鉬對(duì)八棱海棠幼苗吸收和利用硝態(tài)氮的影響

劉利　蓋瑞　孫鳳金　鄭孝勝　姜遠(yuǎn)茂　魏紹沖

摘 要：運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)，以蘋(píng)果砧木八棱海棠幼苗為試驗(yàn)材料，研究鉬對(duì)八棱海棠幼苗吸收和利用硝態(tài)氮的影響以及鉬對(duì)幼苗生長(zhǎng)狀況的影響。結(jié)果表明：供鉬處理的八棱海棠幼苗的根系活力高于對(duì)照。培養(yǎng)4 d時(shí)，八棱海棠幼苗兩種處理的葉片NR活性上升至最高值，然后下降。培養(yǎng)8 d內(nèi)供鉬處理根系硝酸還原酶活性一直高于對(duì)照，且與對(duì)照差異顯著。供鉬處理提高了八棱海棠幼苗生物量和葉綠素含量。鉬明顯影響幼苗的15N利用率和分配率，供鉬處理15N利用率為14.97%，比對(duì)照提高63.06%；供鉬處理幼苗莖和葉片15N分配率為18.40% 和24.34%，分別為對(duì)照的1.32倍和1.16倍。

關(guān)鍵詞：鉬； 15N；吸收；利用

中圖分類(lèi)號(hào)：S661.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.12.002

鉬是高等植物正常生命活動(dòng)中不可或缺的微量元素之一，其生理功能與植物體內(nèi)的含鉬酶密切相關(guān)[1-3]。硝酸還原酶（Nitrate reductase，NR）是高等植物體內(nèi)重要的含鉬酶[3-5]，鉬輔因子是高等植物體內(nèi)NR的重要組分，NR催化硝酸鹽同化反應(yīng)的第一步，就是把硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，其在植物的氮素代謝過(guò)程中發(fā)揮著重要作用[6-11]。氮素是果樹(shù)的必需礦質(zhì)元素之一，是果樹(shù)生長(zhǎng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。但近來(lái)蘋(píng)果生產(chǎn)中大量甚至過(guò)量施用氮肥的現(xiàn)象十分常見(jiàn)，這不僅使得樹(shù)體旺長(zhǎng)、果實(shí)產(chǎn)量品質(zhì)下降，而且造成果園發(fā)生土壤酸化，有效鉬含量降低[12]，氮素的吸收利用率也會(huì)受到影響。

本試驗(yàn)運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)，研究水培條件下鉬對(duì)八棱海棠幼苗硝態(tài)氮吸收、分配和利用特性以及生長(zhǎng)特性的影響，為蘋(píng)果生產(chǎn)中鉬肥與氮肥的合理施用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試材料為蘋(píng)果砧木八棱海棠幼苗。

Ca（15NO3）2上?；ぱ芯吭荷a(chǎn)，豐度為10.20%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗(yàn)站進(jìn)行。八棱海棠種子經(jīng)4 ℃層積處理發(fā)芽后播入營(yíng)養(yǎng)缽中，長(zhǎng)到5片真葉時(shí)選取生長(zhǎng)一致的幼苗移至塑料容器中培養(yǎng)。幼苗定植于泡沫板上，每板9孔，每孔定植10株，培養(yǎng)時(shí)加入營(yíng)養(yǎng)液3 L，營(yíng)養(yǎng)液每日定時(shí)通氣。先用1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液預(yù)培養(yǎng)5 d，再換以Hoagland營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)，每周更換1次培養(yǎng)液，試驗(yàn)中所有配制的營(yíng)養(yǎng)液均用蒸餾水配制，微量元素貯備液中不含鉬。待幼苗長(zhǎng)到10片左右真葉時(shí)，選取各方面基本一致的幼苗，進(jìn)行饑餓處理7 d，以消耗植株中積累的硝態(tài)氮。然后用Ca（15NO3）2霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)20 d，設(shè)2個(gè)處理： CK（營(yíng)養(yǎng)液無(wú)鉬）和供鉬處理N1（營(yíng)養(yǎng)液0.5 μmol·L-1鉬酸），營(yíng)養(yǎng)液以全硝態(tài)氮（5 mmol·L-1 Ca（15NO3）2）為唯一氮源，每個(gè)處理3次重復(fù)。轉(zhuǎn)入營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)后，每隔 4 d取樣測(cè)定幼苗的根系活力、葉綠素含量和根系及葉片NR活性等。并于12 d幼苗長(zhǎng)到14～15片左右真葉時(shí)，取樣測(cè)定幼苗15N的吸收、分配及利用情況。

1.3 計(jì)算公式和數(shù)據(jù)分析方法

Ndff = （植物樣品中15N豐度%-15N自然豐度%） /（肥料中15N豐度%-15N自然豐度%）×100%

器官15N 吸收量（g） = Ndff×器官全氮量（g）

器官全氮量（g） =器官生物量（g）×氮含量（%）

氮肥利用率 =器官15N 吸收量/施肥量（g）×100%

氮肥分配率 =各器官?gòu)牡手形盏牡浚╣）/總吸收氮量（g）×100%

數(shù)據(jù)采用DPS7. 05軟件進(jìn)行單因素方差分析，LSD 法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，應(yīng)用Microsoft Excel 2003繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉬對(duì)八棱海棠根系活力的影響

八棱海棠N1處理根系活力大于對(duì)照，差異顯著，第8天達(dá)到260 μg·g-1·h-1，比對(duì)照提高26.5%（圖1）。由圖1可以看出，鉬提高了八棱海棠幼苗的根系活力。

2.2 鉬對(duì)八棱海棠根系NR活性的影響

經(jīng)硝酸鹽饑餓處理后的八棱海棠幼苗體內(nèi)的硝態(tài)氮含量較低，當(dāng)轉(zhuǎn)移到全硝態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)液后大量地吸收硝態(tài)氮，從而誘導(dǎo)根系NR活性的提高。因此，NR活性4 d時(shí)快速上升，并于8 d時(shí)兩種處理均達(dá)到最大值（圖2）。

培養(yǎng)8 d內(nèi)的八棱海棠幼苗，供鉬處理活性一直高于對(duì)照。第8天達(dá)到最大值318.65 μg·g-1·h-1，比對(duì)照提高7.6%。培養(yǎng)至12 d時(shí)，對(duì)照的活性高于供鉬處理，16 d后兩種處理間差異不顯著。

2.3 鉬對(duì)八棱海棠葉片NR活性的影響

八棱海棠幼苗經(jīng)硝酸鹽饑餓處理后轉(zhuǎn)入到全硝態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)，4 d時(shí)各種處理葉片NR活性上升至最高值，然后下降，8 d后又出現(xiàn)上升下降的趨勢(shì)，但上升幅度明顯小于上一次（圖3）。

前4 d硝酸還原酶活性快速上升，供鉬N1處理高于對(duì)照，4 d時(shí)兩者差異顯著。之后兩個(gè)處理均下降到一定水平，8 d后小幅度上升，到16 d時(shí)出現(xiàn)另一個(gè)峰值，對(duì)照為115.58 μg·g-1·h-1，N1處理為101.11 μg·g-1·h-1，之后兩者葉片硝酸還原酶下降，20 d時(shí)兩個(gè)處理間差異不顯著。

2.4 鉬對(duì)八棱海棠葉片葉綠素含量的影響

培養(yǎng)期間，八棱海棠幼苗供鉬處理的葉綠素含量均高于對(duì)照（圖4）。4 d時(shí)，八棱海棠幼苗N1處理的葉綠素含量比對(duì)照提高24.08%，差異顯著。8 d時(shí)，N1處理的葉綠素含量為對(duì)照的1.13倍，達(dá)到顯著差異水平。12 d時(shí)，N1處理的葉綠素含量顯著高于對(duì)照。20 d時(shí)，N1處理的葉綠素含量比對(duì)照提高3.17%，但差異不顯著。

2.5 鉬對(duì)八棱海棠幼苗生物量、全氮量和15N吸收量的影響

由表1可知，八棱海棠幼苗供鉬N1處理的總干質(zhì)量是對(duì)照的1.22倍，達(dá)到顯著差異水平。對(duì)照和N1處理全氮量差異不顯著， N1處理15N吸收量比對(duì)照提高46.62%，差異顯著。以上說(shuō)明供鉬提高了八棱海棠幼苗的生物量和15N吸收量。

2.6 鉬對(duì)八棱海棠幼苗各器官Ndff和15N分配率的影響

表2表明，八棱海棠幼苗N1處理效果顯著，葉片、莖和根系的Ndff分別為對(duì)照的1.59倍、1.53倍和1.32倍。 N1處理莖和葉片15N分配率為18.40% 和24.34%，分別比CK提高31.52% 和15.74%。由此可見(jiàn)，供鉬可促進(jìn)植株對(duì)肥料15N 的吸收征調(diào)能力，有利于根系吸收氮素往地上部運(yùn)輸。

2.7 鉬對(duì)八棱海棠幼苗15N利用率的影響

八棱海棠N1處理15N利用率高達(dá)14.97%，而對(duì)照僅為9.18%，比對(duì)照提高63.06%。這表明鉬可以提高八棱海棠幼苗氮素的利用率。

3 結(jié) 論

供鉬處理可以明顯提高八棱海棠幼苗對(duì)硝態(tài)氮的吸收、分配及利用。供鉬處理的氮肥利用率為14.97%，比對(duì)照提高63.06%。供鉬處理各種器官Ndff值均顯著高于對(duì)照，葉片、莖和根系的Ndff分別比對(duì)照提高53.86%，52.51%，37.65%。供鉬處理葉片和莖的15N分配率分別為對(duì)照的1.32倍和1.16倍。供鉬處理也提高了八棱海棠幼苗生物量、葉綠素含量和根系活力。因此，合理施用鉬肥可以提高八棱海棠幼苗的生長(zhǎng)狀況以及對(duì)硝態(tài)氮的吸收、分配和利用。

參考文獻(xiàn)：

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2.5 鉬對(duì)八棱海棠幼苗生物量、全氮量和15N吸收量的影響

由表1可知，八棱海棠幼苗供鉬N1處理的總干質(zhì)量是對(duì)照的1.22倍，達(dá)到顯著差異水平。對(duì)照和N1處理全氮量差異不顯著， N1處理15N吸收量比對(duì)照提高46.62%，差異顯著。以上說(shuō)明供鉬提高了八棱海棠幼苗的生物量和15N吸收量。

2.6 鉬對(duì)八棱海棠幼苗各器官Ndff和15N分配率的影響

表2表明，八棱海棠幼苗N1處理效果顯著，葉片、莖和根系的Ndff分別為對(duì)照的1.59倍、1.53倍和1.32倍。 N1處理莖和葉片15N分配率為18.40% 和24.34%，分別比CK提高31.52% 和15.74%。由此可見(jiàn)，供鉬可促進(jìn)植株對(duì)肥料15N 的吸收征調(diào)能力，有利于根系吸收氮素往地上部運(yùn)輸。

2.7 鉬對(duì)八棱海棠幼苗15N利用率的影響

八棱海棠N1處理15N利用率高達(dá)14.97%，而對(duì)照僅為9.18%，比對(duì)照提高63.06%。這表明鉬可以提高八棱海棠幼苗氮素的利用率。

3 結(jié) 論

供鉬處理可以明顯提高八棱海棠幼苗對(duì)硝態(tài)氮的吸收、分配及利用。供鉬處理的氮肥利用率為14.97%，比對(duì)照提高63.06%。供鉬處理各種器官Ndff值均顯著高于對(duì)照，葉片、莖和根系的Ndff分別比對(duì)照提高53.86%，52.51%，37.65%。供鉬處理葉片和莖的15N分配率分別為對(duì)照的1.32倍和1.16倍。供鉬處理也提高了八棱海棠幼苗生物量、葉綠素含量和根系活力。因此，合理施用鉬肥可以提高八棱海棠幼苗的生長(zhǎng)狀況以及對(duì)硝態(tài)氮的吸收、分配和利用。

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2.5 鉬對(duì)八棱海棠幼苗生物量、全氮量和15N吸收量的影響

由表1可知，八棱海棠幼苗供鉬N1處理的總干質(zhì)量是對(duì)照的1.22倍，達(dá)到顯著差異水平。對(duì)照和N1處理全氮量差異不顯著， N1處理15N吸收量比對(duì)照提高46.62%，差異顯著。以上說(shuō)明供鉬提高了八棱海棠幼苗的生物量和15N吸收量。

2.6 鉬對(duì)八棱海棠幼苗各器官Ndff和15N分配率的影響

表2表明，八棱海棠幼苗N1處理效果顯著，葉片、莖和根系的Ndff分別為對(duì)照的1.59倍、1.53倍和1.32倍。 N1處理莖和葉片15N分配率為18.40% 和24.34%，分別比CK提高31.52% 和15.74%。由此可見(jiàn)，供鉬可促進(jìn)植株對(duì)肥料15N 的吸收征調(diào)能力，有利于根系吸收氮素往地上部運(yùn)輸。

2.7 鉬對(duì)八棱海棠幼苗15N利用率的影響

八棱海棠N1處理15N利用率高達(dá)14.97%，而對(duì)照僅為9.18%，比對(duì)照提高63.06%。這表明鉬可以提高八棱海棠幼苗氮素的利用率。

3 結(jié) 論

供鉬處理可以明顯提高八棱海棠幼苗對(duì)硝態(tài)氮的吸收、分配及利用。供鉬處理的氮肥利用率為14.97%，比對(duì)照提高63.06%。供鉬處理各種器官Ndff值均顯著高于對(duì)照，葉片、莖和根系的Ndff分別比對(duì)照提高53.86%，52.51%，37.65%。供鉬處理葉片和莖的15N分配率分別為對(duì)照的1.32倍和1.16倍。供鉬處理也提高了八棱海棠幼苗生物量、葉綠素含量和根系活力。因此，合理施用鉬肥可以提高八棱海棠幼苗的生長(zhǎng)狀況以及對(duì)硝態(tài)氮的吸收、分配和利用。

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[11] 宋滿坡，段曉琴.鉬與不同肥料配施對(duì)大白菜硝酸鹽含量和品質(zhì)的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005（9）：85-86.

[12] 龔子同， 黃標(biāo)， 歐陽(yáng)洮.我國(guó)土壤地球化學(xué)及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的意義[J]. 地理科學(xué)， 1998， 18（1）： 1-9.