桑樹13種不同營養(yǎng)元素單一缺乏時頂梢枯死程度的定量分析

王 謝 唐 甜 張建華

(四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南山地環(huán)境重點實驗室，四川成都 610066)

植物“缺素癥”是指植物由于缺乏某種或某幾種必要的營養(yǎng)元素時，生長發(fā)育受阻，顯示出某種特殊的顏色或畸形，甚至死亡的現(xiàn)象[1]。其中，生長點生長不正?；蛲?，甚至死亡，所形成的頂梢枯死現(xiàn)象就是植物缺素癥的常見癥狀之一[2-5]。有研究顯示，植物在缺銅、缺鐵、缺硼、缺鈣時會存在一定的頂梢枯死現(xiàn)象[6-8]。但對于桑樹，尚缺乏全面系統(tǒng)的缺素定量研究。為彌補這部分的研究空白，指導(dǎo)桑園土肥水管理，培育優(yōu)質(zhì)的桑產(chǎn)品原料，本研究系統(tǒng)地對比了桑樹缺氮、缺磷、缺鉀、缺鈣、缺鎂、缺硼、缺鋅、缺銅、缺鐵、缺錳、缺鉬、缺硫和缺氯等13種不同營養(yǎng)元素單一缺乏與正常營養(yǎng)供給桑樹的頂梢枯死程度?，F(xiàn)將結(jié)果介紹如下，供同行參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試桑樹品種強桑1號、農(nóng)桑14號，由浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶桑研究所提供，是目前市場上推廣量最大的桑樹嫁接苗。

1.2 試驗方法

2018年6月2日在四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所網(wǎng)室大棚(北緯30°36′36″，東經(jīng)104°6′36″，海拔491 m)采用砂培法對桑樹進行無土栽培試驗。栽培基質(zhì)由精制純白石英砂(SiO2≥99.5%，F(xiàn)e2O3≤0.15‰)經(jīng)濃度為0.3%的硝酸溶液浸泡3 d后，用超純水清洗3次后獲得。利用植物缺素癥研究配方計算軟件(PPND 1.0)[9]計算出缺氮、缺磷、缺鉀、缺鈣、缺鎂、缺硼、缺鋅、缺銅、缺鐵、缺錳、缺鉬、缺硫和缺氯等13種單一缺素桑樹處理和1種正常營養(yǎng)供給[10]桑樹處理(對照)的養(yǎng)分供應(yīng)濃度。所有處理都采用獨立的滴灌系統(tǒng)進行養(yǎng)分和水分供應(yīng)，每30 min供應(yīng)2 min營養(yǎng)液。每種處理包含7株桑樹，即4株獨立栽培的強桑1號桑樹和3株獨立栽培的農(nóng)桑14號桑樹。試驗期間不伐條、不打藥，落葉直接移除，不進入基質(zhì)。連續(xù)處理430 d后，對缺素后期癥狀進行調(diào)查。此次主要調(diào)查枝條頂梢的枯死程度，并以頂梢枯死的發(fā)生概率和頂梢枯死的長度為指標(biāo)。

1.3 統(tǒng)計與分析方法

基于頂梢枯死和頂梢不枯死的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，利用多個獨立樣本列聯(lián)表的皮爾森卡方檢驗(Pearson’s Chi-squared Test)[11]來分析各處理之間是否存在顯著差異。利用方差分析確定頂梢是否枯死(出現(xiàn)枯死現(xiàn)象的賦值1，未出現(xiàn)枯死現(xiàn)象的賦值0)和枯死發(fā)生個體中枯死長度對缺素處理的相應(yīng)情況。數(shù)據(jù)分析基于R project 3.1.4軟件，數(shù)據(jù)展示基于Origin 9.0軟件。數(shù)據(jù)分析中的置信度為95%。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同缺素處理條件下桑樹頂梢枯死的發(fā)生概率

從表1可以看出，桑樹頂梢是否枯死對缺素處理有顯著的響應(yīng)(P<0.01)，而對桑樹品種、桑樹品種和缺素處理的交互作用無顯著的響應(yīng)(P>0.05)。多個獨立樣本列聯(lián)表的皮爾森卡方檢驗結(jié)果也顯示，不同缺素處理條件下桑樹頂梢枯死的發(fā)生概率有顯著差異(卡方檢驗的χ2值=34.72，自由度=13，P<0.01)。其中，缺硼、缺鈣和缺硫處理頂梢枯死的發(fā)生概率最高，均達到了100%，可作為鑒定的典型性狀；其次為缺銅、缺鎂和缺氯處理，頂梢枯死的發(fā)生概率大于50%；再次為缺鐵、缺鉀、缺氮和缺鋅處理，頂梢枯死的發(fā)生概率為42.86%；最次為缺錳、缺鉬和缺磷處理，頂梢枯死的發(fā)生概率為28.57%；正常營養(yǎng)供給的桑樹頂梢不枯死(圖1)。

表1 基于方差分析的桑樹頂梢是否枯死對缺素處理和桑樹品種響應(yīng)狀況

自由度平方和均方差F值P值處理138.620.663.42<0.01品種10.020.020.110.74處理×品種132.110.160.840.62殘差7013.580.19

圖1 不同缺素處理條件下桑樹頂梢枯死的發(fā)生概率

2.2 不同缺素處理條件下桑樹頂梢枯死的長度

從表2-3可以看出，不同缺素處理之間，桑樹頂梢枯死的長度差異不顯著(P>0.05)，這種不顯著的差異也不會因桑樹品種的不同而有所不同(P>0.05)。缺素后期頂梢枯死的長度主要分布在1.00 cm到33.00 cm之間，其中以5.00～9.00 cm所占比率最大，達28.85%(圖2)。

表2 基于方差分析的桑樹頂梢枯死的長度對缺素處理和桑樹品種響應(yīng)狀況

自由度平方和均方差F值P值處理12990.082.501.250.30品種127.026.990.410.53處理×品種11362.732.970.500.89殘差281 847.765.99

表3 不同缺素處理條件下桑樹頂梢枯死的長度

處理均值/cm標(biāo)準(zhǔn)偏差/cm樣本數(shù)/株最小值/cm最大值/cm缺鎂17.8011.1256.0033.00缺銅16.604.83511.0022.00缺鈣16.295.0977.0022.00缺鐵16.0011.0035.0027.00缺鋅14.009.5435.0024.00缺鉬12.000.00212.0012.00缺硫11.295.6575.0019.00缺硼10.7110.2971.0028.00缺氯9.258.6643.0022.00缺錳6.502.1225.008.00缺磷5.502.1224.007.00缺鉀4.671.5333.006.00缺氮4.331.5333.006.00

圖2 頂梢枯死長度數(shù)據(jù)的頻率分布直方圖

3 小結(jié)與討論

本研究發(fā)現(xiàn)缺素造成的桑樹頂梢枯死的發(fā)生概率在2個試驗桑樹品種間沒有顯著差異，這暗示了桑樹缺素癥對于桑樹這個植物種而言，可能具有共性特征，不會因桑樹品種的差異而改變。

研究中發(fā)現(xiàn)缺硼、缺鈣和缺硫桑樹的頂梢枯死現(xiàn)象最為明顯，能達到100%的頂梢枯死，這表明頂梢是否完全枯死可作為桑樹硼、鈣和硫元素缺乏的初步判斷依據(jù)。

研究中還發(fā)現(xiàn)缺銅、缺鎂、缺氯、缺鐵、缺鉀、缺氮、缺鋅、缺錳、缺鉬和缺磷在一定概率水平上也存在頂梢枯死的情況。并且，無論是發(fā)生概率還是頂梢枯死的長度，這些營養(yǎng)元素缺乏處理之間都不存在顯著的差異，這表明頂梢部分枯死不能用作桑樹營養(yǎng)元素缺乏的初步判斷依據(jù)。