氮鉀配施對萬壽菊幼苗生理特性的影響

朱 亞，馬雪莉，趙永平，付獻歐，趙 盟

(商洛學院 生物醫(yī)藥與食品工程學院，陜西 商洛 726000)

萬壽菊(Tagetes erecta L)又名臭芙蓉、金盞菊等，為菊科萬壽菊屬一年生草本植物，原產(chǎn)于墨西哥，目前，在我國許多地方均有栽培，是一種普遍種植的經(jīng)濟植物。已有研究中表明萬壽菊的鮮花中含有大量的葉黃素，葉黃素既可以作為色素添加劑，在營養(yǎng)與醫(yī)療保健方面也具有較多功能，也具有抗氧化、消除自由基等作用，還可以預防和治療視力方面的問題，以及心腦血管硬化、冠心病和腫瘤等疾病，同時也被廣泛應用于醫(yī)藥和食品等領域［1-3］。萬壽菊抗性強，對土壤要求不高，耐移植，容易栽培，生長迅速，病蟲害較少;開花時花大而艷，花期長，群體栽培效果好等優(yōu)點，是一類兼具觀賞價值和藥用價值的經(jīng)濟作物［4］。氮是礦質(zhì)營養(yǎng)中的核心元素，是限制植物生長發(fā)育的關鍵營養(yǎng)元素［5，6］。孫文相等的研究表明，氮是大豆蛋白質(zhì)、細胞器和酶等物質(zhì)的主要組成成分，參與許多生命活動，對大豆的生長及產(chǎn)量等方面有重要影響［7］。陳劍等［8］研究結果表明適量的肥料對綠豆葉片中的各項生理指標具有顯著的影響。鉀肥在植物生長發(fā)育過程中有重要作用，向達兵等［9］研究認為合理施鉀在大豆干物質(zhì)積累方面有重要作用，可以促進最終產(chǎn)量的形成。吳國欣等［10］研究表明，不同的氮、磷、鉀施用量對降香黃檀苗木葉片的可溶性糖質(zhì)量分數(shù)和葉綠素也有顯著影響。當前大多數(shù)學者對萬壽菊鮮花中的葉黃素提取工藝及萬壽菊栽培方面有較多研究，但關于氮鉀配施對萬壽菊生長影響方面研究較少，本試驗主要研究了氮鉀配施對不同品種萬壽菊幼苗生理特性的影響，通過對比分析不同氮、鉀肥配施下不同品種萬壽菊各種理化指標的變化，初步明確氮鉀肥的最佳配施比例以及不同品種萬壽菊對氮鉀肥的響應，為萬壽菊合理施肥及適宜品種選擇和推廣提供理論參考。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為引自甘肅的LJ-W-01 和江蘇的SQ-S-03 兩個萬壽菊品種。

1.2 試驗設計

試驗于2019 年3 月在商洛學院生物醫(yī)藥與食品工程學院實驗中心進行。采用盆栽試驗，盆栽土壤為沙土和當?shù)厝劳涟?:1 比例混合使用。在基施等量磷的基礎上，采用裂區(qū)設計，主區(qū)為氮肥處理，設0、120、240、360kg·hm-2四個水平;副區(qū)為鉀肥處理，設0、100、200、300 kg·hm-2四個水平，每處理3 次重復。選充實飽滿的萬壽菊種子，用10% NaClO 消毒10 min，蒸餾水漂洗。用蒸餾水浸種24 h 后，在培養(yǎng)皿中放上濾紙，使紙緊貼底部，往內(nèi)加一些水，使其潤濕(防止氣泡的產(chǎn)生)，把浸泡過的種子點在濾紙上。再往內(nèi)澆上水，注意皿內(nèi)的水不能淹沒種子。然后把種子放在恒溫箱中(27℃左右)催芽，之后每2d 補充水分一次，直至種子發(fā)芽。

1.3 生理指標測定與方法

SOD 活性測定用氮藍四唑還原法、POD 活性測定用愈創(chuàng)木酚顯色法、CAT 活性測定用紫外吸收法、MDA 含量測定用硫代巴比妥酸法、相對電導率測定用浸泡法、可溶性蛋白質(zhì)含量測定用考馬斯亮藍G-250 染色法、脯氨酸(Pro)含測定用茚三酮比色法［11］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003 和SPSS 18 軟件進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 氮鉀配施對萬壽菊幼苗保護酶活性的影響

由表1 可以看出，不同氮鉀配施處理間SOD(超氧化物歧化酶)、POD(過氧化物酶)和CAT(過氧化氫酶)活性均存在顯著差異，同一施氮水平SOD 活性隨著施鉀量的增加而升高，當施氮量達到240 kg·hm-2時，同一施氮水平SOD 活性呈現(xiàn)下降趨勢，在氮鉀配比為N 240 kg·hm-2、K 200 kg·hm-2時，SOD 活性均達到最大值，分別較不施氮鉀處理增加了116.08%和143.78%。同一施氮水平下，當施氮量為0 或者達到320 kg·hm-2時，POD 活性隨著施鉀量的增加呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢;兩個萬壽菊品種LJ-W-01 和SQ-S-03 在氮鉀配比為N 240 kg·hm-2、K 300 kg·hm-2時，POD 活性均達到最大值，分別較不施氮鉀處理增加了267.95%、239.13%。相同施氮水平下，LJ-W-01 品種和SQ-S-03 品種CAT 活性隨施鉀量的增加而增加;相同施鉀水平下，參試的兩個萬壽菊品種CAT 活性隨施氮量的增加而上升，但當施鉀量達到300 kg·hm-2時，CAT 活性隨著施氮量的增加而下降。

2.2 氮鉀配施對萬壽菊幼苗膜脂過氧化的影響

2.2.1 氮鉀配施對萬壽菊幼苗電導率的影響由圖1 可知，隨著氮鉀施用量的增加，萬壽菊幼苗相對電導率呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢。參試的兩個萬壽菊品種當?shù)适褂昧繛? kg·hm-2時，電解質(zhì)滲出率均隨鉀肥施用量的增加而降低;當施氮量在120～240 kg·hm-2時，電解質(zhì)滲出率隨鉀肥施用量的增加而呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，但當施氮量為360 kg·hm-2時，參試的兩個萬壽菊對品種對氮鉀肥響應不同。當施鉀量為200 kg·hm-2時，LJ-W-01 品種的施氮量為120、240、360 kg· hm-2時分別較不施肥減少了32.43%、59.46%和22.51%;SQ-S-03 品種的施氮量為120、240、360 kg·hm-2時分別較不施氮減少了61.61%、62.49%和23.19%。

圖1 氮鉀配施對萬壽菊幼苗相對電導率的影響

2.2.2 氮鉀配施對萬壽菊幼苗丙二醛含量的影響 由圖2 可以看出，當施鉀量為0 kg·hm-2時，LJ-W-01 品種MDA(丙二醛)含量隨著施氮量的增加呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢;而SQ-S-03 品種隨著施氮量的增加而降低。同一鉀肥施用水平下，當鉀肥施用量為100～300 kg·hm-2時，參試的兩個萬壽菊品種MDA 含量隨著施氮量的增加先降低后升高。相同施鉀水平下，兩個品種當施氮量為240 kg·hm-2時，MDA 含量均為最低;當施鉀量為100 kg·hm-2時，分別較不施肥減少了57.14%和41.59%;當施鉀量為200 kg·hm-2時，分別較不施肥減少了70.24%和67.28%;當施鉀量為300 kg·hm-2時，分別較不施肥減少了65.6%和68.41%。

圖2 氮鉀配施對萬壽菊幼苗丙二醛含量的影響

2.3 氮鉀配施對萬壽菊幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

2.3.1 氮鉀配施對萬壽菊幼苗可溶性蛋白含量的影響 由圖3 可以看出，相同施氮水平下，當施氮量為0～120kg·hm-2時，兩個品種可溶性蛋白含量均隨著施鉀量的增加而降低;當施氮量為240～360 kg·hm-2時，可溶性蛋白含量均隨施鉀量的增加呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢。當施氮量為240 kg·hm-2，施鉀量為200 kg·hm-2時參試的兩個萬壽菊品種可溶性蛋白含量均最低，分別較不施肥處理減小了56.86%、67.39%。

2.3.2 氮鉀配施對萬壽菊幼苗脯氨酸含量的影響 由圖4 可以看出，相同施氮水平下，當施氮量為0～120 kg·hm-2時，兩個品種的游離脯氨酸含量均隨著施鉀量的增加而降低;當施氮量為240～360 kg·hm-2時，游離脯氨酸含量均隨施鉀量的增加呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢。相同施鉀水平下，當施氮量為240 kg·hm-2時，參試的兩個萬壽菊品種脯氨酸含量最低，當施鉀量為100 kg·hm-2時，兩個品種分別較不施肥處理減少了41.88%和41.27%;當施鉀量為200 kg·hm-2時，分別較不施肥處理減少了54.88% 和88.43%;當施鉀量為300 kg·hm-2時，分別較不施肥處理減少了52.88%和58.51%。

圖3 氮鉀配施對萬壽菊幼苗可溶性蛋白含量的影響

圖4 氮鉀配施對萬壽菊幼苗脯氨酸含量的影響

3 討論

3.1 氮鉀配施對萬壽菊幼苗保護酶活性的影響

張福鎖等研究表明，SOD 普遍存在于植物體內(nèi)，且是抗氧化系統(tǒng)中很重要的金屬酶，在酶保護系統(tǒng)中處于核心地位［12］。植物由于受到脅迫，其細胞膜通透性顯著增大，因此其SOD 活性和POD活性均上升，但CAT 活性有所下降，且有較好抗逆性的植物卻可以保持更高的保護酶活性以及細胞膜的完整性，因此具有很好的抗性［13］。劉慧英等［14］研究認為植物的抗氧化酶活性下降，表明逆境脅迫使植物活性氧防御系統(tǒng)能力有所下降。不同氮鉀營養(yǎng)對植物抗氧化酶活性影響因植物種類不同而異，本試驗研究結果表明，相同施氮水平下，參試的兩個萬壽菊品種CAT 活性隨著施鉀量的增加而增加，當施氮量較少時，POD 活性和SOD 活性隨著施鉀量的增加而增加，但當施氮量達到240 kg·hm-2時，POD 活性和SOD 活性有逐漸下降的趨勢。當?shù)浥浔葹镹 240 kg·hm-2、K 300 kg·hm-2時，萬壽菊幼苗POD 活性和CAT活性均達到最大，分別較不施氮鉀處理增加了267.95%、239.13%、492.49%和263.38%;而當?shù)浥浔葹镹 240 kg·hm-2、K 200 kg·hm-2時，SOD 活性均達到最大值，分別較不施氮鉀處理增加了116.08%和143.78%。說明適合理施肥可提高萬壽菊幼苗保護酶的活性。

3.2 氮鉀配施對萬壽菊幼苗膜質(zhì)過氧化程度的影響

植物體內(nèi)有很多抗氧化保護酶和非酶物質(zhì)，在一般情況下可清除活性氧自由基，使其產(chǎn)生和清除處于一種動態(tài)平衡狀態(tài)下，使植物細胞免受活性氧的危害，維持細胞膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有效增強植物的抗逆性，相對電導率的大小常作為膜傷害或變性的重要標志，相對電導率和MDA 含量的大小可以直接反映出細胞膜受損傷的程度［15-17］。本試驗研究表明，參試的兩個萬壽菊品種當?shù)适褂昧繛? kg·hm-2時，電解質(zhì)滲出率均隨著施鉀量的增加而降低;但當施氮量在120～360 kg·hm-2時，電解質(zhì)滲出率隨著施鉀量的增加而呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢。不同氮鉀配比對植物細胞膜系統(tǒng)也有影響，郭瑩等［18］研究發(fā)現(xiàn)，水培條件下隨著銨態(tài)氮比例的增大，大白菜中MDA 含量、電解質(zhì)滲出率升高。本試驗結果表明，當施鉀量為0 kg·hm-2時，LJ-W-01 品種MDA(丙二醛)含量隨著施氮量的增加呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢;而SQ-S-03 品種隨著施氮量的增加而降低。且相同施鉀水平下，兩個品種當施氮量為240 kg·hm-2時，MDA 含量均為最低。

3.3 氮鉀配施對萬壽菊幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

可溶性蛋白和游離脯氨酸是逆境脅迫下植物體內(nèi)最重要的有機滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，氮肥施用量對其影響顯著。劉國英等［19］研究指出，番茄幼苗可溶性蛋白含量隨營養(yǎng)液中銨態(tài)氮比例的增加而呈現(xiàn)升高的趨勢。本試驗結果表明，相同施氮水平下，當施氮量為0～120 kg·hm-2時，參試的兩個萬壽菊品種可溶性蛋白含量均隨著施鉀量的增加而降低;當施氮量為240～360 kg·hm-2時，可溶性蛋白含量均隨施鉀量的增加呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢。當施氮量為240 kg·hm-2，施鉀量為200 kg·hm-2時參試的兩個萬壽菊品種可溶性蛋白含量均最低，分別較不施肥處理減小了56.86%、67.39%。相同施鉀水平下，當施氮量為240 kg·hm-2時，參試的兩個萬壽菊品種脯氨酸含量最低，說明合理的施肥能夠穩(wěn)定和增加萬壽菊幼苗體內(nèi)游離脯氨酸和可溶性蛋白含量，增加植物的持水力，以適應不良的環(huán)境，減少逆境對植物的傷害。

4 結論

不同的氮鉀配比施肥對萬壽菊幼苗各項生理指標均有顯著影響。對幼苗各種氧化酶活性而言，當?shù)繛?40kg·hm-2，鉀含量為200～300kg·hm-2時，對萬壽菊幼苗各項保護酶活性效果最好。不同品種萬壽菊幼苗膜脂過氧化程度對氮鉀配對施肥的響應不同，相同施氮水平下，當施鉀量為200～300 kg·hm-2時，LJ-W-01 品種電解質(zhì)滲出率最低，而當施鉀量為200 kg·hm-2時，SQ-S-03 品種電解質(zhì)滲出率最低。且相同施鉀水平下，當施氮量為240 kg·hm-2時，參試的兩個萬壽菊品種MDA 含量均最低。當施氮量為240 kg·hm-2，施鉀量為200 kg·hm-2時參試的兩個萬壽菊品種可溶性蛋白含量均最低。相同施鉀水平下，當施氮量240 kg·hm-2時，參試的兩個萬壽菊品種脯氨酸含量最低。