不同紅菜薹品種對15N吸收總量的差異初探

張 丹，石 柱，汪端華，鄭明福

（1. 長沙縣農(nóng)業(yè)局，湖南 長沙 410100；2. 湖南省蔬菜研究所，湖南 長沙 410125）

紅菜薹（Brassica campestris L. var. purpuraria L.H.Bariley）又名紫菜薹、紅油菜薹，屬白菜類（B. Campestris），是十字花科蕓薹屬蔬菜的一個變種，為二年生草本植物。紅菜薹是華南地區(qū)居民十分喜愛的薹類蔬菜之一，在湖南冬、春兩季葉類蔬菜消費(fèi)中占居十分重要的地位。收獲的紅菜薹是營養(yǎng)生長體，菜薹的營養(yǎng)生長主要依賴于氮素養(yǎng)分，謝堅(jiān)等[1]研究表明，紅菜薹施氮600 kg/hm2比不施氮肥的處理增產(chǎn)96.6%，說明氮素是紅菜薹產(chǎn)量形成的關(guān)鍵要素，且需氮量較大。

氮（原子質(zhì)量單位：14.006 7）共有17個同位素，其中有兩個是穩(wěn)定的，即14N 和15N。在自然界中，14N 的豐度（原子百分?jǐn)?shù)）為 99.625%，15N 的豐度為0.366%[2]，分別作為14N 和15N 的標(biāo)準(zhǔn)豐度。15N 是一種罕見的氮穩(wěn)定同位素，因其穩(wěn)定參與土壤—植物氮的系統(tǒng)循環(huán)，被認(rèn)為是研究植物吸收、利用氮素理想的示蹤標(biāo)記氮，15N 示蹤技術(shù)在小麥[3-4]、玉米[4-5]、水稻[6]、棉花[7]、油菜[8]、煙草[9]等作物上被廣泛應(yīng)用，說明作物對15N 的吸收與分配可在較大程度上反映所施氮肥和土壤氮素的去向。而有關(guān)紅菜薹對氮素的吸收運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律和不同品種類型的紅菜薹對15N 的吸收差異，至今尚無研究報(bào)道。筆者應(yīng)用15N示蹤技術(shù)，采用分栽試驗(yàn)，試圖通過3種15N 施入方法，探知不同類型紅菜薹品種對氮素的吸收和轉(zhuǎn)移差異，以期為不同類型紅菜薹品種的大田施肥提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種為長沙紅菜薹（長沙安沙地方品種）、湘潭紅菜薹（湘潭九華地方品種），均為主薹生長型品種；五彩紫薹2 號、五彩紅薹2 號（湖南省蔬菜研究所選育的雜交紅菜薹品種），均為側(cè)薹生長型（主薹退化型）品種。

供試土壤為老菜園土，肥力中等偏上，土壤氮（總N）含量為0.320%（容重百分?jǐn)?shù)），其中15N 豐度為0.380%。供試肥料為鈣鎂磷肥（三環(huán)牌，含P2O512%）、氯化鉀（中化化肥，含K2O 60%）、尿素（含N 46%）、穩(wěn)定同位素標(biāo)記氮（形態(tài)類似尿素的酰氨類顆粒劑15N，豐度為5.090%）。

其他供材料：塑料盆缽（口徑380 mm×高260 mm）36個，放置在設(shè)施大棚內(nèi)。

1.2 試驗(yàn)方法

采用盆栽試驗(yàn)，設(shè)3種15N 施入方法（處理）， M1：根際施入法，每缽施入15N 總量為 3.26 g，移栽前，土壤施入15N 總量的1/2，移栽15 d 后再施入余下的1/2 量；M2：主薹注射法，在主薹現(xiàn)蕾薹高達(dá)10 cm 時(shí)，用小號注射器將15N 3.26 g 稀釋液從主薹中部分多次注入；M3：主薹葉片涂抹法，在主薹抽出高達(dá)10 cm 時(shí)，將15N 3.26 g 稀釋液涂抹在主薹葉片上，通過葉片氣孔吸入；設(shè)4個參試品種，品種代號Va1長沙紅菜薹，Va2湘潭紅菜薹，Vb1五彩紫薹2 號，Vb2五彩紅薹2 號。Va 為主薹型品種（主薹生長型，地方品種），Vb 為側(cè)薹型品種（側(cè)薹生長型，雜交品種）。每處理重復(fù)3 次，共36 缽。按等距離排列盆缽，缽與缽的間隔20 cm（折合株行距為39 cm×39 cm）。

1.3 試驗(yàn)操作與管理

試驗(yàn)于2012年在湖南省蔬菜研究所大棚內(nèi)進(jìn)行，4個紅菜薹品種于9月9日播于穴盤，10月3日移栽于盆缽，每缽栽1 株，移栽時(shí)真葉4～5 片。移栽前，所有盆缽裝入老菜園土（離盆缽頂口高空5 cm 左右），加入少量珍珠巖；每缽施鈣鎂磷肥6.25 g、氯化鉀1.25 g、尿素1.63 g 作基肥，施入15 cm 土層中，充分拌勻，移栽15 d 后再施尿素1.63 g。按大棚盆栽設(shè)施管理，各處理、各品種栽培管理水平一致。

1.4 樣品采樣與測定

于菜薹采收期分別按重復(fù)、品種、主薹、側(cè)薹、孫薹全部采收，各品種因生長類型不同全生育期共采收4～7 批，對每批采收的菜薹樣品烘干、粉碎，密封，備用。采用凱氏定氮法測定菜薹的含氮量（全氮），15N 的豐度由河北省農(nóng)林科學(xué)院采用質(zhì)譜儀進(jìn)行樣品檢測，提供檢測數(shù)據(jù)。根據(jù)15N 的豐度、菜薹干物質(zhì)量和單株全氮含量（總氮量）計(jì)算單株15N 吸收累積量（g/株），參照王富林等[10]的方法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下。

菜薹中15N 的原子百分超A1（%）= 菜薹樣品15N 的豐度 –15N 標(biāo)準(zhǔn)豐度0.366；

肥料中15N 的原子百分超A2（%）= 肥料樣品15N 的豐度5.09 –15N 標(biāo)準(zhǔn)豐度0.366；

植株吸收來自肥料的15N 占總吸氮量的百分比Ndff（%） = A1/ A2× 100；

菜薹吸收的總氮量(g/株) = 菜薹干物質(zhì)量(g/株) × N（%）；

菜薹中吸收來自肥料的15N 總量( g/株 ) = 菜薹吸收的總氮量( g/株) × Ndff（%）。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析方法

采用Excel 2003 軟件處理數(shù)據(jù)，用SPSS 13.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用LSD 檢測數(shù)據(jù)差異的顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 15N 不同施入方法對紅菜薹吸收15N 總量的影響

由表1 可知，M1（土壤施入法）的紅菜薹每品種平均吸收15N（肥料中的15N，下同）總量為1.007 3 g/株，極顯著（P ＜0.01）大于M2（主薹注射法）和M3（主薹葉片涂抹法），M2和M3的每品種平均吸收15N 總量基本相同，差異不顯著，說明土壤施入法的效果最好。這可能有兩種原因：一是土壤施入法易于操作、無損失。主薹注射法要分多次注射，難免造成少量注射液的損失，主薹葉片涂抹法也難免有少量肥液流失的現(xiàn)象；二是根際吸收比薹莖和葉片吸收的時(shí)間更早、更長。土壤施入法在移栽前就已施入1/2量，紅菜薹在未抽薹時(shí)就可通過根際吸收15N，從而能較早吸收利用氮素。另外，土壤氮素也發(fā)生了微小變化，施肥前土壤15N 豐度為0.380%，原子百分超為0.380%－0.366% = 0.014%，（略高于自然土壤的15N豐度），施肥并全部采收后土壤15N 豐度為0.414%，百分超為0.414%－0.366% = 0.048%，比施肥前土壤15N 提高了0.034個百分點(diǎn)，即提高了1.43 倍。

3種不同施入方法在各品種內(nèi)的差異趨勢完全一致。各品種內(nèi)M1與M2和M3的差異均達(dá)極顯著水平。

2.2 紅菜薹不同品種對15N 吸收總量的影響

由表2 可知，在M1方法下，側(cè)薹型品種（Vb）吸收15N 總量平均為1.247 3 g/株，極顯著（P ＜0.01）大于主薹型品種（Va），說明側(cè)薹型品種比主薹型品種對氮素需求量大。這可能與品種組成有關(guān)，側(cè)薹型品種由雜交品種組成，而主薹型品種由地方（常規(guī)）品種組成，雜交品種的生長勢明顯強(qiáng)于地方品種，表現(xiàn)出生長速度快，葉片大，菜薹等營養(yǎng)體粗壯，故吸氮水平高。4個參試品種中，以Vb2吸收15N 總量最大，為1.305 9 g/株，極顯著（P ＜0.01）大于Va 類品種，其次，Vb1極顯著大于Va1，同類型品種間，Vb 類差異不顯著，而Va2顯著（P ＜0.05）大于Va1，這可能是其種質(zhì)差異所致。

表1 15N 3種施入方法對紅菜薹吸收15N 總量的差異比較

表2 紅菜薹不同品種在15N 3種施入方法下對吸收15N 的差異比較 （g/株）

在M2方法下，Vb 類品種吸收15N 總量平均值略大于Va 類品種，但差異不顯著，其均值較M1低，說明M2方法不及M1方法好，不能發(fā)揮出品種的吸氮潛力。在4個參試品種中，以Vb2的15N 吸收總量最大，為0.388 9 g/株，顯著（P ＜0.05）大于Vb1和Va1，不具規(guī)律性，而Va 類品種間差異不顯著，這可能與品種的特性或操作的誤差有關(guān)，與品種類型的關(guān)系不大。

在M3方法下，Vb、Va 兩種類型品種吸收15N 總量平均值略小于M2方法，差異趨勢同M2方法一致。略為不同的是4個品種的差異均不顯著。說明該方法的吸氮水平最低，更不利于需氮量大的品種發(fā)揮吸氮優(yōu)勢。

2.3 不同品種主薹與側(cè)薹15N 吸收量的差異

紅菜薹主薹與側(cè)（孫）薹吸收15N 總量在M1、M2、M33種方法下表現(xiàn)出較大差異（圖1），在M1方法下，側(cè)（孫）薹吸收15N 總量顯著（P ＜0.05）大于主薹，而在M2和M3方法下，主薹吸收15N 總量顯著（P ＜0.05）大于側(cè)（孫）薹。說明主薹注射法（M2）和主薹葉片涂抹法（M3）不利于氮素向側(cè)薹轉(zhuǎn)移運(yùn)輸，根際施入法（M1）較主薹注射法和主薹葉片涂抹法更能有效實(shí)現(xiàn)氮素的全株吸收和運(yùn)轉(zhuǎn)，另外也說明側(cè)薹的氮素累積主要來自根系的吸收，主薹向側(cè)（孫）薹轉(zhuǎn)移運(yùn)輸?shù)牡繕O小。

在M1方法下，4個紅菜薹品種中以Vb2側(cè)薹累積15N 量最高，為0.626 7 g/株，其次為Vb1，為0.451 0 g/株，顯著（P ＜0.05）高于其他品種和其他薹位，說明側(cè)薹型品種的側(cè)薹比主薹吸收利用氮素更多，且側(cè)薹型（Vb）品種比主薹型（Va）品種的吸氮水平高；孫薹的吸氮規(guī)律也有相同的趨勢。在M2和M3方法下，各品種吸收15N 總量均表現(xiàn)為主薹＞側(cè)薹＞孫薹，其中主薹與側(cè)薹的差異達(dá)顯著水平（P ＜0.05），說明主薹注射法（M2）和主薹葉片涂抹法（M3）均不利于側(cè)薹尤其是孫薹對氮素的吸收利用（詳見圖1）。

圖1 紅菜薹主薹與側(cè)薹吸收15N 總量的差異比較

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié) 論

在設(shè)施大棚內(nèi)的盆栽條件下，在M1（根際施入法）、M2（主薹注射法）和M3（主薹葉片涂抹法）3種施入15N 的方法中，紅菜薹吸收15N 的總量依次為M1（1.007 3 g/株）＞ M2（0.253 7 g/株）＞ M3（0.231 2 g/株），M1與M2和M3的差異達(dá)極顯著水平（P ＜0.01），M2與M3差異不顯著，說明土壤（根際）施氮比植株施氮更利于紅菜薹對氮素吸收、利用。

在3種施入方法條件下，紅菜薹吸收15N 的總量Vb（側(cè)薹型品種，0.588 5 g/株）＞Va（主薹型品種，0.402 6 g/株），差異顯著（P ＜0.05）。其中以M1條件下的側(cè)薹型品種吸收15N 的總量最大（1.247 3 g/株），與主薹型品種的差異達(dá)極顯著水平（P ＜0.01）。說明側(cè)薹型品種比主薹型品種對氮素的吸收利用水平更高。

在參試的4個品種中，吸收15N 的總量依次為Vb2（五彩紅薹2 號，0.649 7 g/株）＞Vb1（五彩紫薹2 號，0.527 2 g/株）＞Va2（湘潭紅菜薹，0.496 3 g/株）＞Va1（長沙紅菜薹，0.316 3 g/株）。其中，以在M1條件下的Vb2的15N 總量最大，為1.305 9 g/株。說明不同品種對氮素的吸收利用水平存在差異。

3種15N 施入方法中，根際法有利于側(cè)薹對氮素的吸收利用，主薹注射法和主薹葉片涂抹法只利于主薹對氮素的吸收利用。試驗(yàn)以根際法處理的Vb2（五彩紅薹2 號）的側(cè)薹累積15N 量最高，為0.626 7 g/株，其次為Vb1（五彩紫薹2 號），為0.451 0 g/株，顯著（P＜0.05）高于其他品種和其他薹位。

3.2 討 論

紅菜薹生長類型一般由遺傳基因決定，雜交品種的生長優(yōu)勢都集中在側(cè)薹和孫薹上，因而側(cè)薹型品種具有較強(qiáng)的吸氮優(yōu)勢，其吸氮途徑主要是通過根系從土壤中獲取，從本研究探知，主薹及其葉片累積的氮素轉(zhuǎn)移到側(cè)薹和孫薹上的極少，這對雜交品種在栽培上氮肥的施用有實(shí)現(xiàn)的指導(dǎo)意義。

地方（常規(guī)）品種一般都是主薹型品種，主薹型品種主要通過主薹吸收氮素，因而通過主薹注射或其葉片涂抹氮素，有利于主薹對氮素的累積，這可能是地方品種的根系不發(fā)達(dá)，從而使根外施氮促進(jìn)了主薹的被動吸氮。

試驗(yàn)是在大棚內(nèi)盆栽條件下完成的，排除了氣溫、土溫、水分等外界因素對氮素吸收的影響，有關(guān)環(huán)境因素和氮素利用率等問題有待大田試驗(yàn)進(jìn)一步探索。

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