磷營養(yǎng)對(duì)克新1號(hào)和夏波蒂品種馬鈴薯的抗旱性效果對(duì)比分析

周峰，張忠民

1.集寧師范學(xué)院生物系，內(nèi)蒙古烏蘭察布012000

2.濟(jì)寧學(xué)院，山東濟(jì)寧273155

磷營養(yǎng)對(duì)克新1號(hào)和夏波蒂品種馬鈴薯的抗旱性效果對(duì)比分析

周峰1，張忠民2

1.集寧師范學(xué)院生物系，內(nèi)蒙古烏蘭察布012000

2.濟(jì)寧學(xué)院，山東濟(jì)寧273155

提高植物的抗旱性一直是農(nóng)業(yè)科學(xué)中研究較為熱門的課題，本文通過對(duì)馬鈴薯作為研究對(duì)象，選取克新1號(hào)和夏波蒂兩個(gè)較為典型的品種，通過施加不同濃度的磷肥來研究磷營養(yǎng)對(duì)克新1號(hào)和夏波蒂馬鈴薯的抗旱性效果。結(jié)果表明，磷肥可以顯著提高兩個(gè)品種馬鈴薯的抗旱性能，但是需要在一定的適宜濃度范圍內(nèi)。并且，磷肥對(duì)于提高兩個(gè)品種馬鈴薯葉片中葉綠素的含量，并無顯著效用。

磷營養(yǎng)；馬鈴薯；抗旱性；克新1號(hào)和夏波蒂

磷肥是一種重要的有機(jī)肥料，被直接用到農(nóng)作物的施肥中。在農(nóng)作物的生長中，磷是其所必需的營養(yǎng)元素之一。ATP（Adenosine-Triphosphate）中文名為腺嘌呤核苷三磷酸，是人體和動(dòng)植物維持生命活動(dòng)所合成能量必需的物質(zhì)。磷素的重要性在于，腺嘌呤核苷三磷酸、膜脂、核苷酸等一系列能量物質(zhì)，都需要磷素直接或者間接參與其中，由此可見磷營養(yǎng)對(duì)農(nóng)作物健康生長的重要性。在國內(nèi)，已有相關(guān)學(xué)者對(duì)磷營養(yǎng)對(duì)農(nóng)作物的影響做出一些研究，發(fā)現(xiàn)磷素對(duì)不同農(nóng)作物的促進(jìn)部位不盡相同。例如，玉米要健康生長必要在整個(gè)植株中保持一定的含水量，磷素恰好能通過阻止丙二醛的過度累積，同時(shí)提高玉米葉片中過氧化物酶（Peroxidase）和超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase）的活性，進(jìn)而將玉米葉片中的含水量維持在一個(gè)較高的水平。而對(duì)小麥來講，磷素通常是強(qiáng)壯根系部位，使其能更好的吸收土壤中的養(yǎng)分。有些學(xué)者通過對(duì)馬鈴薯試驗(yàn)分析，得出缺乏磷素可以顯著增強(qiáng)馬鈴薯的抗旱能力。但是通過反向增加磷素，對(duì)馬玲蘇的抗旱性效果是促進(jìn)還是抑制，至今還鮮有研究。

因此，本文通過選取克新1號(hào)和夏波蒂兩個(gè)品種的馬鈴薯，通過兩組馬鈴薯對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析，以施加的磷素為變量，來探尋磷營養(yǎng)對(duì)馬鈴薯生長活力、根系強(qiáng)壯程度、超氧化物歧化酶活性等各種影響指標(biāo)，來評(píng)判磷營養(yǎng)對(duì)克新1號(hào)和夏波蒂品種馬鈴薯抗旱效果。

1 選取材料與研究方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

克新1號(hào)成熟較晚，大約為110 d，抗旱性較強(qiáng)。夏波蒂馬鈴薯成熟期為95 d，相比克新1號(hào)為中熟品種，且明顯不耐旱。研究所選取的試管苗由山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所提供。盛裝馬鈴薯所用到容器為聚丙乙烯桶，規(guī)格為高0.2 m，半徑為0.13 m。容器中所采用土壤特性為沙質(zhì)土壤，所富含的主要營養(yǎng)元素為氮、磷、鉀土壤為沙壤土，以不同的形式存在于土壤中，分別是堿解氮31.57 mg·kg-1，速效磷9.48 mg·kg-1，速效鉀90.12 mg·kg-1?？偢缓挠袡C(jī)質(zhì)為12.35 g·kg-1。

1.2 研究方法

對(duì)比試驗(yàn)是較為廣泛采用的方法，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛使用。本文通過對(duì)比試驗(yàn)方法將施加磷素量分為五個(gè)水平，分別為0、1.8、3.6、5.2、7.0（g·盆-1），克新1號(hào)和夏波蒂每個(gè)品種共分為5組，共10組。為了使研究更接近現(xiàn)實(shí)情況，每組采用8盆，整個(gè)試驗(yàn)共80盆。將從山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所提供的PVC小桶中的馬鈴薯試管苗移栽到盆栽中，每盆移栽4株，成活以后留苗2株。隨后對(duì)10組馬鈴薯分為A、B、C、D、E五大組，A組為對(duì)照組，即施加磷肥量為0。隨后每大組根據(jù)品種不同又分為兩小組，分別為A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2、E1、E2。對(duì)每大組施加相同的磷量。每個(gè)盆中的土壤成分是相同的，其中風(fēng)干后土壤凈重為9.8 kg，碳酰胺（Carbamide）9.5 g，硫酸鉀為5.2 g。也就是說關(guān)于施加磷素量的五個(gè)變量分別作用于克新4號(hào)和夏波蒂兩個(gè)品種。為了防止外界因素對(duì)本實(shí)驗(yàn)造成的干擾，10盆馬鈴薯全部用防蟲網(wǎng)遮蓋，同時(shí)保證自然光能夠正常照射。雨水情況下，用塑料布進(jìn)行遮擋，雨水過后將塑料布去掉。本實(shí)驗(yàn)所施加的磷肥成為主要為過磷酸鈣、尿素和硫酸鉀，其中含磷量為15%，含氮47%，含鉀58%。移栽日期為2009年7月1日，成活后留苗日期為2009年7月18日，7月30號(hào)開始對(duì)10組樣本施加干旱環(huán)境，8月15號(hào)上午10時(shí)對(duì)所有樣本進(jìn)行采樣分析。

表1 磷營養(yǎng)對(duì)馬鈴薯生長狀況的影響Table 1 Effects of phosphorus nutrition on growth status of potato

1.3 實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的測定

測定實(shí)驗(yàn)指標(biāo)時(shí)同樣要排除外界環(huán)境的干擾，為此，選取每盆長勢良好的馬鈴薯葉片、根系、莖部置于液氮的環(huán)境中儲(chǔ)存。測定實(shí)驗(yàn)時(shí)將馬鈴薯葉片從液氮中抽出，放置儀器中攪拌均勻。同時(shí)將根部和莖部從液氮取出后高溫烘干，然后冷卻至常溫后稱取重量。

在測定馬鈴薯中各含量指標(biāo)時(shí)采用一定的指標(biāo)量化方法。根系活力值用四氮唑比色法測定，超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase）通過測定超氧化物歧化酶活性，丙二醛含量則是用硫代巴比妥酸法進(jìn)行測定，茚三酮比色法用來測定含有自由氨基的化合物，在本實(shí)驗(yàn)中用于測量脯氨酸含量。

SPAD-502葉綠素儀可以較為精確的顯示葉片的“綠色程度”，從而可以了解植物生長過程中的施加氮肥含量，在這里用來測量馬鈴薯葉片的葉綠色含量。為了使結(jié)果趨于精準(zhǔn)，每片葉片測量四次，取平均值。

本實(shí)驗(yàn)測定數(shù)據(jù)的結(jié)果可以理解為：地上莖干重與葉片干重的比值等于莖葉比；地下部與地上部的比值等于地下莖干重與根干重的和與地上莖干重與葉片干重的和的比值。

2 結(jié)果與分析

2.1 磷營養(yǎng)對(duì)克新1號(hào)和夏波蒂品種馬鈴薯根冠比與根系活力的影響

從表1得到的數(shù)據(jù)可以看出，施加磷肥后的兩個(gè)品種的馬鈴薯相對(duì)未施加磷肥的對(duì)照組，根冠比，地下部/地上部與莖葉比含量都較高，分別高出14.38%、17.41%、28.12%和16.09%，這說明磷營養(yǎng)對(duì)于干旱條件下的兩個(gè)品種的馬鈴薯通過增強(qiáng)根系活力，促進(jìn)吸收養(yǎng)分，使得地上部分與地下部分同時(shí)生長，具有很強(qiáng)的抗旱性效果。而在施加同等磷肥的情況下，克新1號(hào)的根冠比明顯高于夏波蒂。這也與實(shí)驗(yàn)剛開始時(shí)候介紹的克新1號(hào)抗旱性能強(qiáng)能力相符。

在圖1所示中，可以很明顯的看出磷肥含量不同對(duì)干旱環(huán)境下兩個(gè)品種馬鈴薯根系活力的影響。隨著磷肥含量的增高，克新1號(hào)的根系活力呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，而夏波蒂則是先增加后降低。這種結(jié)果表明對(duì)于克新1號(hào)來說，磷肥是可以一直促進(jìn)其抗旱性，對(duì)于夏波蒂，磷肥施加需適量，有一個(gè)適宜值，過了這個(gè)合適值，磷肥就會(huì)抑制夏波蒂的抗旱性。

2.2 磷營養(yǎng)對(duì)克新1號(hào)和夏波蒂品種馬鈴薯葉片SOD酶活性和MDA含量的影響

磷肥對(duì)于馬鈴薯葉片SOD酶活性的影響見諸于圖2，對(duì)于克新1號(hào)，磷營養(yǎng)的抗旱性效果在3.6 g·盆-1時(shí)達(dá)到峰值，隨后就逐漸降低。證明磷營養(yǎng)對(duì)于克新4號(hào)SOD酶活性存在一個(gè)最適宜的范圍。對(duì)于夏波蒂，3.6 g·盆-1時(shí)夏波蒂SOD酶活性增加，而到5.2 g·盆-1時(shí)SOD酶活性反而下降，到7.0 g·盆-1時(shí)又重新升高。這意味著在低水平磷營養(yǎng)下，夏波蒂SOD酶活性抗旱效果不明顯，在高濃度誘導(dǎo)時(shí)，SOD酶活性會(huì)出現(xiàn)進(jìn)一步提高的現(xiàn)象。

圖1 磷營養(yǎng)對(duì)馬鈴薯根系活力的影響Fig.1 Effects of phosphorus nutrition on potato root activity

圖2 磷營養(yǎng)對(duì)馬鈴薯葉片SOD活性的影響Fig.2 Effects of phosphorus nutrition on potato SOD activity

磷肥對(duì)MDA含量的影響如圖3所示，兩個(gè)品種隨著磷肥含量濃度的逐漸升高，都呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，只不過數(shù)值的變化各不相同。

2.3 磷營養(yǎng)對(duì)克新1號(hào)和夏波蒂品種馬鈴薯脯氨酸的影響

磷營養(yǎng)對(duì)兩個(gè)品種的脯氨酸的影響在圖4中所示，圖4中可以很明顯的看出，克新1號(hào)和夏波蒂隨著土壤中磷營養(yǎng)濃度的增加脯氨酸含量逐漸升高，而在磷營養(yǎng)在5.2 g·盆-1時(shí)候達(dá)到一個(gè)闕值，其后脯氨酸含量明顯降低，這種現(xiàn)象說明磷含量對(duì)提高兩個(gè)品種馬鈴薯脯氨酸的脯氨酸含量有一定的范圍界定，超過這個(gè)范圍，正效應(yīng)就會(huì)變成負(fù)效應(yīng)。

2.4 磷營養(yǎng)對(duì)克新1號(hào)和夏波蒂品種馬鈴薯葉綠色含量的影響

圖5所示的數(shù)據(jù)中，可以看到無論是在何種條件的濃度下，克新1號(hào)中的葉綠素含量值均高于夏波蒂品種，而且對(duì)于兩個(gè)品種單獨(dú)來說，不同濃度的磷肥濃度對(duì)于每個(gè)品種的葉片葉綠色含量水平影響不大。表明磷肥作用于馬鈴薯葉片葉綠素的效果是有的，但是效應(yīng)不是很明顯。

圖3 磷營養(yǎng)對(duì)馬鈴薯根葉片MDA含量的影響Fig.3 Effects of phosphorus nutrition on potato MDA content

圖4 磷營養(yǎng)對(duì)馬鈴薯葉脯氨酸的影響Fig.4 Effects of phosphorus nutrition on proline content in potato leaves

圖5 磷營養(yǎng)對(duì)馬鈴薯葉片葉綠素含量的影響Fig.5 Effects of phosphorus nutrition on potato chlorophyll content

3 討論與結(jié)論

目前國內(nèi)已有學(xué)者進(jìn)行的相關(guān)研究表明，磷營養(yǎng)提高農(nóng)作物的抗旱性主要是作用于農(nóng)作物的根系部分，通過增強(qiáng)根系增長的活力，促使根系能夠在土壤中汲取更多養(yǎng)分，從而使得農(nóng)作物能夠?qū)λ趾蜖I養(yǎng)物質(zhì)充分的吸收利用。本文通過對(duì)馬鈴薯的研究發(fā)現(xiàn)，磷營養(yǎng)在提高馬鈴薯的抗旱性方面，不僅能夠維持根系活力，而且能夠提高馬鈴薯的根部與冠部的比值、地上部與地下部的比值，以及莖部與葉部的比值，從而增強(qiáng)馬鈴薯的抗旱性能。

不同的化合物具有不同的作用機(jī)制。過氧化物酶是一類氧化還原酶，普遍存在植物當(dāng)中，它的作用機(jī)制在于能夠減緩細(xì)胞被過度氧化老去，而所受到的傷害。丙二醛作則是細(xì)胞被過度氧化所得到的產(chǎn)物，植物中含丙二醛的多少可以直接反映到細(xì)胞被過度氧化的程度，進(jìn)而可以推斷植物中的細(xì)胞活性。有學(xué)者通過研究發(fā)現(xiàn)，在抗旱性強(qiáng)的農(nóng)作物品種中，丙二醛的含量相對(duì)抗旱性弱的農(nóng)作物，丙二醛的含量較低，這也進(jìn)一步證實(shí)了抗旱性強(qiáng)的品種中農(nóng)作物品種中細(xì)胞被過度氧化的程度要低于抗旱性弱的品種。同時(shí)對(duì)小米和玉米的研究發(fā)現(xiàn)，根系活力，脯氨酸的含量值，以及細(xì)胞膜透性的變化，都可以作為研究抗旱性的因素，而磷營養(yǎng)恰恰就是通過作用于這些部位來提高農(nóng)作物的抗旱性能。本文所做的研究進(jìn)一步證實(shí)，對(duì)于兩個(gè)品種的馬鈴薯來說，雖然磷營養(yǎng)作用的效果略有差別，但是磷素都是通過作用于馬鈴薯的根系活力，根冠、莖葉等這些方面來提升抗旱性的。在干旱條件下，磷素能夠迅速的激活馬鈴薯的根系活力，增加脯氨酸含量的同時(shí)降低丙二醛的含量，并最終提高馬鈴薯的抗旱性能。但是本研究也同時(shí)表明，磷肥的正效應(yīng)作用機(jī)制是有一定范圍的的，超過這個(gè)范圍，正效應(yīng)就會(huì)變成負(fù)效應(yīng)，從而會(huì)抑制馬鈴薯的抗旱性能。

在葉綠色的測定中，通過不同的磷肥含量可以看出，土壤中磷肥濃度的變化對(duì)馬鈴薯葉片葉綠素含量并沒有明顯影響，兩個(gè)品種亦是如此，夏波蒂品種隨著磷素含量的增加葉綠素含量呈現(xiàn)增加的趨勢，而克新1號(hào)則是呈現(xiàn)了不規(guī)律的變化。

總體來說，克新1號(hào)的抗旱性能要優(yōu)于夏波蒂品種，磷營養(yǎng)能顯著提高克新1號(hào)和夏波蒂品種馬鈴薯的抗旱性能。而對(duì)于馬鈴薯的不同部位與相對(duì)指標(biāo)含量，作用機(jī)制略有不同。對(duì)于不同品種的馬鈴薯，土壤中磷營養(yǎng)的含量需要維持在一定的濃度范圍，這樣才能顯著提高其抗旱性，否則，便會(huì)適得其反。

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Comparison and Analysis on Effect of Phosphorus Nutrition on Drought-resistance of Potatoes of the Kexin 1 and Shepody

ZHOU Feng1，ZHANG Zhong-min2
1.Department of Biology，Jining Teachers College，Wulanqab 012000，China
2.Jining University，Jining 273155，China

Increasing drought resistance of the plant has been more popular in agricultural scientific research subject，this article used potatoes as the research object，and selected Kexin 1 and Shepody two more typical varieties，by applying different concentrations of phosphate fertilizer to study the effect of phosphorus nutrition on drought resistance of two kinds of the Kexin 1 and Shepody.The results showed that phosphate fertilizer can significantly improve the drought resistance performance of two varieties of potatoes，but it need in a certain concentration range.And phosphate fertilizer can improve the two varieties of potatoes chlorophyll content in leaves，has no significant effect.

Phosphorus nutrition；potato；drought resistance；Kexin 1 and Shepody

Q945.78

A

1000-2324（2015）01-0043-04

2012-12-23

2013-02-20

周峰（1976-），女，內(nèi)蒙古集寧人，講師，碩士，研究方向：植物生理與作物栽培研究.