養殖廢棄物生物有機肥料對藜蒿抗寒性的影響

徐蕓，張建，蔣細旺

（江漢大學生命科學學院，武漢，430056）

藜蒿（Artemisia selengensis）又名蔞蒿，為菊科蒿屬多年生宿根草本植物，主要食用器官為地上嫩莖和地下匍匐莖，味道清香、脆嫩爽口，同時也具有較高的藥用價值[1]，主要分布在湖北、江蘇等長江中下游地區[2]。

云南藜蒿是云南當地藜蒿栽培品種，由于適應性強、耐貧瘠、產量高而被大面積引種。云南藜蒿生長的最適溫度為20～25℃[2]，喜濕潤忌澇漬，要求較高的溫度和土壤濕度。生產上一般在11月中下旬氣溫降至10℃之前搭棚保溫，防霜凍傷害。武漢地區藜蒿生產以秋季露地栽培和冬季大棚覆蓋栽培為主。冬季用大、中棚塑料薄膜覆蓋，棚內可用地膜浮面覆蓋[2]，以保證在元旦、春節期間按時上市，即食用的時間集中在較寒冷的晚秋、冬季和早春，因此，提高藜蒿的抗寒性對降低生產成本、提高藜蒿的產量、品質等將具有十分重要的意義。

劉世亮等[3]研究表明，養殖廢棄物環保生物肥料不僅可以改善土壤理化性狀、提高土壤肥力效應、促進養分轉化、提高肥料利用率，還可以改善農產品品質、提高農產品產量，其作用已經在木薯[4]、豆角[5]、玉米[6]等植物上得到了證實。

此外，養殖廢棄物生物有機肥料對增強梨[7]和豇豆[8]等植物的抗逆性也有一定的作用。而關于養殖廢棄物生物有機肥料對藜蒿抗寒性影響的研究尚未見報道。為此，以藜蒿品種云南藜蒿為試材，探討施用養殖廢棄物生物有機肥料對低溫脅迫下的藜蒿葉片電導率、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量等生理指標的影響，為生產實踐中減緩低溫脅迫對藜蒿傷害、提高藜蒿的產量和品質及農業廢棄物的肥料化利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以藜蒿品種云南藜蒿為試材，材料由武漢荷香源農業發展有限公司提供。供試土壤為普通棕壤土，土壤含有機質11.24 g/kg，堿解氮58.42 mg/kg，有效磷21.22 mg/kg，速效鉀115.19 mg/kg，土壤pH值為6.22。供試肥料為養殖廢棄物生物有機肥料（N 1.17%，P2O50.44%，K2O 0.95%），由武漢江大高新農業發展有限公司提供。根據藜蒿養分需求特性，需在養殖廢棄物生物有機肥料中添加無機肥料，以滿足藜蒿生長需求，氮肥來自尿素（含N 46%），磷肥來自鈣鎂磷肥（含P2O512%），鉀肥來自硫酸鉀（含K2O 50%）。

1.2 試驗方法

本試驗采用隨機區組設計，露地栽培，試驗于2014年9～12月在江漢大學生命科學學院園藝試驗基地進行。對藜蒿進行施肥，共6個處理，①處理M1：純無機肥料（尿素 478.30 kg/hm2，鈣鎂磷肥666.70 kg/hm2，硫酸鉀 360.00 kg/hm2）；②處理 M2：3 700 kg/hm2生物有機肥料+化肥（尿素435.01 kg/hm2，鈣鎂磷肥650.42 kg/hm2，硫酸鉀324.85 kg/hm2）；③處理M3：5 600 kg/hm2生物有機肥料+化肥（尿素412.78 kg/hm2，鈣鎂磷肥642.06 kg/hm2，硫酸鉀306.80 kg/hm2）；④處理 M4：7 500 kg/hm2生物有機肥料+化肥（尿素 390.55 kg/hm2，鈣鎂磷肥 633.70 kg/hm2，硫酸鉀 288.75 kg/hm2）；⑤處理 M5：9 400 kg/hm2生物有機肥料+化肥（尿素368.32 kg/hm2，鈣鎂磷肥625.34 kg/hm2，硫酸鉀 270.70 kg/hm2）；⑥CK：空白處理。除純無機肥料外，利用無機氮（尿素）、磷（鈣鎂磷肥）、鉀（硫酸鉀）肥調節其他肥料處理，使6個處理氮素總量為220 kg/hm2，磷素總量為80 kg/hm2，鉀素含量為180 kg/hm。每個處理重復3次，每個小區面積為1 m2。藜蒿插條定植的株行距為10 cm×10 cm。各處理在種植前一周進行施肥，均作為基肥，常規栽培管理。

1.3 指標測定方法

2014年12月中旬經過連續10 d最低氣溫低于0℃（最高氣溫13℃）的寒冷時期后，剪取各小區藜蒿葉片，帶回實驗室擦洗干凈組成混合樣。本試驗膜透性的測定采用電導儀法，可溶性蛋白含量的測定采用考馬斯亮藍G-250染色法，可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法，脯氨酸含量的測定采用酸性水合茚三酮法，丙二醛（MDA）含量測定采用硫代巴比妥酸法，過氧化物酶（POD）活性的測定參照張志良等的方法稍作修改，超氧化物歧化酶（SOD）活性的測定采用NBT光還原法并略作修改[9]。

圖1 不同施肥處理對低溫脅迫下藜蒿葉片細胞膜透性的影響

圖2 不同施肥處理對低溫脅迫下藜蒿葉片可溶性蛋白含量的影響

1.4 數據分析

試驗數據用Microsoft Excel 2003軟件進行處理并繪圖，用SPSS 19.0軟件進行差異顯著性分析（Duncan's新復極差法，p=0.05），并對各指標作相關分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對低溫脅迫下云南藜蒿葉片細胞膜透性的影響

從圖1可知，在經過低溫脅迫后，與空白對照（CK）相比，各處理藜蒿葉片的電解質滲透率均顯著降低，說明施肥可以降低低溫脅迫過程中藜蒿葉片的電解質滲透率。M2～M5處理的藜蒿葉片電解質滲透率均低于M1處理，其中M4處理與M1處理的藜蒿葉片電解質滲透率相差20.6%，兩者間達到了差異顯著水平，說明生物有機肥料比無機肥料在降低電解質滲透率方面的作用更強。在M2～M4處理內，隨著生物有機肥料施用量的提高，葉片電解質滲透率也相應地下降，M4處理藜蒿葉片電解質滲透率比M2處理下降12.5%，兩者間也達到了差異顯著水平，但是M5處理藜蒿葉片電解質滲透率比M4處理上升2.2%，說明在一定用量范圍內，生物有機肥料降低電解質滲透率的作用隨施用量的增大而增強，而超過了這個用量后，藜蒿葉片電解質滲透率不再下降，反而上升。

2.2 不同施肥處理對低溫脅迫下云南藜蒿葉片滲透調節物質的影響

從圖2～4可知，經過低溫脅迫后，與對照相比，各施肥處理均在不同程度上提高了藜蒿葉片中的可溶性蛋白、可溶性糖及脯氨酸的含量，其中M5處理的可溶性糖含量是對照的2.1倍，可溶性蛋白含量是對照的2.0倍，而脯氨酸含量是對照的3.7倍，與對照相比，均達到差異顯著水平，說明施肥可以顯著提高藜蒿葉片中的可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸含量。

M2～M5處理的藜蒿葉片可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸含量均高于M1處理，其中M5處理的藜蒿葉片可溶性糖含量是M1處理的1.6倍，可溶性蛋白含量是M1處理的1.5倍，脯氨酸含量是M1處理的2.0倍，M5與M1處理間均達到差異顯著水平，說明比起無機肥料，生物有機肥料在提高經低溫脅迫后藜蒿葉片中可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸含量方面的效果更好。在M2～M5處理內，隨著生物有機肥料施用量的增高，可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸的含量也隨之提高，說明生物有機肥料施用量與藜蒿葉片中的可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸的含量存在正相關關系。

圖3 不同施肥處理對低溫脅迫下藜蒿葉片可溶性糖含量的影響

圖4 不同施肥處理對低溫脅迫下藜蒿葉片脯氨酸（Pro）含量的影響

圖5 不同施肥處理對低溫脅迫下藜蒿葉片丙二醛（MDA）含量的影響

圖6 不同施肥處理對低溫脅迫下對藜蒿葉片POD活性的影響

圖7 不同施肥處理對低溫脅迫下藜蒿葉片SOD活性的影響

2.3 不同施肥處理對低溫脅迫下云南藜蒿葉片丙二醛（MDA）含量的影響

從圖5可知，經低溫脅迫后，不同施肥處理的藜蒿葉片中的丙二醛含量均比對照顯著降低，其中M5處理的藜蒿葉片丙二醛含量僅占對照的71.0%，與對照之間達到顯著差異水平，說明施肥處理可以降低藜蒿葉片中的丙二醛含量。M2～M5處理的藜蒿葉片丙二醛含量均低于M1處理，其中，M4處理的藜蒿葉片丙二醛含量占M1處理的78.0%，兩者間達到差異顯著水平，說明生物有機肥料在降低藜蒿葉片丙二醛含量方面的作用要優于無機肥料。從M2～M4處理可以得知，藜蒿葉片丙二醛含量隨著生物有機肥料施用量的增加而提高；從M4、M5處理可以得知，藜蒿葉片丙二醛含量隨著生物有機肥料施用量的增加而降低，說明在一定用量范圍內，藜蒿葉片丙二醛含量隨著生物有機肥料施用量的增加而提高，而超過這個用量后，丙二醛含量開始降低。

2.4 不同施肥處理對低溫脅迫下云南藜蒿葉片POD、SOD活性的影響

從圖6、7可知，經施肥處理的藜蒿葉片POD及SOD活性比不施肥的顯著提高，其中M5處理的藜蒿葉片POD活性是對照的3.0倍，M4處理的藜蒿葉片SOD活性是對照的2.0倍，兩者達到差異顯著水平，說明施肥處理可顯著提高低溫脅迫下藜蒿葉片的POD及SOD活性。M2～M5處理的藜蒿葉片POD及SOD活性均高于M1處理，其中M5處理的藜蒿葉片POD活性是M1處理的2.2倍，M4處理的藜蒿葉片SOD活性是M1處理的1.6倍，反映出生物有機肥料在提高藜蒿葉片POD及SOD活性方面的性能要優于無機肥料。從M2～M5處理可以得知，藜蒿葉片POD活性隨著生物有機肥料施用量的增加而提高，兩者間存在著顯著的正相關關系。從M2～M4處理可以得知，藜蒿葉片SOD活性隨著生物有機肥施用量的增加而提高；從M4、M5處理可以得知，藜蒿葉片SOD活性隨著生物有機肥施用量的增加而降低，說明在一定用量范圍內，藜蒿葉片SOD活性隨著生物有機肥料施用量的增加而提高，而超過了這個用量后，SOD活性開始降低。

3 討論與結論

當植株受到低溫脅迫時，細胞膜的功能與結構首先受到傷害，植物細胞電解質的外滲程度可以用相對電導率來表示，從而反映植物細胞膜系統的低溫傷害程度[10]。本試驗中施肥處理的藜蒿葉片電解質滲透率均小于對照，說明施肥處理可以在低溫脅迫下保護細胞膜結構，而且生物有機肥料在維持膜結構方面的作用比無機肥料更理想。

MDA是細胞在遭受逆境脅迫時膜脂產生的過氧化物，能夠使細胞正常功能紊亂、有害活性物質積累，加重細胞膜的過氧化程度。MDA含量越高，說明植物受傷害的程度越高[11]。從本試驗結果可以得知，在低溫脅迫下，生物有機肥料和無機肥料均可以在一定程度上減輕藜蒿葉片細胞膜受MDA的毒害作用，從而保證藜蒿在低溫下正常生長，而且生物有機肥料抵抗MDA毒害的效果優于無機肥料。這可能是因為生物有機肥料中的養分均衡且全面，可促進藜蒿植株發育，促進植株機體營養物質積累較多，使細胞在受到MDA毒害時有較強的自我恢復能力，最終表現出受傷害程度較低。

可溶性蛋白是植物組織內的保護物質，一方面可降低組織或細胞的冰點溫度，另一方面還可使細胞的水合度增大，保水能力增強，避免原生質在低溫下的脫水傷害。可溶性糖作為滲透調節物質，可提高細胞液的濃度、降低細胞質的冰點，從而降低低溫對細胞的損傷[12]。在低溫脅迫下，淀粉水解酶的活性被激發出來，淀粉水解速度加快，可溶性的含量增高，細胞液的濃度也隨之升高，冰點下降，同時也保護脫水的蛋白質。因此，可溶性糖與抗寒性之間也同樣具有正相關關系，可溶性糖對低溫脅迫下的植株具有很好的保護作用。

脯氨酸是細胞內的重要調節物質，主要有溶解度高、在細胞內積累無毒性、水溶液水勢較高等特點，因此，脯氨酸含量的升高可以降低低溫對植物的傷害程度[13]。本試驗中，經過施肥處理的藜蒿葉片中的脯氨酸含量顯著高于對照，并且經生物有機肥料處理的藜蒿葉片脯氨酸含量均比經無機肥料處理的高，說明生物有機肥料更加有利于藜蒿在低溫脅迫下產生脯氨酸來抵御低溫逆境的影響。

超氧化物歧化酶（SOD）在活性氧清除系統中發揮著極為重要的作用，是植物體內活性氧自由基清除系統的第1道防線，它可以發生歧化反應生成O2和H2O2，SOD活性的高低是判斷植物抗性的主要指標。過氧化物酶（POD）在植物體內的主要作用是清除H2O2，并將其分解為O2和H2O，有效地保護細胞免受損傷[14]。從本試驗得知，與無機肥料相比，施用生物有機肥料更能增強藜蒿葉片中的POD和SOD活性，減輕植株體內的氧化作用，平衡植株體內活性氧代謝。這可能是因為生物有機肥料中富含的大量生物活性成分被植株利用之后，使得植株的光合作用增強，植株發育健壯，植株體內的多種酶活性被激發，從而集中表現為植株體內POD和SOD的活性的增強。

因此，本研究結果表明，養殖廢棄物生物有機肥料可以顯著提高藜蒿抗寒性，但植物抗寒性是受多種因素控制的綜合性狀[15]，因此，單項生理指標無法全面反映出藜蒿的抗寒性。如何通過多項指標來評價藜蒿抗寒性以及如何使用生物有機肥料來提高藜蒿的產量、質量還有待進一步研究。

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