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(guò)雪瑩，陳 靜，張 晗，平措央吉，唐東芹 (上海交通大學(xué)設(shè)計(jì)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(guó)內(nèi)外民眾喜聞樂(lè)見(jiàn)的名貴花卉，被譽(yù)為“花卉王國(guó)中的皇后”。目前，荷蘭等國(guó)外園藝先進(jìn)國(guó)家已經(jīng)形成了完整的生產(chǎn)技術(shù)體系,而我國(guó)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(lài)國(guó)外進(jìn)口等問(wèn)題，而從栽培入手提高郁金香花卉品質(zhì)是比較切實(shí)有效的途徑。

腐殖酸(humic acid,HA),作為有機(jī)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(dá)到活化、改良土壤的目的，還可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)和營(yíng)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(yíng)養(yǎng)診斷部位，其營(yíng)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(dòng)態(tài)變化規(guī)律可以表征植物養(yǎng)分需求和營(yíng)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(duì)植物營(yíng)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(jiàn)報(bào)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(huì)阻礙植物生長(zhǎng)或降低養(yǎng)分含量。張沁怡等對(duì)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(zhǎng)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(jìn)尾巨桉(×)、萬(wàn)壽菊()對(duì)K、Na、Zn、Cu等大量及微量營(yíng)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(duì)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(shí)，天竺葵(×)葉片氮素含量會(huì)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(jiàn)，針對(duì)不同植物種類(lèi)，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(zhǎng)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(guò)分析郁金香葉片營(yíng)養(yǎng)元素的積累來(lái)探討腐殖酸的施用效果具有明顯意義。

郁金香在我國(guó)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(duì)鹽脅迫的緩解能力有限。研究表明，腐殖酸具有多官能團(tuán)和高吸附性的特點(diǎn)，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(huì)影響植物營(yíng)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(duì)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(jìn)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(zhǎng)和礦質(zhì)營(yíng)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(huì)降低大豆品種對(duì)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(duì)N素的吸收，葉面施用腐殖酸能增加玉米對(duì)P、K、Mg、Na、Cu和Zn的吸收。

筆者以“上農(nóng)早霞”郁金香為試驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)在基質(zhì)中添加腐殖酸肥料，分析其對(duì)郁金香營(yíng)養(yǎng)元素吸收的影響。同時(shí)，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(guò)郁金香葉片養(yǎng)分元素的吸收狀況來(lái)分析腐殖酸對(duì)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(mǎn)健康、周徑12～13 cm的種球120個(gè)。選用“虹越花彩師”腐殖酸肥料，為黑色顆粒狀，純度為75%。試驗(yàn)在上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院溫室進(jìn)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(jìn)行統(tǒng)一的水肥管理。

以草炭2∶園土1∶珍珠巖1∶有機(jī)肥1的體積比均勻混拌形成復(fù)合基質(zhì)，同時(shí)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(jī)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(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。以復(fù)合基質(zhì)為對(duì)照組(CK)。在非鹽脅迫條件下共設(shè)置3個(gè)試驗(yàn)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T(mén)1組，隨后以15 g/盆為梯度用量。鹽脅迫下設(shè)置2個(gè)試驗(yàn)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(jìn)行，每盆澆500 mL。每盆種植4個(gè)種球視作一個(gè)重復(fù)，每組處理5個(gè)重復(fù)。

表1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)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(guò)0.25 mm篩，裝袋備用。K、P、Ca、 Mg、 Zn、 Mn、 Fe、 Cu、硼(B)含量的測(cè)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(jìn)行數(shù)據(jù)整理；用SPSS 19.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan法進(jìn)行方差分析，檢驗(yàn)其在<0.05下的差異顯著性，并采用Pearson雙尾檢驗(yàn)法對(duì)元素的相關(guān)性進(jìn)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(jìn)郁金香對(duì)Ca元素的吸收，但對(duì)K、P和Mg無(wú)顯著影響。與對(duì)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(huì)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(jìn)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(wú)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(shì)，均與腐殖酸的用量成正比，但B無(wú)明顯變化。施用低用量的腐殖酸(T1)普遍抑制郁金香對(duì)微量元素的吸收，尤其是Mn，與對(duì)照相比顯著降低(下降28.1%)。隨后表現(xiàn)為含量增加趨勢(shì)，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(duì)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(wú)顯著變化。除Cu外，施用腐殖酸(T5)會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)對(duì)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(shí)，T5中5個(gè)微量元素含量均高于對(duì)照，僅B未達(dá)顯著差異。

相關(guān)性分析表明，郁金香葉片中各營(yíng)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(shuō)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(shuō)明它們之間存在微弱的拮抗作用。

表2 腐殖酸對(duì)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(duì)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(yíng)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(zhǎng)提供必要的生存環(huán)境。國(guó)內(nèi)外大量研究都是通過(guò)測(cè)定葉片中營(yíng)養(yǎng)元素的含量來(lái)評(píng)價(jià)不同施肥量是否促進(jìn)植物的營(yíng)養(yǎng)吸收，因此通過(guò)對(duì)郁金香葉片元素含量的測(cè)定來(lái)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(duì)郁金香葉片元素的吸收有明顯影響，這可能是因?yàn)楦乘崴哂械妮^強(qiáng)絡(luò)合能力的多種功能基團(tuán)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(jiàn)，在不同植物種類(lèi)中腐殖酸的作用也不同，這也可能與植物生長(zhǎng)基質(zhì)不同有關(guān)。腐殖酸的施用能顯著促進(jìn)Ca元素的吸收，T2表現(xiàn)明顯。研究表明Ca元素可以促進(jìn)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(zhǎng)品質(zhì)。大量元素K、P、Mg對(duì)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(duì)郁金香的研究中發(fā)現(xiàn)其對(duì)K、P、Mg元素的吸收并無(wú)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(duì)養(yǎng)分需求不同。可見(jiàn)，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(huì)使植物生長(zhǎng)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(duì)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(shì)，可見(jiàn)適量腐殖酸能對(duì)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(jìn)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(guò)多，容易對(duì)郁金香生長(zhǎng)存在毒害作用。故綜合來(lái)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(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收。伴隨著大量Na和Cl的進(jìn)入，郁金香葉片中Ca元素含量升高，這與Taiz等關(guān)于過(guò)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(duì)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?tīng)I(yíng)養(yǎng)元素轉(zhuǎn)運(yùn)也有所差異。此外，鹽脅迫下Zn、Cu含量也顯著升高，說(shuō)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(duì)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(duì)郁金香具有重要作用。在鹽脅迫下施入腐殖酸能顯著促進(jìn)郁金香葉片中P、Mg 2個(gè)大量元素及Zn、Mn、Fe、Cu 4個(gè)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(gè)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(zhǎng)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(shù)體營(yíng)養(yǎng)水平。可見(jiàn)腐殖酸對(duì)郁金香鹽脅迫具有明顯的緩解效應(yīng)，但有待進(jìn)一步的生長(zhǎng)理化指標(biāo)進(jìn)行確認(rèn)。

生產(chǎn)實(shí)踐中對(duì)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(zhǎng)及對(duì)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(dòng)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)。