鉀肥不同用量對大蒜干重及保護酶活性的影響

陸信娟，楊 峰，樊繼德

（江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學研究所，江蘇 徐州 221121）

鉀肥不同用量對大蒜干重及保護酶活性的影響

陸信娟，楊 峰，樊繼德

（江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學研究所，江蘇 徐州 221121）

以“徐蒜917”為材料，采用鉀肥基施的方式，研究了不同鉀肥施用量對大蒜干重及保護酶活性的影響。結(jié)果表明，鱗莖膨大期與鱗莖采收前大蒜植株干重隨著鉀肥施用量的增加呈先增后降的趨勢；K2O施用量262.5 kg/hm2時大蒜干重達到最高且與對照差異顯著。增施鉀肥處理組苗期葉片保護酶活性與對照無顯著差異。大蒜返青期與鱗莖膨大期，增施鉀肥處理組葉片SOD活性保持在較高且相對較穩(wěn)定的水平；大蒜返青后至鱗莖采收前，大蒜葉片POD、CAT活性隨著鉀肥施用量的增加呈先增后降的趨勢，且以K2O施用量262.5 kg/hm2處理組POD、CAT活性最高。試驗結(jié)果說明，施用K2O 262.5 kg/hm2有利于大蒜植株干物質(zhì)的積累，提高大蒜生長中后期葉片保護酶活性，增強植株抗逆性。

大蒜；施鉀量；干重；保護酶活性

鉀是作物生長必須的營養(yǎng)元素之一。鉀離子在作物體內(nèi)常作為酶的輔酶或活化劑，參與作物體內(nèi)多種代謝過程，具有不可或缺的作用。供鉀量的高低直接影響作物對外界不良環(huán)境的抗逆能力，供鉀充足可提高玉米幼苗的耐鹽性[1]，大豆的抗旱能力[2]及菜薹的抗病力[3]。作物對外界不良環(huán)境抗逆能力的高低與保護酶活性具有緊密的聯(lián)系。逆境條件下作物體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧可通過保護酶系統(tǒng)如超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）及過氧化氫酶（CAT）等清除，從而減輕逆境對作物造成的傷害，維持作物正常生長。大蒜作為需鉀量較多的作物，對鉀的吸收量僅次于氮，全生育期氮鉀吸收比例為1∶0.71[4]，但是大蒜生產(chǎn)上仍以氮肥為主，很少施用鉀肥或不施鉀肥。連年種植后土壤供鉀量顯著降低，供鉀不足導致大蒜生長與產(chǎn)量受限。增施鉀肥后可明顯提高大蒜的產(chǎn)量與鱗莖的品質(zhì)[5-6]，但是對于大蒜生育期保護酶活性的變化鮮有研究。筆者通過鉀肥基施的方式，研究不同施鉀水平對大蒜葉片保護酶（SOD、POD、CAT）活性及大蒜干重的影響，為合理施用鉀肥提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

以江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學研究所選育的大蒜新品種徐蒜917為材料。供試三元復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O= 15%∶15%∶15%）由湖北新洋豐肥業(yè)股份有限公司生產(chǎn)；尿素（N = 46%）由山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)；硫酸鉀（K2O = 50%）由湘臺合資青上化工（株洲）有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗設(shè)計與方法

試驗設(shè)在江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學研究所蔬菜試驗基地，土壤基本理化性狀如下：pH值6.28，有機質(zhì)17.91 g/kg，全氮0.68 g/kg，速效磷34.66 mg/kg，速效鉀95.13 mg/kg。整地時將750 kg/hm2的三元復(fù)合肥及300 kg/hm2尿素以基肥的形式施入，CK三元為復(fù)合肥中K2O含量，其余鉀肥水平以基肥的形式通過增施硫酸鉀進行設(shè)置，即7個施鉀（K2O）水平112.5，150，187.5，225，262.5，300和337.5 kg/hm2，分別用CK，T1，T2，T3，T4，T5，T6來表示。

2014年10月1日定植，試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，株行距12 cm×20 cm，小區(qū)面積10 m2（2 m×5 m），每小區(qū)播種株數(shù)為442株。其他常規(guī)管理。于大蒜苗期（11月11日）、返青期（3月11日）、鱗莖膨大期（4月25日）、鱗莖采收前（5月13日），進行大蒜干重與葉片酶活取樣調(diào)查。

干重（g）：每小區(qū)取代表性植株5株，將大蒜植株包括近地表20 cm土層主要根系取出，105℃殺青10 min，降至80℃將樣品烘干至恒重后用1/100 電子天平稱重。

葉片保護酶SOD、POD、CAT活性測定參照高俊鳳[7]進行測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用DPS7.0與Excel進行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鉀肥水平對大蒜干重的影響

返大蒜干重隨著大蒜生育進程的推進呈不斷增加趨勢（圖1）。苗期至返青期大蒜干重變幅不大，返青期過后干重大幅升高。不同鉀肥水平對苗期與返青期干重影響較小；鱗莖膨大期與鱗莖采收前隨鉀肥施用量的增加大蒜干重呈先增后降的趨勢，T4處理大蒜干重達最大值（25.356 g/株和40.102 g/株）且與對照差異顯著（P＜0.05）（表1）。前人研究發(fā)現(xiàn)大蒜施鉀后植株干重明顯比不施鉀增加[8]；番茄幼苗干重隨鉀肥水平的提高呈先升高后降低的趨勢[9]，與試驗研究基本一致，同時試驗結(jié)果進一步說明，基施鉀肥對大蒜干重的促進作用主要于大蒜生長后期，以K2O 262.5 kg/hm2效果最佳。

2.2 不同鉀肥水平對大蒜抗氧化酶活性的影響

圖1 不同鉀肥水平對大蒜干重的影響

2.2.1 不同鉀肥水平對大蒜葉片SOD活性的影響SOD是植物體內(nèi)重要的保護酶之一，隨著外界環(huán)境的變化，SOD值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。在試驗中，大蒜SOD值總體趨勢呈先升后降（圖2），苗期至返青期SOD值上升較快，返青期至鱗莖膨大期僅T3（K2O 262.5 kg/hm2）與T4（K2O 300 kg/hm2）的SOD值仍處于上升趨勢，T4的SOD值上升趨勢更加明顯，鱗莖膨大期T4處理SOD值最大（942.78 U/g）。隨著鱗莖進一步膨大，植株逐漸衰老，葉片SOD值隨之下降，鱗莖采收前SOD值低于苗期。陳鳳真[10]研究發(fā)現(xiàn)，黃瓜施用鉀肥后，在生長前期，SOD值升高，到達峰值后持續(xù)下降。此研究結(jié)果與試驗相一致。鉀肥施用量的增加，對苗期葉片SOD值影響不顯著，返青期SOD值升高，此時對照SOD值較高，但是隨著生育進程的進一步推進，對照SOD值于鱗莖膨大期極速下降甚至降至最低。而其余處理SOD值從返青期至鱗莖膨大期變化趨勢相對較緩和。表明合理增施鉀肥可促使SOD值在大蒜快速生長期保持穩(wěn)定且相對較高的水平，維持大蒜穩(wěn)定的抗逆水平，保證大蒜生長健壯。

圖2 不同鉀肥水平對大蒜葉片SOD活性的影響

2.2.2 不同鉀肥水平對大蒜葉片POD活性的影響苗期不同鉀肥水平對大蒜葉片POD活性影響較小，返青期POD活性達到峰值，其中T4與T5的POD活性相對較高（圖3），鱗莖膨大期POD活性下降。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示（表1），苗期各處理間POD活性差異不顯著，返青期隨鉀肥施用量的增加POD活性呈上升趨勢，K2O施用量大于225 kg/hm2時，POD活性顯著高于對照（P＜0.05），于T4處理（K2O 262.5 kg/hm2）達最大值。鱗莖膨大期POD活性開始下降，但是增施鉀肥對POD活性影響更為明顯，施肥量150～300 kg/hm2之間，其POD活性都顯著高于對照，T4處理（K2O 262.5 kg/hm2）POD活性最高，且T4與其余各處理間POD活性差異顯著。鱗莖采收前POD活性變化趨勢與鱗莖膨大期一致。段榕琦等[11]認為高鉀處理小麥葉片POD活性高于低鉀處理，因此高濃度鉀離子培養(yǎng)的小麥具有更強的抗病性；施鉀有利于番茄葉片過氧化物酶（POD）活性的提高[9]，黃瓜根系POD與菜心葉片POD活性都隨著鉀肥施用量的增加呈先上升后下降的變化趨勢[10,12]。以上研究與試驗結(jié)果相一致。鉀肥處理對于大蒜葉片的影響由返青期開始，在大蒜生長發(fā)育的中后期影響較為明顯。適宜的鉀肥施用量可促使葉片POD活性維持在較高的水平，增強大蒜植株對外界不利環(huán)境的抗逆性。

圖3 不同鉀肥水平對大蒜葉片POD活性的影響

2.2.3 不同鉀肥水平對大蒜葉片CAT活性的影響CAT活性變化趨勢與POD相似（圖4）。大蒜生育期葉片CAT活性表現(xiàn)為先升后降。表1數(shù)據(jù)表明，苗期CAT活性于處理間無明顯差異，返青期、鱗莖膨大期與鱗莖采收前T4處理（K2O 262.5 kg/hm2）的CAT活性都顯著高于對照（P＜0.05），而其余增施鉀肥的處理CAT活性增幅與對照相比不顯著。說明大蒜栽培過程中只有在最適鉀肥條件下，CAT活性才能顯著得到提高。CAT活性隨鉀肥水平的提高呈先升后降的變化趨勢與前人研究相一致[10,12]。

圖4 不同鉀肥水平對大蒜葉片CAT活性的影響

表1 不同鉀肥水平對大蒜干重、葉片SOD、POD、CAT活性的影響

3 討 論

增施鉀肥能夠促進大蒜鱗莖膨大期與鱗莖采收前植株干重。大蒜由返青期后即進入快速生長期，此時期積累的生物量占大蒜生育期的絕大多數(shù)。合理增施鉀肥可顯著提高大蒜生長后期植株干重，為大蒜高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。前人研究發(fā)現(xiàn)，適宜的鉀水平有利于增加番茄幼苗與西瓜幼苗的干重，同時隨著鉀水平的提高，幼苗干重都表現(xiàn)為先升后降的趨勢[9,13]，以上研究結(jié)果與試驗結(jié)果相一致，K2O施用量在112.5～262.5 kg/hm2內(nèi)，大蒜鱗莖膨大期與鱗莖采收前植株干重隨鉀肥用量的增加呈增加趨勢，超過此范圍大蒜植株干重反而呈下降趨勢，造成此現(xiàn)象主要原因可能是因為過量的鉀離子擾亂了離子（特別是鈣離子與鎂離子）間的平衡，影響其他礦物質(zhì)的吸收[14]降低鉀肥的施用效果。

SOD、POD和CAT是植物體內(nèi)重要的保護酶，可一定程度上消除活性氧和過氧化物對植物造成的不利影響，維持細胞膜的穩(wěn)定性[15]，為植物保護酶系統(tǒng)。鉀離子在細胞中常作為酶的活化劑，是細胞中許多生理功能的調(diào)節(jié)者。缺鉀顯著降低番茄體內(nèi)SOD、POD、CAT 酶活性[16]，適量增施鉀肥提高了干旱脅迫下大豆、夏玉米保護酶活性與鹽脅迫下玉米葉片與根的保護酶活性，從而提高大豆、夏玉米的抗旱能力與玉米的耐鹽能力[1,2,17]。試驗結(jié)果表明大蒜苗期SOD、POD、CAT活性受鉀肥施用量影響較小，至返青期后不同鉀肥水平處理間酶活出現(xiàn)差異。處理間SOD活性的差異主要集中在大蒜返青期至鱗莖膨大期，POD與CAT活性差異存在于返青期至鱗莖采收前，與對照相比，增施鉀肥處理組SOD活性在大蒜返青期與鱗莖膨大期保持相對穩(wěn)定且較高的水平，而返青期至鱗莖采收前POD與CAT活性都表現(xiàn)為隨鉀肥施用量的增加呈先增后降的趨勢，且K2O施用量達262.5 kg/hm2時，POD與CAT活性達峰值。胡瑋等[16]研究發(fā)現(xiàn)，在一定鉀濃度范圍內(nèi)（0～8.0 mmol/L），番茄體內(nèi)的SOD、POD、CAT 活性隨著鉀濃度的增加而顯著增加，K過量則降低番茄體內(nèi)的SOD、POD、CAT 活性；菜心葉片POD和 CAT 活性也隨著鉀肥水平的提高而明顯提高[12]，以上研究結(jié)果與試驗結(jié)果基本一致，說明合理增施鉀肥可保持大蒜體內(nèi)穩(wěn)定且較高的SOD活性水平，提高POD、CAT的活性。通過對大蒜干重與保護酶活性變化分析顯示，K2O施用量達262.5 kg/hm2時，可明顯促進大蒜生物量的積累、提高大蒜保護酶活性，促進大蒜旺盛生長，延緩植株衰老，增強抗性，為大蒜穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

[1] 王玉鳳，薛盈文，楊克軍，等. 鉀對NaCl脅迫下玉米幼苗保護酶活性等生理特性的影響[J]. 黑龍江八一農(nóng)墾大學學報，2010，22（4）：19-22.

[2] 劉 穎，張明怡，韓 光，等. 干旱脅迫下鉀對大豆葉片保護酶活性及產(chǎn)量的影響[J].大豆科學，2011，30（2）：341-343，346.

[3] 郭巨先，劉玉濤，楊 暹. 鉀營養(yǎng)對接種炭疽病菜薹（菜心）細胞保護酶系統(tǒng)的影響[J]. 中國農(nóng)學通報，2014，30（22）：258-262.

[4] 張 翔，朱洪勛. 大蒜氮磷鉀營養(yǎng)吸收規(guī)律與平衡施肥研究[J]. 土壤肥料，1998，（2）：10-13.

[5] 朱建忠，吳 震，徐 蘭，等. 鉀肥施用量對嘉定白蒜植株生長和蒜頭產(chǎn)量及商品性的影響[J]. 上海農(nóng)業(yè)科學，2005，21（3）：29-31.

[6] 梅四衛(wèi)，賈云超，宋巧玲，等. 鉀肥施用量對中牟大白蒜產(chǎn)量及品質(zhì)影響[J]. 基因組學與應(yīng)用生物學，2010，29（1）：115-119.

[7] 高俊鳳. 植物生理學試驗技術(shù)[M]. 西安：世界圖書出版社，2000.

[8] 姜麗娜，詹長庚，符建榮，等. 鉀硫?qū)Υ笏忸^優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的效應(yīng)及相互關(guān)系初探[J]. 土壤肥料，1997，（1）：28-31.

[9] 王 千，依艷麗，張淑香. 不同鉀肥對番茄幼苗酚類物質(zhì)代謝作用的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報，2012，18（3）：706-716.

[10] 陳鳳真. 鉀對黃瓜根系保護酶和光合特性的影響[J]. 西北農(nóng)林科技大學學報（自然科學版），2015，43（7）：127-132.

[11] 段榕琦，張祖新，楊淑華，等. 鉀對小麥葉片感染葉銹病的減輕作用及對幾種酶活性的影響[J]. 南開大學學報（自然科學版），2000，33（3）：89-92.

[12] 黃旺平，康云艷，楊 暹，等. 鉀肥類型對菜心（菜薹）生長、細胞保護酶和內(nèi)源激素的影響[J]. 熱帶亞熱帶植物學報，2015，23（5）：553-558.

[13] 潘艷花，馬忠明，呂曉東，等. 不同供鉀水平對西瓜幼苗生長和根系形態(tài)的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2012，20（5）：536-541.

[14] 陳 昆，劉世琦，張自坤，等. 鉀素對水培大蒜生理和品質(zhì)的影響[J].園藝學報，2011，38（3）：556-562.

[15] Ashraf M. Biotechnological approach of improving plant salt tolerance using antioxidants as markers [J]. Biotechnology Advances，2009，27（1）：84-93.

[16] 胡 瑋，李京召，張淑香. 鉀對不同番茄線蟲抗性品種生理指標的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2011，19（1）：98-102.

[17] 張立新，李生秀. 氮、鉀、甜菜堿對水分脅迫下夏玉米葉片膜脂過氧化和保護酶活性的影響[J]. 作物學報，2007，33（3）：482-490.

（責任編輯：肖彥資）

EffectsofDifferentApplicationAmountsofPotassiumFertilizeronDryWeightandActivityofProtectiveEnzymesinGarlic

LU Xin-juan，YANG Feng，F(xiàn)AN Ji-de
（Xuzhou Institute of Agricultural Sciences in Jiangsu Xuhuai Area, Xuzhou 221121, PRC）

The experiment was executed to study the effects of base application with potassium (K) fertilizers amount on dry weight and activity of protective enzymes in garlic (XuSuan 917). The results showed, the dry weight of garlic increased firstly and then decreased with the increase of K fertilizer application rates at the stage of bulb inflating and the stage of before harvest which reached highest when K fertilizer application (K2O) was 262.5kg/hm2. There were no significant differences in activity of protective enzymes at seedling stage of garlic between different potassium (K) application rates. Under the treatment of increase K fertilizer application rates, The activities of super oxidedismutase (SOD) in garlic leaves maintained a high and relative stable levels during the reviving stage to bulb inflating stage. With the K fertilizer application rates increasing, the activities of peroxidase (POD) and catlase (CAT) in garlic leaves increased firstly and then decreased during the reviving stage to the stage of before harvest. The activities of peroxidase (POD) and catlase (CAT) in garlic leaves were maintained highest when K fertilizer application (K2O) was 262.5 kg/hm2after reviving stage of garlic. The results indicated that base application with potassium (K) fertilizers of K2O 262.5kg/hm2in garlic was beneficial to dry matter accumulation and increase the activity of pr otective enzymes during the middle and later growing stage of garlic. The stress resistance of garlic would be enhanced by improving the activity of protective enzymes.

garlic(Allium sativum L.); potassium amount; dry weight; activity of protective enzyme

S633.4

A

1006-060X（2017）05-0032-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.005.010

2017-03-29

江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新（CX〔15〕1025）

陸信娟（1982-），女，江蘇海門市人，助理研究員，研究方向為蔬菜栽培與育種。

楊 峰