氨基酸硒葉面肥對吐魯番秋季露地甜瓜葉片早衰生理特性的影響

劉志剛，任紅松，買買提·艾合買提，胡西單·買買提，努爾孜葉古麗·馬合木提，阿木提·庫爾班，王瑞華，李海峰

(1.新疆農業科學院吐魯番農業科學研究所,新疆吐魯番 838000 ; 2.托克遜縣伊拉湖鎮農業技術推廣站,新疆托克遜 838103；3.托克遜縣農產品質量安全檢測中心，新疆托克遜 838100)

0 引 言

【研究意義】甜瓜喜溫、耐熱、怕低溫，是新疆重要的經濟作物，至 2016 年新疆甜瓜種植面積已達到 8.22 ×104hm2，產量為 292 ×104t[1]。吐魯番地區栽培甜瓜的歷史已有 1 600 多年[2]，也是甜瓜老產區[3]，2016年吐魯番早熟甜瓜種植面積2.5×104hm2[4]，近幾年栽培面積有逐漸擴大的趨勢。由于品種特性、營養供給、環境條件、連作障礙、病蟲草害等因素影響，特別在甜瓜膨瓜之后，容易發生植株早衰，導致產量降低、品質下降[5]。研究甜瓜葉片早衰的延緩和調控措施對甜瓜高產、穩產具有重要意義。【前人研究進展】根據品種特性采用合理的留瓜節位[6-7]、植株調整[8-9]、噴施葉面肥[10-12]、激素[13-14]等方式可以有效延緩甜瓜植株的早衰。施用硒肥在葡萄[15]、梨[16]、草莓[17]、萵苣[18]、玉米[19]、大豆[20]、水稻[21]等作物的影響研究也均認為，可以改善葉片質量，提高作物產量，同時與植物抗衰老能力密切相關。【本研究切入點】葉片衰老是葉片生長發育周期中一個復雜的高度被調控的過程。而葉片衰老引起的光合效率降低，葉綠素、蛋白質降解及抗氧化酶活性等代謝水平的下降，極大程度限制了葉片向果實同化物的輸送，很大程度上限制作物產量潛能的發揮，并降低產品品質。研究不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜植株早衰生理特性的影響，分析露地甜瓜早衰延緩和調控技術中氨基酸硒葉面肥的最佳施用濃度和頻次。【擬解決的關鍵問題】以吐魯番秋季露地甜瓜為研究對象，分析不同濃度氨基酸硒肥對露地甜瓜不同節位葉片葉綠素相對含量、可溶性蛋白質含量、丙二醛和抗氧化酶活性的影響，研究生理特性指標變化規律與甜瓜植株早衰的關系，延緩和預防吐魯番秋季露地甜瓜早衰的發生，為使用氨基酸硒肥調控甜瓜植株早衰提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 材 料

田間試驗于2018和2019年6～10月在新疆吐魯番市恰特喀拉鄉甜瓜種植基地 ( N42°52′17.892″，E89°26′08.580″，海拔-24 m) 進行，試驗地土壤耕層為砂壤土，肥力中等，土壤養分含量中有機質10.440 g/kg，總鹽3.3 g/kg，全氮0.703 g/kg，速效氮81.0 mg/kg，速效磷44.4 mg/kg，速效鉀315 mg/kg，pH值7.78。

供試材料為當地露地主栽厚皮甜瓜品種西州密17號，市售，由新疆葡萄瓜果技術開發服務公司生產；葉面肥為“硒施寶牌”氨基酸硒(中國農業科學院果樹研究所研發)。

春季第一茬瓜種植前基肥每667 m2施入2 000 kg充分腐熟羊糞，復合肥40 kg，秋季第二茬露地甜瓜種植前基肥每667 m2施入商品有機肥100 kg，復合肥20 kg，播種后適時澆水追肥，病蟲害、水肥管理整個生長發育過程均為常規管理。植株采用雙蔓整枝，爬蔓栽培，每株留單瓜。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

田間試驗采用單因素隨機區組試驗設計，試驗共設4個處理，每個處理3次重復，每個重復種植30株，并將每個處理分為2個區即“觀測區”和“采樣區”，用于生理指標檢測采樣。株行距為0. 45 m×2.8 m，雙行“V”字型栽培，每株甜瓜對坐瓜節位及上下各5節位葉片(分別用上、中、下表示)進行標記掛牌，每處理從初花期(8月9日)當天開始，每隔7 d噴施不同濃度(1 500倍液、2 000倍液、2 500倍液)的氨基酸硒葉面肥，噴施6次，依次用A15、A20、A25表示，噴施等量清水為對照(CK)。葉面肥噴至全株葉面都有均勻大小液珠但不下滴為止，噴施各濃度溶液均未對甜瓜雌花授粉產生影響。表1

表1 試驗處理Table 1 Treatments of the experiment

1.2.2 測定指標

每處理從初花期(8月9日)當天開始至采收結束，每隔7 d 09:00～10:00噴施清水及不同濃度的氨基酸硒葉面肥，每處理噴施前在采樣區隨機采摘1次坐瓜節位葉片及上下各5節位葉片并檢測相關指標。將采集的不同節位葉片用去離子水洗凈，紗布擦干，取其中一部分葉片待測各指標。

葉綠素含量測定采用TYS-B手持式葉綠素測定儀測定葉綠素相對含量SPAD值。每個處理選取甜瓜植株長勢、結果節位一致的9株，每株選取結果節位及上下各5節位的3片葉，每片葉隨機選取5個不同部位測定，重復3次，測定并記錄葉綠素儀顯示的數據，求平均值；可溶性蛋白質含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活性均參照李合生的方法[22]測定。

1.3 數據處理

利用Exce12007軟件制作圖表，2年觀測的數據取平均數，用DPS14.5軟件進行數據單因素方差分析，數據顯著性差異運用Dun-can's新復極差法進行多重比較分析，不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。

2 結果與分析

2.1 不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜葉片葉綠素相對含量(SPAD值)的影響

研究表明，噴施不同濃度的氨基酸硒葉面肥后，不同處理不同節位葉片葉綠素含量隨噴施天數的推移，葉綠素含量均呈現先升高后降低的趨勢。A15處理與對照處理坐瓜節位葉片在噴施14 d時葉綠素含量均達到峰值，分別為55.50和53.70，二者差異不顯著(P>0.05)，之后A15處理葉綠素含量保持緩慢下降的趨勢，在噴施后35 d達到最低值，為37.02，而對照處理在噴施后14～21 d緩慢下降，從噴施21 d后，結瓜節位葉片葉綠素含量開始迅速下降，由50.30下降到35 d時最低值12.30，二者差異顯著(P>0.05)；A20、A25處理相比對照處理葉綠素含量提高效果明顯，坐瓜節位和上部葉片葉綠素含量都在噴施后28 d達到最高值，分別為坐瓜節位54.20、57.50和上部節位59.60、60.90，但A25處理效果更好，下部節位葉片葉綠素含量在21 d時達到最高值，為59.80，各節位葉片葉綠素含量相比對照峰值出現時間延遲14 d，與對照處理相比均呈顯著差異(P>0.05)。圖1

圖1 不同濃度氨基酸硒肥下甜瓜不同節位葉片葉綠素相對含量變化Fig.1 Effects of different concentrations of amino acid selenium fertilizer on the relative content of chlorophyll in leaves of different nodes of muskmelon

2.2 不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜葉片可溶性蛋白質含量的影響

研究表明，各處理可溶性蛋白質含量均呈先升高后降低的趨勢。噴施不同濃度氨基酸硒肥后，除A25處理外，其他處理(含對照處理)結瓜節位葉片可溶性蛋白質含量在噴施后7 d均達到峰值，處理A15、A20和對照依次分別為1.88、2.12 和1.89 g/L，而A25處理上、中、下各節位葉片可溶性蛋白質含量峰值均在噴施后21 d出現，分別為3.40、2.58和2.43 g/L，均比對照處理延遲7 d，在噴施后28 d對照處理開始急劇下降時，在各處理中，A25處理各節位葉片可溶性蛋白質含量與對照相比始終呈顯著差異(P>0.05)；從噴施后14～35 d，各處理可溶性蛋白質含量開始逐漸下降，而且結瓜節位葉片可溶性蛋白質含量始終明顯低于上、下部節位葉片。圖2

圖2 不同濃度氨基酸硒肥下甜瓜不同節位葉片可溶性蛋白質含量變化Fig.2 Effects of amino acid selenium fertilizer of different concentrations on solubleprotein content in leaves of different nodes of muskmelon

2.3 不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜葉片MDA含量的影響

研究表明，不同濃度氨基酸硒肥噴施后，隨著噴施后天數的推移，不同節位葉片的丙二醛含量整體均呈現緩慢升高的趨勢。噴藥后0～14 d，各處理不同節位葉片的丙二醛含量增長緩慢，噴施14 d后至35 d，A15和對照處理急劇增長；噴施后7～35 d，A20和A25處理不同節位葉片的丙二醛含量顯著低于A15和對照處理，而且隨著葉片的衰老丙二醛含量差距越大，A15處理沒起到抑制丙二醛含量增長的作用。從授粉到甜瓜成熟的各個時期內，A20、A252個處理丙二醛含量均顯著低于對照處理，在噴施后35 d時，坐瓜節位葉片丙二醛含量分別比對照處理低62.4%和68.3%。圖3

圖3 不同濃度氨基酸硒肥下甜瓜不同節位葉片MDA含量變化Fig.3 Effects of different concentrations of aminoacid selenium fertilizer on MDA content in leaves of different nodes of muskmelon

2.4 不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜葉片CAT含量的影響

研究表明，在不同濃度氨基酸硒肥噴施后，不同節位葉片的過氧化氫酶(CAT)的活性呈現先升高后降低的趨勢。各處理中不同節位葉片的CAT活性之間存在差異，對照處理結瓜節位葉片的CAT酶活性在噴施后14 d達到最大值，為516.25 U/(g·FW·min)，A15、A20、A253個處理都在噴施后21 d達到峰值，分別為558.37、582.19和697.16 U/(g·FW·min)，相比對照處理延遲7 d，各處理與對照均呈顯著差異(P<0.05)；對于下部葉片，A20處理在噴施后7～35 d CAT酶的活性始終顯著高于其他處理和對照，在噴施后14 d達到最高值，為968.55 U/(g·FW·min)，相比對照處理提高124.6%，與對照相比差異顯著(P<0.05)；在初花期開始每隔7 d噴施1次氨基酸硒肥，可以提高CAT酶的活性，特別在噴施后21 d后差異逐漸增大，各處理在噴施后35 d酶活性均顯著高于對照處理(P<0.05)。圖4

圖4 不同濃度氨基酸硒肥下甜瓜不同節位葉片CAT活性變化Fig.4 Effects of different concentrations of amino acid selenium fertilizer on CAT activity in leaves of different nodes of muskmelon

2.5 不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜葉片SOD含量的影響

研究表明，從初花期開始，不同節位葉片SOD活性呈“雙峰”型變化。在噴施氨基酸硒肥后SOD活性由初始值逐漸降低，結瓜節位葉片對照處理在噴施后14 d達到最低值，其他處理在噴施后7 d達到最低值，上、下部節位葉片A25處理和對照處理分別在噴施后7和14 d均達到最低值，在噴施后21 d后不同處理各節位葉片SOD活性逐漸升高，噴施后35 d，各處理結瓜節位葉片 SOD活性均達到最高，各處理分別為844.55、958.41、1 242.57和639.94 U/(g·FW·min)，其下部葉片則依次緩慢下降；在噴施氨基酸硒肥前，不同節位葉片SOD活性有1個峰值出現，之后自上而下葉片SOD活性一直下降，噴施7 d前后迅速降低，在坐瓜前和果實成熟期坐瓜節位以下葉片正逐漸進入衰老期。圖5

圖5 不同濃度氨基酸硒肥下甜瓜不同節位葉片SOD活性變化Fig.5 Effects of different concentrations of amino acid selenium fertilizer on SOD activity in leaves of different nodes of muskmelon

2.6 不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜不同節位葉片POD含量的影響

研究表明，不同處理不同節位葉片 POD活性隨噴施后時間的推移，呈先升高后降低的趨勢。從噴施后開始，各處理POD活性急劇升高，噴施后14～21 d，不同處理各節位葉片 POD活性達到最高值，A25處理在噴施后14 d后，相比其他處理坐瓜節位和下部節位葉片POD活性達到最高，分別為22.63和23.75 U/(g·FW·min)，分別比對照高95.4%和82.1%，上部節位葉片POD活性在噴施后21 d時達到最高，為21.46 U/(g·FW·min)，比對照高49.8%，各處理與對照處理相比均呈顯著差異(P<0.05)；噴施21 d后各處理各節位葉片POD活性逐漸下降，在果實膨大之后，坐瓜節位及其以下葉片已進入快速衰老階段，產生了較多的過氧化物。圖6

圖6 不同濃度氨基酸硒肥下甜瓜不同節位葉片POD活性變化Fig.6 Effects of different concentrations of amino acid selenium fertilizer on POD activity in leaves of different nodes of muskmelon

3 討 論

葉片衰老引起光合速率的降低，葉綠素、蛋白的降解等反應[23-24]，葉綠素的降解是衰老的原發過程和重要標志，也是葉片衰老初期最明顯的特征[25]，同時，葉綠素含量和葉片衰老之間存在明顯的負相關[26]。研究表明，硒對葉綠素的合成起調節作用[27]，氨基酸硒可有效延緩葉綠素的降解，提高葉綠素含量[28-29]。研究得出，不同濃度氨基酸硒肥對延緩葉片葉綠素含量的下降均有一定的效果，隨著甜瓜葉片的衰老，不同節位葉片葉綠素含量不斷降低，特別是在噴施后28～35 d葉綠素含量急劇下降時期，結果節位和下部節位葉片在低濃度A25處理氨基酸硒肥濃度處理下與對照處理相比，明顯延緩葉綠素含量的降低，這與Djanaguiraman等[20]的研究結論一致。

相關研究認為，植物衰老的第一步主要是可溶性蛋白的降解，同時也標志著葉片中各類酶活性的降低。葉綠素與可溶性蛋白質的含量是衡量葉片衰老與否的重要生理指標[30]。隨著葉片的衰老，MDA含量的上升與體內蛋白質含量的下降呈負相關，MDA等氧化物積累越多，對膜的流動性和透性影響越大，葉片組織的抗逆性越弱。研究結果表明，隨著噴施時間推移，中濃度A20處理和低濃度A25處理氨基酸硒肥效果比較明顯，對減緩衰老葉片中可溶性蛋白含量的降低，降低膜脂過氧化水平，降低衰老進程中葉片MDA含量，相比對照均呈顯著差異，但仍以低濃度2 500倍氨基酸硒肥效果最好，與劉群龍等[16]研究結果基本一致，然而各處理在噴施28～35 d這段時間可溶性蛋白含量急劇下降。

隨著葉片衰老，葉片中活性氧積累的越多，用于清除活性氧的抗氧化酶活性也不斷降低[31]。Xue等[32]研究認為適宜濃度的硒能夠增強衰老葉片中的抗氧化酶活性，減少活性氧的含量和細胞膜的受損程度。前人研究棗樹葉片衰老時發現在衰老過程中SOD和POD活性均呈逐漸下降的規律[33]。劉群龍等[16]認為氨基酸硒具有較強的抗氧化能力，主要體現在二者顯著增強了SOD、CAT的活性。研究中，在噴施氨基酸硒肥的14 d之前，各處理不同節位葉片SOD 活性一直呈下降趨勢，噴施14 d后，氨基酸硒肥逐漸體現出增強SOD活性的作用，同時POD活性不斷升高，在噴施后14 d活性達到峰值，而后隨著葉片的衰老又開始迅速降低，而葉片衰老中后期，中濃度A20處理和低濃度A25處理氨基酸硒肥分別對下部和結果節位葉片效果明顯，發揮了氨基酸硒肥延緩POD、CAT活性迅速降低的作用，通過緩解抗氧化酶活性的降低來延緩葉片衰老。

4 結 論

4.1 在不同濃度氨基酸硒肥處理中，高濃度A15處理對坐瓜節位以下葉片葉綠素含量提高見效快，但中后期開始緩慢下降，而低濃度A25處理相比對照，將各節位葉片葉綠素含量最大值延后14 d，對延緩葉綠素含量降低的效果最好。

4.2 噴施不同濃度的氨基酸硒肥后，各處理可溶性蛋白質含量均呈先升高后降低的趨勢，低濃度A25處理將結瓜節位葉片可溶性蛋白質含量最高值延后7 d，相比對照處理，各節位分別比對照處理提高97%、36.5%和10.6%。

4.3 隨噴施后時間的推移，各節位葉片CAT、 POD酶活性均呈先升高后降低的趨勢，而與SOD酶活性的趨勢是先降低后升高，在噴施21 d后開始起到提高SOD活性的作用，在提高CAT、SOD酶活性上，中濃度A20處理對下部葉片效果最好，而低濃度A25處理對結瓜節位的葉片效果最好。

4.4 甜瓜噴施A25處理氨基酸硒肥，能夠有效減緩不同節位丙二醛含量的增長速率，提高葉片葉綠素含量和可溶性蛋白質含量以及CAT、 POD、SOD酶活性，對延緩結瓜節位葉片的衰老效果最好，延長葉片的功能期或滯綠期作用明顯。