電導法配合logistic方程測定施肥對月季抗寒性的影響

2020-08-31 01:36:54王莉婷吳海東楊攀

湖北農業科學 2020年10期

王莉婷吳海東楊攀

摘要：為了研究施肥對月季（Rosa chinensis）抗寒能力的影響，以曼海姆、仙境、榮光和黑魔術4個月季品種為材料，研究施氮肥后不同低溫脅迫下月季植株葉片電解質外滲率的變化，配合Logistic方程測定其半致死溫度（LT50）。結果表明，隨著溫度的降低，4個月季品種的施肥處理與不施肥處理的葉片電解質外滲率均呈S形曲線;曼海姆、榮光和黑魔術施氮肥處理的LT50均低于不施氮肥處理。

關鍵詞：月季（Rosa chinensis）;施肥;半致死溫度;抗寒性

中圖分類號：S685.12 ? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）10-0101-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.10.023 ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： Using 4 Chinese rose（Rosa chinensis） varieties Schloss Mannheim， Carefree Wonder Shrub， Eiko and Black magic as materials，the changes of electrolyte extravasation rate of leaves under different low temperature stresses after nitrogen fertilization were studied，in order to determine the influence of fertilization on the cold resistance of Chinese rose. Logistic equation was used to determine their semi-lethal temperature（LT50）. The results showed that with the temperature decreased， the electrolyte extravasation rate of the four varieties showed a S-shaped cure， the LT50 of Schloss Mannheim， Eiko and Black magic treated with nitrogen fertilizer were lower than that without nitrogen fertilizer.

Key words：Chinese rose（Rosa chinensis）; fertilization; semi-lethal temperature; cold resistance

月季（Rosa chinensis）屬薔薇科（Rosacea）薔薇屬（Rosa）植物，是世界上重要的花卉作物之一[1]。全世界有月季品種3萬多個，廣泛用于切花、盆花、園林綠化和香料生產等方面。溫度是影響切花月季生長最重要的因子之一，白天24～26 ℃，夜間16～18 ℃為最適生長發育溫度，低于5 ℃則進入休眠[2，3]。低溫是限制植物生長發育、花芽形成以及影響園林布景、觀賞價值的關鍵因素[1]。植物遇到外界低溫脅迫，體內會發生一系列適應低溫的生理生化反應以增強抗寒能力。Lyons[4]研究發現，當植株受到低溫傷害后，細胞膜透性發生變化，電解質外滲，導致細胞間濃度增大，最終電導值變大。一般認為，電解質滲出率達到50%時的溫度為組織的半致死溫度（LT50）[5]，朱根海等[6]認為可以用Logistic方程中的拐點溫度來估計植物的低溫半致死溫度，結果表明其可作為植物抗寒性評價指標，且在薔薇屬及其他園林植物上得到了應用[7-11]。月季作為鄭州市市花在城市園林綠化中應用普遍，近5年鄭州市從每年11月至次年1月的極端低溫可達到-10 ℃，導致月季品種的觀賞效果較差。因此，根據鄭州市氣候特點，本試驗采用人工模擬低溫脅迫，測定月季葉片在短暫低溫脅迫下電導率變化，結合Logistic方程計算低溫半致死溫度，旨在探索鄭州市低氣溫條件下能提高月季抗寒能力的最佳施肥養護方式，為園林生產和觀賞提供服務。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗材料

試驗于2018年6月在鄭州市城市園林科學研究所內進行，選取曼海姆、仙境、榮光和黑魔術生長勢一致的4個月季品種（表1），采用蛭石∶ 珍珠巖=1∶1（V：V）為基質，分別栽植于直徑30 cm、深度50 cm的花盆中，進行不施氮肥（CK）和施氮肥（T，180 mg/L）2種施肥處理，肥料配比參照霍格蘭德營養液配方稍微改良后以營養液的形式施入。每周澆200 mL，其他管理措施均保持一致，每個處理3次重復。

1.2 ?試驗方法

冬季剪取植株成熟葉片分別置于4（對照）、-8、-12、-16、-20、-24 ℃的冰箱內，低溫處理24 h后，測定相對電導率。相對電導率測定采用電導法[12]，按照每0.2 g葉片需 20 mL去離子水取葉片于錐形瓶中，保鮮膜封口，放入200 r/min的搖床中振蕩2 h，充分靜置后測定EC1，之后沸水中煮沸40 min，自然冷卻后搖床振蕩2 h，充分靜止后測定EC2，3次重復。相對電導率=EC1/EC2×100%。

1.3 ?Logistic方程擬合和半致死溫度計算

1.4 ?數據處理

數據結果分析采用SPSS 22.0和Excel軟件。

2 ?結果與分析

2.1 ?不同施肥處理下相同月季品種葉片電導率對低溫的響應

植物細胞電解質的外滲程度可用相對電導率來表示，以反映植物細胞膜系統的低溫傷害程度[15]。從圖1至圖4中可以看出，經過一系列低溫處理后，月季葉片細胞膜傷害率與處理溫度呈明顯的S形曲線，隨著溫度的降低，葉片電解質滲出率逐漸增加，相同月季品種的施氮肥處理的葉片電解質滲出率變化小于不施肥處理。如圖1所示，4～-8 ℃，2種處理的曼海姆葉片電解質滲出率均表現為上升趨勢，但施氮肥處理的曼海姆葉片電解質滲出率變化明顯小于不施氮肥處理。-8～-16 ℃，對照處理葉片的電解質滲出率先平緩上升后加速上升，施氮肥處理葉片電解質滲出率先加速上升后緩慢上升。-16～-24 ℃，曼海姆葉片電解質滲出率變化較之前有所減緩，施肥處理的變化明顯施小于不施肥處理。

2.2 ?不同品種月季葉片電導率對低溫的響應

不同月季品種低溫處理后葉片電解質滲出率增加的速率因品種而異。從圖5可以看出，在不施肥處理中，隨著溫度的下降，4個月季品種葉片的電解質滲出率均增大，但速率不同。在4～-12 ℃，4個月季品種的電解質滲出率均呈直線上升趨勢，但曼海姆和黑魔術的增長速率明顯大于榮光和仙境;在-12～-16 ℃，各品種的電解質滲出率仍在增加，其中曼海姆和仙境的增長速率明顯大于榮光和黑魔術;在-16～-24 ℃，4個月季品種的電解質滲出率的增長速率較之前有所減弱，表明膜透性被低溫破壞導致細胞膜主動運輸功能受損，仙境和黑魔術的增長速率明顯大于榮光和曼海姆。

如圖6所示，在施肥處理中，4個月季品種的電解質滲出率均隨溫度的降低而增大，但速率不同。4個月季品種的電解質滲出率在4～-12 ℃均呈直線上升趨勢，曼海姆的速率變化最大;在-12～-16 ℃，總體保持持續上升趨勢，仙境速率變化最大，其次是曼海姆、黑魔術、榮光;在-16～-24 ℃，變化趨于平緩，曼海姆葉片的電解質滲出率的增長速率最小。根據植物細胞的電解質外滲率與抗寒性呈負相關的觀點[16]，再結合整個電導率的變化趨勢，不施肥處理和施肥處理的4個月季品種葉片受低溫傷害較大的是曼海姆、仙境，較小的是榮光和黑魔術。

2.3 ?4個月季品種不同施肥處理的回歸方程及半致死溫度

以相對電導率擬合Logistic方程求得的LT50可反映植物在低溫下保持膜系統穩定性和完整性的能力，表征植物的抗寒能力[7]。從表2中可看出，供試材料的Logistic方程擬合度R2除仙境T和黑魔術CK處理外均大于0.900，達到顯著水平。抗寒能力最強的是施用氮肥后的榮光和黑魔術，其LT50分別為-20.0和-9.5 ℃;其次是仙境的施肥處理和不施肥處理，其LT50分別為-8.2和-8.7 ℃; 再次是曼海姆的施肥處理和不施肥處理，其LT50分別為-7.6和-7.1 ℃;抗寒性最差的是不施肥處理的榮光和黑魔術，其LT50分別為-6.7和-4.8 ℃。施氮肥后除仙境品種的LT50沒有降低，其余3品種均有所降低，這說明施肥對提高月季的抗寒能力有一定效果。

3 ?結論與討論

試驗對4個月季品種進行不同施肥處理后，采用Logistic曲線方程對系列低溫處理后不同處理月季葉片的電解質滲出率與溫度關系曲線進行模擬，所有處理的R2值均達到顯著水平，半致死溫度為-4.8～-20.0 ℃。研究表明，細胞的抗寒能力與電解質外滲率呈負相關[15，16]。在相同時間低溫下，施用氮肥比不施氮肥處理相同月季品種的電解質滲出率和LT50有所降低，說明此時脂膜損傷程度最輕，品種抗寒性最強。抗寒強弱順序為榮光T、黑魔術T、仙境CK、仙境T、曼海姆T、曼海姆CK、榮光CK、黑魔術CK，說明本試驗采用的施肥方式對提高月季抗寒性有一定效果。植物的抗寒性涉及到一系列復雜生理生化反應，受多種因素影響，因此，提高此次試驗的效果顯著性與施肥量的確定、施用肥料的種類也有一定關系，需要后期試驗進行驗證。

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