能夠正常照射。雨水情況下，用塑料布進行遮擋，雨水過后將塑料布去掉。本實驗所施加的磷肥成為主要為過磷酸鈣、尿素和硫酸鉀，其中含磷量為15%，含氮47%，含鉀58%。移栽日期為2009年7月1日，成活后留苗日期為2009年7月18日，7月30號開始對10組樣本施加干旱環境，8月15號上午10時對所有樣本進行采樣分析。

表1 磷營養對馬鈴薯生長狀況的影響Table 1 Effects of phosphorus nutrition on growth status of potato

1.3 實驗指標的測定

測定實驗指標時同樣要排除外界環境的干擾，為此，選取每盆長勢良好的馬鈴薯葉片、根系、莖部置于液氮的環境中儲存。測定實驗時將馬鈴薯葉片從液氮中抽出，放置儀器中攪拌均勻。同時將根部和莖部從液氮取出后高溫烘干，然后冷卻至常溫后稱取重量。

在測定馬鈴薯中各含量指標時采用一定的指標量化方法。根系活力值用四氮唑比色法測定，超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase）通過測定超氧化物歧化酶活性，丙二醛含量則是用硫代巴比妥酸法進行測定，茚三酮比色法用來測定含有自由氨基的化合物，在本實驗中用于測量脯氨酸含量。

SPAD-502葉綠素儀可以較為精確的顯示葉片的“綠色程度”，從而可以了解植物生長過程中的施加氮肥含量，在這里用來測量馬鈴薯葉片的葉綠色含量。為了使結果趨于精準，每片葉片測量四次，取平均值。

本實驗測定數據的結果可以理解為：地上莖干重與葉片干重的比值等于莖葉比；地下部與地上部的比值等于地下莖干重與根干重的和與地上莖干重與葉片干重的和的比值。

2 結果與分析

2.1 磷營養對克新1號和夏波蒂品種馬鈴薯根冠比與根系活力的影響

從表1得到的數據可以看出，施加磷肥后的兩個品種的馬鈴薯相對未施加磷肥的對照組，根冠比，地下部/地上部與莖葉比含量都較高，分別高出14.38%、17.41%、28.12%和16.09%，這說明磷營養對于干旱條件下的兩個品種的馬鈴薯通過增強根系活力，促進吸收養分，使得地上部分與地下部分同時生長，具有很強的抗旱性效果。而在施加同等磷肥的情況下，克新1號的根冠比明顯高于夏波蒂。這也與實驗剛開始時候介紹的克新1號抗旱性能強能力相符。

在圖1所示中，可以很明顯的看出磷肥含量不同對干旱環境下兩個品種馬鈴薯根系活力的影響。隨著磷肥含量的增高，克新1號的根系活力呈現逐漸增加的趨勢，而夏波蒂則是先增加后降低。這種結果表明對于克新1號來說，磷肥是可以一直促進其抗旱性，對于夏波蒂，磷肥施加需適量，有一個適宜值，過了這個合適值，磷肥就會抑制夏波蒂的抗旱性。

2.2 磷營養對克新1號和夏波蒂品種馬鈴薯葉片SOD酶活性和MDA含量的影響

磷肥對于馬鈴薯葉片SOD酶活性的影響見諸于圖2，對于克新1號，磷營養的抗旱性效果在3.6 g·盆-1時達到峰值，隨后就逐漸降低。證明磷營養對于克新4號SOD酶活性存在一個最適宜的范圍。對于夏波蒂，3.6 g·盆-1時夏波蒂SOD酶活性增加，而到5.2 g·盆-1時SOD酶活性反而下降，到7.0 g·盆-1時又重新升高。這意味著在低水平磷營養下，夏波蒂SOD酶活性抗旱效果不明顯，在高濃度誘導時，SOD酶活性會出現進一步提高的現象。

圖1 磷營養對馬鈴薯根系活力的影響Fig.1 Effects of phosphorus nutrition on potato root activity

圖2 磷營養對馬鈴薯葉片SOD活性的影響Fig.2 Effects of phosphorus nutrition on potato SOD activity

磷肥對MDA含量的影響如圖3所示，兩個品種隨著磷肥含量濃度的逐漸升高，都呈現先增加后降低的趨勢，只不過數值的變化各不相同。

2.3 磷營養對克新1號和夏波蒂品種馬鈴薯脯氨酸的影響

磷營養對兩個品種的脯氨酸的影響在圖4中所示，圖4中可以很明顯的看出，克新1號和夏波蒂隨著土壤中磷營養濃度的增加脯氨酸含量逐漸升高，而在磷營養在5.2 g·盆-1時候達到一個闕值，其后脯氨酸含量明顯降低，這種現象說明磷含量對提高兩個品種馬鈴薯脯氨酸的脯氨酸含量有一定的范圍界定，超過這個范圍，正效應就會變成負效應。

2.4 磷營養對克新1號和夏波蒂品種馬鈴薯葉綠色含量的影響

圖5所示的數據中，可以看到無論是在何種條件的濃度下，克新1號中的葉綠素含量值均高于夏波蒂品種，而且對于兩個品種單獨來說，不同濃度的磷肥濃度對于每個品種的葉片葉綠色含量水平影響不大。表明磷肥作用于馬鈴薯葉片葉綠素的效果是有的，但是效應不是很明顯。

圖3 磷營養對馬鈴薯根葉片MDA含量的影響Fig.3 Effects of phosphorus nutrition on potato MDA content

圖4 磷營養對馬鈴薯葉脯氨酸的影響Fig.4 Effects of phosphorus nutrition on proline content in potato leaves

圖5 磷營養對馬鈴薯葉片葉綠素含量的影響Fig.5 Effects of phosphorus nutrition on potato chlorophyll content

3 討論與結論

目前國內已有學者進行的相關研究表明，磷營養提高農作物的抗旱性主要是作用于農作物的根系部分，通過增強根系增長的活力，促使根系能夠在土壤中汲取更多養分，從而使得農作物能夠對水分和營養物質充分的吸收利用。本文通過對馬鈴薯的研究發現，磷營養在提高馬鈴薯的抗旱性方面，不僅能夠維持根系活力，而且能夠提高馬鈴薯的根部與冠部的比值、地上部與地下部的比值，以及莖部與葉部的比值，從而增強馬鈴薯的抗旱性能。

不同的化合物具有不同的作用機制。過氧化物酶是一類氧化還原酶，普遍存在植物當中，它的作用機制在于能夠減緩細胞被過度氧化老去，而所受到的傷害。丙二醛作則是細胞被過度氧化所得到的產物，植物中含丙二醛的多少可以直接反映到細胞被過度氧化的程度，進而可以推斷植物中的細胞活性。有學者通過研究發現，在抗旱性強的農作物品種中，丙二醛的含量相對抗旱性弱的農作物，丙二醛的含量較低，這也進一步證實了抗旱性強的品種中農作物品種中細胞被過度氧化的程度要低于抗旱性弱的品種。同時對小米和玉米的研究發現，根系活力，脯氨酸的含量值，以及細胞膜透性的變化，都可以作為研究抗旱性的因素，而磷營養恰恰就是通過作用于這些部位來提高農作物的抗旱性能。本文所做的研究進一步證實，對于兩個品種的馬鈴薯來說，雖然磷營養作用的效果略有差別，但是磷素都是通過作用于馬鈴薯的根系活力，根冠、莖葉等這些方面來提升抗旱性的。在干旱條件下，磷素能夠迅速的激活馬鈴薯的根系活力，增加脯氨酸含量的同時降低丙二醛的含量，并最終提高馬鈴薯的抗旱性能。但是本研究也同時表明，磷肥的正效應作用機制是有一定范圍的的，超過這個范圍，正效應就會變成負效應，從而會抑制馬鈴薯的抗旱性能。

在葉綠色的測定中，通過不同的磷肥含量可以看出，土壤中磷肥濃度的變化對馬鈴薯葉片葉綠素含量并沒有明顯影響，兩個品種亦是如此，夏波蒂品種隨著磷素含量的增加葉綠素含量呈現增加的趨勢，而克新1號則是呈現了不規律的變化。

總體來說，克新1號的抗旱性能要優于夏波蒂品種，磷營養能顯著提高克新1號和夏波蒂品種馬鈴薯的抗旱性能。而對于馬鈴薯的不同部位與相對指標含量，作用機制略有不同。對于不同品種的馬鈴薯，土壤中磷營養的含量需要維持在一定的濃度范圍，這樣才能顯著提高其抗旱性，否則，便會適得其反。

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Comparison and Analysis on Effect of Phosphorus Nutrition on Drought-resistance of Potatoes of the Kexin 1 and Shepody

ZHOU Feng1，ZHANG Zhong-min2
1.Department of Biology，Jining Teachers College，Wulanqab 012000，China
2.Jining University，Jining 273155，China

Increasing drought resistance of the plant has been more popular in agricultural scientific research subject，this article used potatoes as the research object，and selected Kexin 1 and Shepody two more typical varieties，by applying different concentrations of phosphate fertilizer to study the effect of phosphorus nutrition on drought resistance of two kinds of the Kexin 1 and Shepody.The results showed that phosphate fertilizer can significantly improve the drought resistance performance of two varieties of potatoes，but it need in a certain concentration range.And phosphate fertilizer can improve the two varieties of potatoes chlorophyll content in leaves，has no significant effect.

Phosphorus nutrition；potato；drought resistance；Kexin 1 and Shepody

Q945.78

A

1000-2324（2015）01-0043-04

2012-12-23

2013-02-20

周峰（1976-），女，內蒙古集寧人，講師，碩士，研究方向：植物生理與作物栽培研究.