腐殖酸及鹽脅迫作用下郁金香葉片元素含量的吸收效應(yīng)

過雪瑩，陳 靜，張 晗，平措央吉，唐東芹 (上海交通大學(xué)設(shè)計學(xué)院，上海 200240)

郁金香(L.)，別名洋荷花、草麝香，屬百合科郁金香屬，為多年生鱗莖草本植物，是國內(nèi)外民眾喜聞樂見的名貴花卉，被譽為“花卉王國中的皇后”。目前，荷蘭等國外園藝先進國家已經(jīng)形成了完整的生產(chǎn)技術(shù)體系,而我國面臨著栽培不適、種球退化、產(chǎn)品品質(zhì)不佳、種球嚴(yán)重依賴國外進口等問題，而從栽培入手提高郁金香花卉品質(zhì)是比較切實有效的途徑。

腐殖酸(humic acid,HA),作為有機肥的主要物質(zhì)組成，目前已被廣泛用作生物刺激肥、肥料和農(nóng)藥添加劑。腐殖酸肥料不僅能夠提高肥效達到活化、改良土壤的目的，還可以促進植物生長和營養(yǎng)代謝，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。而葉片作為制造、積累、貯藏養(yǎng)分的“源”器官，是多年生植物最理想的營養(yǎng)診斷部位，其營養(yǎng)元素含量與施肥效果密切相關(guān)，其中大量元素和微量元素的動態(tài)變化規(guī)律可以表征植物養(yǎng)分需求和營養(yǎng)特性，為科學(xué)施肥管理提供重要的理論依據(jù)。目前，關(guān)于腐殖酸對植物營養(yǎng)元素的研究主要集中于番茄、馬鈴薯、黃瓜、大豆等作物上，但在球根觀賞花卉上未見報道。研究發(fā)現(xiàn)，適量腐殖酸能提高番茄()植株的大量和微量元素含量，但發(fā)現(xiàn)高水平的腐殖酸會阻礙植物生長或降低養(yǎng)分含量。張沁怡等對盆栽條件下的水稻()施用不同腐殖酸量，發(fā)現(xiàn)腐殖酸能增加稻米中銅(Cu)、鐵(Fe)、錳(Mn)、鋅(Zn)、硫(S)、鉀(K)、磷(P)、鎂(Mg)和鈣(Ca)含量，且其劍葉凈光合速率與部分元素含量呈正相關(guān)關(guān)系。在葫蘆巴(-)研究中也發(fā)現(xiàn)微量元素與腐殖酸的配施能顯著提高其生長和葉片產(chǎn)量。趙毅輝、Sonmez等研究發(fā)現(xiàn)施用腐殖酸肥料能明顯促進尾巨桉(×)、萬壽菊()對K、Na、Zn、Cu等大量及微量營養(yǎng)元素的吸收，顯著提高微量元素在土壤中的含量。此外，不同腐殖酸施用方式對植物元素的吸收也有不同影響，如Najarian等研究表明施用250 mg/L HA時，天竺葵(×)葉片氮素含量會有所提高；葉面施用HA能使草莓(×duch.)葉片中K、P、Ca和Mg含量增加。可見，針對不同植物種類，有必要探討適宜的施用方式和用量以獲得理想的效果。郁金香的鱗莖繁育和生產(chǎn)栽培均以土壤基質(zhì)為主，故其生長發(fā)育與土壤、水肥管理等農(nóng)業(yè)栽培措施密切相關(guān)，故通過分析郁金香葉片營養(yǎng)元素的積累來探討腐殖酸的施用效果具有明顯意義。

郁金香在我國的栽培應(yīng)用非常廣泛，其中包括部分土壤鹽堿化地區(qū)，大部分郁金香品種雖具有一定耐鹽性，但對鹽脅迫的緩解能力有限。研究表明，腐殖酸具有多官能團和高吸附性的特點，能夠顯著提高植物在鹽害、干旱、低溫等逆境脅迫下的抗性。關(guān)于在鹽脅迫下施用腐殖酸會影響植物營養(yǎng)元素吸收的研究較多。S?nmez等研究發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下腐殖酸對辣椒() 幼苗吸收K、Ca、Fe、Mn、Zn含量有顯著影響。Gulmezoglu等研究發(fā)現(xiàn)葉面噴施腐殖酸能顯著促進地上部Na和Ca的積累，在中度鹽脅迫條件下,葉面噴施腐殖酸有利于大豆()植株的生長和礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收。Matuszak-Slamani等研究表明，HA 能減少或消除鹽脅迫的影響，但HA > 30 kD會降低大豆品種對大量元素和微量元素的吸收。Khaled等研究發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下土壤施用腐殖酸增加了玉米對N素的吸收，葉面施用腐殖酸能增加玉米對P、K、Mg、Na、Cu和Zn的吸收。

筆者以“上農(nóng)早霞”郁金香為試驗對象，通過在基質(zhì)中添加腐殖酸肥料，分析其對郁金香營養(yǎng)元素吸收的影響。同時，為探索在鹽堿地上栽培郁金香品質(zhì)改善途徑，還設(shè)置了鹽脅迫處理及脅迫下施用腐殖酸處理，通過郁金香葉片養(yǎng)分元素的吸收狀況來分析腐殖酸對鹽脅迫的緩解效應(yīng)，可為今后郁金香生產(chǎn)栽培上合理使用腐殖酸肥料提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

供試郁金香品種為上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院自育品種“上農(nóng)早霞”，挑選飽滿健康、周徑12～13 cm的種球120個。選用“虹越花彩師”腐殖酸肥料，為黑色顆粒狀，純度為75%。試驗在上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院溫室進行，采用盆栽形式，選擇容積為2 L的種植盆，于2020年11月24日定植，定植后進行統(tǒng)一的水肥管理。

以草炭2∶園土1∶珍珠巖1∶有機肥1的體積比均勻混拌形成復(fù)合基質(zhì)，同時每盆混施入7.5 g的基礎(chǔ)復(fù)合肥，用于定植所有種球。該復(fù)合基質(zhì)的基本理化性質(zhì)：pH 6.51，EC1.78 mS/cm，有機質(zhì)含量154.22 g/kg，全N含量5.1 g/kg，全K含量14.37 g/kg,全P含量3.436 g/kg,速效N含量311.2 mg/kg，速效P含量 234.6 mg/kg，速效K含量 2 526.7 mg/kg。

具體試驗設(shè)計見表1。以復(fù)合基質(zhì)為對照組(CK)。在非鹽脅迫條件下共設(shè)置3個試驗組，定植前，在復(fù)合基質(zhì)中直接拌入20 g/盆腐殖酸肥料為T1組，隨后以15 g/盆為梯度用量。鹽脅迫下設(shè)置2個試驗組，在CK和T2的基礎(chǔ)上外施0.3% NaCl水溶液形成脅迫條件(T4、T5)，定植后10 d采用澆灌基質(zhì)的形式進行，每盆澆500 mL。每盆種植4個種球視作一個重復(fù)，每組處理5個重復(fù)。

表1 試驗方案設(shè)計Table 1 Test scheme design

花后20 d(2021年3月5日)，采集不同處理組相同部位的葉片并洗凈。在105 ℃下殺青30 min后，置于70 ℃烘箱中烘至恒重,取出將其磨碎后過0.25 mm篩，裝袋備用。K、P、Ca、 Mg、 Zn、 Mn、 Fe、 Cu、硼(B)含量的測定采用高氯酸與濃硝酸消煮-原子吸收分光光度法。

用Microsoft Excel 2013軟件進行數(shù)據(jù)整理；用SPSS 19.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，采用Duncan法進行方差分析，檢驗其在<0.05下的差異顯著性，并采用Pearson雙尾檢驗法對元素的相關(guān)性進行分析。

2 結(jié)果與分析

由表2可知，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，施用腐殖酸顯著促進郁金香對Ca元素的吸收，但對K、P和Mg無顯著影響。與對照組相比，T1、T2、T3處理組的Ca含量均顯著提高，其含量分別增加26.2%、34.8%、28.5%，其中，T2的葉片中Ca含量最高，積累最多。鹽脅迫會導(dǎo)致郁金香葉片中大量元素Ca和P含量升高，而施用腐殖酸能顯著促進郁金香葉片中P、Mg元素的積累，與T4相比，T5中P、Mg的含量顯著提高，分別增加了14.5%和17.4%，而K、Ca的含量無顯著差異。

由表3可知，非鹽脅迫條件下，Zn、Mn、Fe和Cu的積累表現(xiàn)出相似的變化趨勢，均與腐殖酸的用量成正比，但B無明顯變化。施用低用量的腐殖酸(T1)普遍抑制郁金香對微量元素的吸收，尤其是Mn，與對照相比顯著降低(下降28.1%)。隨后表現(xiàn)為含量增加趨勢，在最高用量條件下(T3)，Zn、Mn和Cu的含量顯著高于低用量組，相當(dāng)于T1組的116.9%、136.3%和163.1%。T3的Zn和Cu含量相當(dāng)于對照的109.7%和151.9%。

鹽脅迫(T4)導(dǎo)致Zn和Cu在郁金香葉片中的積累， Mn則減少，而Fe和B無顯著變化。除Cu外，施用腐殖酸(T5)會進一步促進對Zn、Mn、Fe和B元素的吸收，相當(dāng)于T4各元素含量的112.9%、156.1%、124.0%和120.4%。同時，T5中5個微量元素含量均高于對照，僅B未達顯著差異。

相關(guān)性分析表明，郁金香葉片中各營養(yǎng)元素含量之間存在一定的相互關(guān)系(表4)。Ca與P、Cu、Zn，P與Mg、Mn、Fe、Zn，Mg與Mn、Zn、Fe，Mn與Fe、Zn，F(xiàn)e與Cu、Zn，Cu與Zn均呈顯著或極顯著正相關(guān)，說明它們之間可能存在增效作用。此外，K與Ca、Cu、Zn,Cu與B之間存在負(fù)相關(guān)性，但不顯著，說明它們之間存在微弱的拮抗作用。

表2 腐殖酸對郁金香葉片中大量元素含量的影響Table 2 Effect of humic acid on the content of macro-elements in tulip leaves g/kg

表3 腐殖酸對郁金香葉片中微量元素含量的影響Table 3 Effect of humic acid on the content of micro-elements in tulip leaves mg/kg

表4 郁金香葉片營養(yǎng)元素間的相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis of nutrient elements in tulip leaves

3 結(jié)論與討論

栽培基質(zhì)為植物生長提供必要的生存環(huán)境。國內(nèi)外大量研究都是通過測定葉片中營養(yǎng)元素的含量來評價不同施肥量是否促進植物的營養(yǎng)吸收，因此通過對郁金香葉片元素含量的測定來探索腐殖酸肥料的作用效果具有重要意義。該研究發(fā)現(xiàn)，施用腐殖酸對郁金香葉片元素的吸收有明顯影響，這可能是因為腐殖酸所具有的較強絡(luò)合能力的多種功能基團使養(yǎng)分元素更容易為植物體器官吸收。

施用腐殖酸使郁金香葉片Ca元素含量增加，這與Rauthan等、張沁怡等研究結(jié)果一致，但與Liu等研究結(jié)果不符，可見，在不同植物種類中腐殖酸的作用也不同，這也可能與植物生長基質(zhì)不同有關(guān)。腐殖酸的施用能顯著促進Ca元素的吸收，T2表現(xiàn)明顯。研究表明Ca元素可以促進郁金香莖稈變粗，提高其抗逆性，這意味著施用腐殖酸能提高郁金香的生長品質(zhì)。大量元素K、P、Mg對植物光合作用及蛋白質(zhì)的合成等有重要作用，而在腐殖酸對郁金香的研究中發(fā)現(xiàn)其對K、P、Mg元素的吸收并無顯著影響，這與柳洪鵑等、Aghaeifard等研究結(jié)果不一致，可能是不同植物對養(yǎng)分需求不同。可見，腐殖酸作用下郁金香在大量元素上的吸收效應(yīng)并不明顯。微量元素在植物體內(nèi)發(fā)揮著不可替代的作用，任何一種微量元素的缺失都會使植物生長發(fā)育受到明顯干擾。施用低用量的腐殖酸普遍抑制郁金香對微量元素的吸收，但隨施用量的增加，其含量表現(xiàn)為增加趨勢，可見適量腐殖酸能對郁金香的鹽脅迫具有緩解效應(yīng)。施用高用量腐殖酸能顯著促進Zn、Cu的吸收，這與Sonmez 等、張沁怡等的研究結(jié)果基本一致，但Zn、Cu元素積累過多，容易對郁金香生長存在毒害作用。故綜合來看，35 g/盆的腐殖酸施用效果最佳。

研究表明鹽脅迫能明顯影響植物對營養(yǎng)元素的吸收。伴隨著大量Na和Cl的進入，郁金香葉片中Ca元素含量升高，這與Taiz等關(guān)于過量的Na引起的胞外濃度下降可能限制胞質(zhì)中Ca的可利用性的結(jié)果不同；Demir等對黃瓜()植株的研究表明鹽分影響了Ca在不同部位中的含量(Ca在葉片含量降低，在莖中含量增加),這意味著不同植物不同器官在鹽脅迫下營養(yǎng)元素轉(zhuǎn)運也有所差異。此外，鹽脅迫下Zn、Cu含量也顯著升高，說明腐殖酸的高施用量效果與鹽處理下脅迫效應(yīng)近似，可能對郁金香積累Zn、Cu元素產(chǎn)生毒害影響，故合理施用腐殖酸對郁金香具有重要作用。在鹽脅迫下施入腐殖酸能顯著促進郁金香葉片中P、Mg 2個大量元素及Zn、Mn、Fe、Cu 4個微量元素的積累，這與Demir等、Khaled等研究結(jié)果部分一致，可能是腐殖酸的螯合作用使微量元素Zn、Mn、Cu在郁金香葉片中積累；P、Mg 2個大量元素的顯著吸收作用保證了郁金香細(xì)胞正常的分裂、增長以及正常的花芽分化；葉片中 Fe含量的積累，有利于葉綠素合成，提高光合同化能力，改善樹體營養(yǎng)水平。可見腐殖酸對郁金香鹽脅迫具有明顯的緩解效應(yīng)，但有待進一步的生長理化指標(biāo)進行確認(rèn)。

生產(chǎn)實踐中對植物施肥需要考慮元素間的拮抗與協(xié)同作用，有利于植物生長及對養(yǎng)分的利用。郁金香葉片元素間相關(guān)性分析結(jié)果表明，各元素之間存在復(fù)雜的交互關(guān)系。Ca、P、Cu、Zn、Mg、Mn、Fe元素之間存在顯著的協(xié)同作用，這種協(xié)同作用既可能與礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的移動性有關(guān)，也可能與土壤及植物組織器官的特異性等因素有關(guān)。