施氮處理對不同株型水稻品種葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

李珣 劉中卓 紀(jì)薇薇

摘要：以不同株型水稻品種為試材，探討了各施氮處理對水稻葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響。結(jié)果表明，不同株型水稻緊湊型沈農(nóng)07425和松散型秋光的葉片可溶性蛋白含量均表現(xiàn)出高氮處理>中氮處理>低氮處理的趨勢。葉片脯氨酸含量、電導(dǎo)率和可溶性糖含量則表現(xiàn)為高氮和低氮處理明顯高于中氮處理，說明與正常施氮量相比，少施或多施氮肥都會對植株生長造成影響，使植株處于氮素逆境生長條件。不同株型水稻品種葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的差異主要表現(xiàn)在可溶性糖含量上，緊湊型沈農(nóng)07425的最大可溶性糖含量出現(xiàn)在低氮處理，而松散型秋光的最大可溶性糖含量出現(xiàn)在高氮處理。交互作用分析表明，葉片脯氨酸含量、可溶性糖含量主要受品種與施氮水平的正交互作用影響，且葉片脯氨酸含量受品種因素影響較大;品種與施氮水平的交互作用對葉片相對電導(dǎo)率、可溶性蛋白含量也產(chǎn)生一定影響，但二者受施氮水平因素影響更大。

關(guān)鍵詞：施氮處理;株型;水稻;滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)

中圖分類號： S311;S511.06

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）15-0117-05

氮是水稻生長發(fā)育必需的三大營養(yǎng)元素之一，氮素營養(yǎng)狀況直接影響著水稻產(chǎn)量和品質(zhì)[1-2]。氮素的施用能活躍水稻氮代謝，增強(qiáng)葉片光合作用，延緩植株的衰老。隨著對水稻施氮方面的深入研究，學(xué)者們認(rèn)為針對不同的水稻品種，選擇合適的施氮量是水稻種植過程中一個非常重要的問題[3]。蔣琪等研究認(rèn)為氮素穗肥的施用有助于超級稻構(gòu)建合理的群體結(jié)構(gòu)，促進(jìn)籽粒生長發(fā)育，對水稻最終產(chǎn)量有提高作用[4]。另有研究發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)水稻葉片中氨基酸代謝水平，可以提高水稻耐冷性并減少其在逆境下的產(chǎn)量損失[5]。糖類是調(diào)控植物代謝和發(fā)育的重要信號物質(zhì)，不論是通過外部施用還是通過韌皮部施用，糖類都能刺激側(cè)根的發(fā)育[6]。脯氨酸是植物滲透調(diào)節(jié)的重要物質(zhì)，同時脯氨酸還可作為物理化學(xué)因素起到穩(wěn)定物質(zhì)代謝的作用。Smirnoff等證實了外源脯氨酸具有清除活性氧的作用[7]。蛋白質(zhì)作為水稻的重要組分之一，其含量和組成直接影響著稻米品質(zhì)[8]。前人展開了大量關(guān)于氮素對水稻氮肥運籌[9]、產(chǎn)量[10-11]、根系[12]、光合特性及碳代謝產(chǎn)物積累[13]等方面的研究，但從不同株型角度研究水稻葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的報道卻很少見。本試驗以緊湊型品種沈農(nóng)07425與松散型品種秋光為研究試材，研究不同施氮處理對品種葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響，探討不同株型水稻品種間的差異，以期為科學(xué)施肥提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗以沈農(nóng)07425和秋光為材料。其中沈農(nóng)07425穗型直立、株型緊湊、耐肥抗倒，是典型的直立穗緊湊型品種。秋光穗型彎曲、株型較松散、耐肥抗倒性較差，為典型的彎曲穗松散型品種。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2014年在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所基地進(jìn)行。采用盆栽方式，盆缽直徑30 cm，高26 cm，每盆裝土 13.25 kg。土壤基本理化性質(zhì)：全氮含量1.1 g/kg，全磷含量2.8 g/kg，全鉀含量34 g/kg，水解氮含量84.5 mg/kg，有效磷含量38.3 mg/kg，有效鉀含量138.7 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量 29.8 g/kg，pH值5.65。分別設(shè)5個氮肥水平：低氮（N1，施氮量0.10 g/kg）、中氮（N2，施氮量0.15 g/kg）、高氮（N3，施氮量0.20 g/kg）、完全不施肥（CK）、不施氮肥（PK，磷、鉀肥正常施用），其中氮肥梯度參考毛達(dá)如的《植物營養(yǎng)研究法》[14]而設(shè)定。共10個處理組合，3次重復(fù)，完全隨機(jī)排列，氮肥為尿素。施用磷酸二銨300 kg/hm2（其中所含的氮已包括在總氮里），氯化鉀225 kg/hm2。氮肥分基肥、蘗肥、穗肥，按5 ∶ 3 ∶ 2比例施入，其中以尿素作為基肥，硫酸銨作為蘗肥、穗粒肥追施，磷肥和鉀肥作為基肥一次性施入。插秧前選取整齊一致的秧苗，每盆3穴，每穴1株。陰雨天氣采用遮雨棚防止雨水沖刷，其他栽培管理措施同生產(chǎn)大田。

1.3 測定指標(biāo)及方法

分別于分蘗期（T1）、拔節(jié)期（T2）、齊穗期（T3）、灌漿后15 d（T4）、灌漿后30 d（T5）和灌漿后45 d（T6）取樣測定。參見郝建軍等的方法[15]測定脯氨酸含量、葉片相對電導(dǎo)率、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用DPS數(shù)據(jù)處理軟件和Microsoft Excel軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮條件下不同株型水稻品種葉片脯氨酸含量

2.1.1 施氮條件下不同株型水稻品種葉片脯氨酸含量比較 由表1可知，兩株型水稻品種各處理葉片脯氨酸含量在灌漿前期（T3至T4）保持一定水平，至灌漿后30 d達(dá)到最大值，灌漿后45 d略有下降。各時期處理間的多重比較表明，沈農(nóng)07425的葉片脯氨酸含量齊穗期N1、N3處理與N2、PK、CK處理差異極顯著，N2與PK處理差異極顯著;灌漿后15 d N1、N2、N3處理間差異極顯著;灌漿后30 d N1與N2、PK、CK處理差異極顯著;灌漿后45 d N2處理與N3處理差異極顯著，與N1差異顯著。秋光的葉片脯氨酸含量在齊穗期N1、N3處理與N2、PK、CK處理呈極顯著差異;灌漿后15 d N2、N3處理與其他處理間差異極顯著;灌漿后30 d N1處理與N2、PK、CK處理差異顯著;灌漿后45 d N2與N1、CK處理差異極顯著。整個生育期內(nèi)沈農(nóng)07425、秋光的葉片脯氨酸含量最大值均出現(xiàn)在灌漿后30 d N1處理，分別為 311.79 μg/g 和 279.70 μg/g。

2.1.2 品種與施氮水平對葉片脯氨酸含量的交互作用 表2中品種與施氮水平對水稻葉片脯氨酸含量的交互作用表明，灌漿后15 d、灌漿后30 d、灌漿后45 d葉片脯氨酸含量受品種的影響達(dá)到顯著或極顯著水平;灌漿后15 d、灌漿后45 d葉片脯氨酸含量受施氮水平影響達(dá)極顯著水平;齊穗期及整個灌漿期品種與施氮水平對葉片脯氨酸含量的互作影響達(dá)極顯著或顯著水平。表明葉片脯氨酸含量主要受品種與施氮水平的正交互作用影響，且葉片脯氨酸含量受品種因素影響較大，而受施氮水平因素影響較小。

2.2 不同施氮條件下2種株型水稻品種葉片相對電導(dǎo)率

2.2.1 不同施氮條件下2種株型水稻品種葉片相對電導(dǎo)率比較 由表3可知，兩株型水稻品種各處理間葉片相對電導(dǎo)率在灌漿前期（T3至T5）保持一定水平，至灌漿后45 d略有增長。表明隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，水稻植株所受的氮素逆境危害越發(fā)嚴(yán)重，其電解質(zhì)外滲越多。這種增長趨勢在秋光上表現(xiàn)更為明顯，可能與后期秋光植株發(fā)生倒伏有關(guān)。

各時期處理間的多重比較表明，齊穗期沈農(nóng)07425的葉片相對電導(dǎo)率N2、CK處理與N1、N3、PK處理差異顯著;灌漿后15 d N1、N2處理間差異極顯著，N3處理與其他處理差異顯著;灌漿后30 d各處理間相對電導(dǎo)率差異未達(dá)顯著水平;灌漿后45 d CK處理與N3、PK處理差異顯著。齊穗期秋光的相對電導(dǎo)率CK與其他處理呈極顯著差異;灌漿后15 d N3處理與N2、CK處理差異極顯著;灌漿后30 d CK與N1、N2和N3處理差異極顯著， 與PK處理差異顯著; 灌漿后45 d各處理間相對電導(dǎo)率差異不顯著。2個品種的N1、N3處理的相對電導(dǎo)率基本上均高于N2處理，說明與正常施氮量相比，少施或多施氮肥都會對植株生長造成影響，使植株處于氮素逆境生長條件，逆境越嚴(yán)重，電解質(zhì)外滲越多，因而水稻植株葉片的細(xì)胞膜相對透性越高，相對電導(dǎo)率越大。整個生育期內(nèi)沈農(nóng)07425、秋光的葉片相對電導(dǎo)率最大值均出現(xiàn)在灌漿后45 d（沈農(nóng)07425的N3、PK處理除外），其中沈農(nóng)07425灌漿后45 d的CK處理相對電導(dǎo)率最大，秋光灌漿后45 d的PK處理相對電導(dǎo)率最大，分別為3.34%、3.35%，可能與PK、CK對照所造成的缺氮環(huán)境有關(guān)。

2.2.2 品種與施氮水平對葉片相對電導(dǎo)率的交互作用 表2中品種與施氮水平對水稻相對電導(dǎo)率的交互作用表明，齊穗期相對電導(dǎo)率受品種的影響達(dá)到顯著水平;灌漿后15 d相對電導(dǎo)率受施氮水平影響達(dá)極顯著水平;齊穗期品種與施氮水平對相對電導(dǎo)率的互作影響達(dá)顯著水平。表明葉片相對電導(dǎo)率受品種因素、施氮水平因素影響外，二者的交互作用也對其產(chǎn)生一定作用。

2.3 施氮條件下不同株型水稻品種葉片可溶性糖含量

2.3.1 施氮條件下不同株型水稻品種葉片可溶性糖含量比較 由表4可知，兩株型水稻品種各處理的葉片可溶性糖含量在灌漿前期（T3至T4）保持一定水平，至灌漿后30 d達(dá)到最大值，灌漿后45 d略有下降。各時期處理間的多重比較表明，沈農(nóng)07425的葉片可溶性糖含量齊穗期N1、N3處理與N2處理差異顯著，N1與CK差異極顯著，與PK處理差異顯著;灌漿后15 d N1、N3處理與N2處理差異顯著，N1與CK差異極顯著，與PK處理差異顯著，N2、N3處理間差異顯著;灌漿后30 d N1與N2、PK和CK處理差異顯著，N1與N3處理差異不顯著;灌漿后45 d N2與N1處理差異顯著，與N3、PK、CK處理差異極顯著。秋光的葉片可溶性糖含量齊穗期N1、N2、N3、PK處理與CK處理呈極顯著差異;灌漿后15 d N3與N1處理差異顯著，與PK、CK處理間差異極顯著;灌漿后30 d N1、N2、N3處理間差異不顯著;灌漿后45 d N3處理與N1處理差異顯著，與N2、PK、CK處埋差異極顯著。兩品種的N1、N3處理的葉片可溶性糖含量高于N2處理，說明N1、N3處理相對N2處理來講處于缺氮和氮素過量狀態(tài)，使植株處于氮素逆境生長條件，從而水稻植株葉片的可溶性糖含量較高。整個生育期內(nèi)沈農(nóng)07425、秋光的葉片可溶性糖含量最大值均出現(xiàn)在灌漿后30 d，其中沈農(nóng)07425N1處理下葉片的可溶性糖含量最高，而秋光則在N3處理下出現(xiàn)最大可溶性糖含量，分別為3.30%和2.82%。

2.3.2 品種與施氮水平對葉片可溶性糖含量的交互作用 表2中品種與施氮水平對水稻葉片可溶性糖含量的交互作用表明，灌漿后30 d、灌漿后45 d葉片可溶性糖含量受品種的影響達(dá)到顯著水平; 灌漿后45 d葉片可溶性糖含量受施氮水平影響達(dá)極顯著水平;齊穗期及灌漿后15 d品種與施氮水平對葉片可溶性糖含量的互作影響達(dá)顯著水平，這種互作對葉片可溶性糖含量的影響在灌漿后45 d達(dá)到了極顯著水平。說明葉片可溶性糖含量主要受品種與施氮水平的正交互作用影響，相對而言，葉片可溶性糖含量受施氮水平因素影響較小。

2.4 施氮條件下2種株型水稻品種葉片可溶性蛋白含量

2.4.1 施氮條件下2種株型水稻品種葉片可溶性蛋白含量比較 由表5可知，2種株型水稻品種各處理灌漿后15 d或 30 d 小幅增長達(dá)到最大值，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，植株衰老，灌漿后45 d葉片可溶性蛋白含量略有下降。

各時期處理間多重比較表明，沈農(nóng)07425的葉片可溶性蛋白含量齊穗期各處理間差異不顯著;灌漿后15 d、灌漿后30 d和灌漿后45 d各處理多重比較結(jié)果一致：N1、N2和N3處理與PK、CK處理差異極顯著，N1與N2、N3間差異不顯著，PK、CK處理間差異未達(dá)顯著水平。秋光的葉片可溶性蛋白含量齊穗期各處理間差異不顯著;灌漿后30 d N2、N3與N1、PK處理差異極顯著，與CK處理差異顯著;灌漿后30 d N2、N3處理與N1、PK和CK處理差異極顯著;灌漿后45 d N3與N1、PK和CK處理差異達(dá)極顯著水平。

各處理比較而言，2種株型水稻品種的葉片可溶性蛋白含量符合N3>N2>N1的趨勢，說明隨著施氮量的提高，葉片可溶性蛋白含量增加，可能是氮的施用使葉片的氮代謝及氮相關(guān)物質(zhì)轉(zhuǎn)運增多，從而導(dǎo)致水稻植株葉片的可溶性蛋白含量較高。整個生育期內(nèi)沈農(nóng)07425、秋光的葉片可溶性蛋白含量最大值均出現(xiàn)在灌漿后30 d的N3處理，分別為 7.79、7.56 mg/g。

2.4.2 品種與施氮水平對葉片可溶性蛋白含量的交互作用 表2中品種與施氮水平對水稻葉片可溶性蛋白含量的交互作用分析表明，灌漿后15 d葉片可溶性蛋白含量受品種的影響達(dá)到顯著水平;灌漿后15 d、灌漿后45 d葉片可溶性蛋白含量受施氮水平影響達(dá)極顯著水平;灌漿后15 d品種與施氮水平對葉片可溶性蛋白含量的互作影響達(dá)顯著水平，這種互作對葉片可溶性蛋白含量的影響在灌漿后30 d達(dá)到了極顯著水平。說明品種與施氮水平對葉片可溶性蛋白含量產(chǎn)生一定的正交互作用，相對而言，葉片可溶性蛋白受施氮水平因素影響較大。

3 討論

逆境脅迫因素可誘發(fā)植物細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生過量的活性氧，活性氧積累會造成膜、蛋白質(zhì)和DNA分子結(jié)構(gòu)等損傷[16]，引起膜透性增大，外滲液中離子濃度升高，相對電導(dǎo)率增大，相對電導(dǎo)率是標(biāo)志膜受損傷即植物受脅迫傷害程度的指標(biāo)[17]。因此測定外滲液電導(dǎo)率的變化，可反映出質(zhì)膜的傷害程度。在逆境或植物衰老時，由于外界滲透勢較低，植物細(xì)胞會發(fā)生滲透脅迫，植物也因此產(chǎn)生一種適應(yīng)機(jī)制，植物細(xì)胞主動積累一些可溶性溶質(zhì)來降低胞內(nèi)滲透勢，以保證水分的正常供應(yīng)。有報道認(rèn)為水稻脯氨酸的積累是脅迫對植物傷害的結(jié)果[18]。通過測定植物體內(nèi)游離脯氨酸的含量，對判定逆境對其危害程度和植物對逆境的抵抗力有著重要的理論意義和實踐意義。可溶性蛋白是植物體內(nèi)氮素存在的主要形式，其含量的多少與植物體代謝和衰老有密切的關(guān)系。前人研究結(jié)果表明，超級雜交稻劍葉可溶性蛋白含量在抽穗后先上升后下降。蛋白含量的下降是衡量葉片開始衰老的可靠指標(biāo)[19]，Biswas等的研究也得到類似結(jié)果[20]。李向東等的試驗結(jié)果顯示，增加氮素可增加花生葉片可溶性蛋白含量[21]。

劉曉龍等研究發(fā)現(xiàn)，1/2N水平的營養(yǎng)液培養(yǎng)水稻可提高水稻的滲透調(diào)節(jié)能力，從而增強(qiáng)其在孕穗期的抗鹽能力，且1/2N水平下水稻植株體內(nèi)脯氨酸、可溶性糖含量顯著高于其他氮水平，膜透性和丙二醛含量均低于其他氮水平[22]。汲添等研究認(rèn)為，吉農(nóng)大505葉和根中游離氨基酸含量在1 N和1.5 N水平下顯著高于0.5 N水平，吉農(nóng)大603在葉莖中差異不顯著，但根中游離氨基酸含量隨氮水平增加而顯著增加[3]。武美燕研究指出，噴施硫酸銨、甘氨酸和谷氨酸顯著提高了水稻葉片脯氨酸含量和可溶性蛋白含量[23]。張歡歡等的研究結(jié)果表明，在烤煙移栽后30、55 d，煙葉可溶性糖含量隨施氮量的增加而降低，而在烤煙移栽后75 d隨施氮量的增加而增加[24]。高溫或適溫下，高氮處理增加了籽?？扇苄蕴呛縖25]，而施用氮鉀肥[26]、增施氮素粒肥[27]顯著提高了參試水稻品種葉片的可溶性蛋白含量。

本研究結(jié)果表明，不同處理條件下不同株型品種葉片可溶性蛋白含量隨施氮量增加而增加，這與前人研究結(jié)果一致[20]。高氮處理的可溶性蛋白含量明顯高于中、低氮處理，而脯氨酸含量、電導(dǎo)率和可溶性糖含量則表現(xiàn)為高氮、低氮處理明顯大于中氮處理。2個品種水稻的脯氨酸含量最大值出現(xiàn)在低氮處理;緊湊型沈農(nóng)07425灌漿30 d后的最大電導(dǎo)率出現(xiàn)在CK對照，松散型秋光灌漿30 d后則出現(xiàn)在PK對照;沈農(nóng)07425、秋光的最大可溶性糖含量分別出現(xiàn)在低氮、高氮處理?？赡苁怯捎诘偷⒏叩幚硐鄬χ械幚韥碇v處于缺氮和氮素過量狀態(tài)，使植株處于氮素逆境生長條件[28]，從而使水稻葉片的脯氨酸含量、電導(dǎo)率、可溶性糖含量較高。因此，施氮量影響植物體內(nèi)的含氮化合物的含量，進(jìn)而影響著植物的代謝過程。

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