竹炭有機(jī)肥對(duì)有機(jī)卷心菜葉綠素?zé)晒馓匦院拖鄬?duì)葉綠素含量的影響
2015-11-11 06:58:50
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竹炭有機(jī)肥對(duì)有機(jī)卷心菜葉綠素?zé)晒馓匦院拖鄬?duì)葉綠素含量的影響
馬錦麗1，江洪1, 2*，舒海燕3，張金夢(mèng)1，吳丹娜1，孫文文1，吳孟霖1，方成圓1，陳曉峰1，黃鶴鳳1
（1.浙江農(nóng)林大學(xué)國際生態(tài)研究中心，杭州311300；
2.南京大學(xué)國際地球系統(tǒng)科學(xué)研究所，南京210093；
3.西南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400715）
摘要：以上海崇明多利農(nóng)莊有機(jī)卷心菜為研究對(duì)象，設(shè)置3個(gè)竹炭有機(jī)肥處理：BC180（Bamboo charcoal，180 kg/20 m×20 m）、BC60（Bamboo charcoal，60 kg/20 m×20 m）、CK（對(duì)照組），2014年7月（蓮座期）和8月（結(jié)球期）隨機(jī)測(cè)定其葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)和相應(yīng)的相對(duì)葉綠素含量，以便分析不同施肥組合對(duì)卷心菜的影響。結(jié)果表明，不同生長期相同處理下，有機(jī)卷心菜葉片光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）初始熒光（F0）、最大熒光（Fm）、最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）、潛在光合活性（Fv/F0）、實(shí)際光化學(xué)效率（Yield）均為蓮座期>結(jié)球期；表觀光合電子傳遞速率（ETR）、光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）、相對(duì)葉綠素含量（SPAD）為結(jié)球期>蓮座期。同一生長期不同處理下，F(xiàn)v/Fm、Fv/F0、Yield、ETR、qP均是隨著施肥量增加而增加，NPQ則為蓮座期增加，結(jié)球期又降低。不同生長期不同施肥量交互作用對(duì)Fm、Fv/Fm、Fv/F0、NPQ影響極顯著（P<0.01），對(duì)qP影響顯著（P<0.05）。這說明增施竹炭有機(jī)肥對(duì)有機(jī)卷心菜葉綠素?zé)晒庵笜?biāo)和相對(duì)葉綠素含量有顯著影響，且BC60處理下更有助于其光合固碳，增加產(chǎn)量，符合低碳有機(jī)農(nóng)業(yè)宗旨。
關(guān)鍵詞：竹炭有機(jī)肥；有機(jī)卷心菜；葉綠素?zé)晒?；相?duì)葉綠素含量；有機(jī)農(nóng)業(yè)
網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間2015-3-13 15:23:00
[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20150313.1523.013.html
馬錦麗,江洪,舒海燕,等.竹炭有機(jī)肥對(duì)有機(jī)卷心菜葉綠素?zé)晒馓匦院拖鄬?duì)葉綠素含量的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 46 (3): 29-36.
由于大量使用化肥、農(nóng)藥等農(nóng)用化學(xué)品，使環(huán)境和食品受到不同程度污染，自然生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，土地生產(chǎn)能力持續(xù)下降。為探索農(nóng)業(yè)發(fā)展的途徑，各種形式替代農(nóng)業(yè)的概念和措施，如有機(jī)農(nóng)業(yè)、生物農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、持久農(nóng)業(yè)、再生農(nóng)業(yè)及綜合農(nóng)業(yè)等應(yīng)運(yùn)而生[1-5]，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，合理利用資源，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持久發(fā)展。在生產(chǎn)中完全或基本不用人工合成肥料、農(nóng)藥、生長調(diào)節(jié)劑和畜禽飼料添加劑，采用有機(jī)肥和動(dòng)物排泄物滿足作物營養(yǎng)需求的種植業(yè)，或采用有機(jī)飼料滿足畜禽營養(yǎng)需求的有機(jī)養(yǎng)殖業(yè)[6-7]。從環(huán)境和生態(tài)角度來說，有機(jī)肥替代傳統(tǒng)化肥，能夠改善土壤物理、化學(xué)和生物特性，熟化土壤，培肥地力，增加作物產(chǎn)量和提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)；有機(jī)肥還含有多種糖類、氨基酸等物質(zhì)，不僅可為作物提供營養(yǎng)，而且可促進(jìn)土壤微生物活動(dòng)，增加有機(jī)碳源多樣性，促進(jìn)土壤微生物多樣性恢復(fù)，有利于抑制病原菌種群數(shù)量增長，改善各種營養(yǎng)元素和生理活性物質(zhì)，改善作物根系。所以研究不同用量竹炭有機(jī)肥對(duì)卷心菜的影響，對(duì)于比較何種施肥比例更有助于其固碳，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)有參考價(jià)值。
卷心菜（Cabbage），又名結(jié)球甘藍(lán)，為十字花科植物甘藍(lán)的莖葉。別名：大頭菜、圓白菜、洋白菜、鋼白菜、包心菜、大頭菜、高麗菜、蓮花白等，產(chǎn)量高，耐儲(chǔ)藏，生長周期4個(gè)月，但各生長時(shí)期所需時(shí)間不同，發(fā)芽期需8~10 d，幼苗期需25~30 d，蓮座期需20~25 d，結(jié)球期需20~25 d。本試驗(yàn)以上海崇明多利農(nóng)莊蓮座期、結(jié)球期有機(jī)卷心菜為試驗(yàn)材料，研究不同竹炭有機(jī)肥含量對(duì)其蓮座期和結(jié)球期葉綠素?zé)晒夂拖鄬?duì)葉綠素含量的影響，從生理指標(biāo)角度闡釋適宜的施肥標(biāo)準(zhǔn)以及低碳有機(jī)農(nóng)業(yè)。
1 研究地區(qū)與研究方法
1.1試驗(yàn)地和試驗(yàn)材料概況
試驗(yàn)地位于上海市崇明縣（東經(jīng)121°09'30''~ 121°54'00''，北緯31°27'00''~31°51'15''），平均海拔3.5~4.5 m，北半球亞熱帶氣候，四季分明，溫和濕潤，全年日照數(shù)2 094.2 h，年均氣溫15.2℃，年平均降水量1 025 mm，空氣相對(duì)濕度常年保持在80%，空氣中負(fù)氧離子含量為每立方厘米1 000~ 2 000個(gè)，有“天然大氧吧”之稱。樣地總面積20 m× 60 m，分成20 m×20 m三塊（對(duì)應(yīng)3個(gè)處理）樣地，其中，BC180和BC60分別設(shè)置3個(gè)重復(fù)，CK設(shè)置2個(gè)重復(fù)，根據(jù)耕作需求，每塊樣地分成6個(gè)小樣地（壟）。
卷心菜種子來源于上?；酆头N業(yè)，圓球型，果重1.2~2.5 kg，株型緊湊，中心柱極短，適應(yīng)密植栽培，是市場(chǎng)性極好的早熟高產(chǎn)品種，2014年5月在多利農(nóng)莊育苗間育苗。
SEEK竹炭有機(jī)肥來源于上海時(shí)科生物科技有限公司，選用3年生高山孟宗竹，在缺氧情況下，經(jīng)500~600℃高溫?zé)峤猱a(chǎn)生的難熔、穩(wěn)定、高度芳香化、富含碳素的固態(tài)肥料，富含75%~95%（wt）的碳，其次是灰分，包括鉀、鎂、鈣、硅、錳、鋅等金屬氧化物和少量揮發(fā)分。
田間管理為有機(jī)農(nóng)業(yè)操作方式，2014年5月24日向樣地中增施多利有機(jī)肥[原材料為雞糞、菇渣（食用菌下腳料）、爛菜葉等。雞糞與菇渣配比1?4，其他原料使用較少]4.5 kg·m-2，作為底肥；5月26日作為基肥一次性施入竹炭有機(jī)肥；5月27日施地開溝；5月28日移栽卷心菜幼苗，株距35 cm× 35 cm，每塊樣地大概1 800株（每壟大概300株）；蓮座期4~6日進(jìn)行人工除草。
1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)
于2014年卷心菜蓮座期和結(jié)球期進(jìn)行試驗(yàn)。為減小試驗(yàn)誤差，提高準(zhǔn)確性，隨機(jī)選取長勢(shì)、株高、株齡、受光量等盡量一致的成熟卷心菜葉片，在晴天上午9: 00~11: 00測(cè)定，測(cè)量前先對(duì)選中的功能成熟葉片暗適應(yīng)30 min，每個(gè)樣地隨機(jī)選取3小壟，每小壟6個(gè)重復(fù)，用便攜式調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨xPAM-2500（德國WALZ公司生產(chǎn)）測(cè)定其葉
綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)[8-12]，用便攜式葉綠素含量測(cè)
定儀（SPAD-502，Japan）測(cè)定同植株的、相對(duì)葉綠素含量[13]，每植株選3片葉子重復(fù)，每片葉子測(cè)量5次取平均值作為該葉子相對(duì)葉綠素含量值。
1.3測(cè)定指標(biāo)
充分暗適應(yīng)后，用PAM—2500以弱調(diào)制測(cè)量光（4 lx）測(cè)定初始熒光（F0），以強(qiáng)飽和光（480 000 lx）激發(fā)最大熒光（Fm），閃光2 s。計(jì)算最大光化學(xué)效率（Fv/Fm），潛在活性（Fv/F0），公式為：
Fv為可變熒光且Fv=Fm-F0；Fv/Fm=（Fm-F0）/Fm；Fv/F0=（Fm-F0）/F0；多次強(qiáng)飽和閃光脈沖（480 000 lx，脈沖時(shí)間2 s）直至光下最大熒光（Fm'）穩(wěn)定，讀取光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）、非光化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ）、PSⅡ的實(shí)際量子產(chǎn)量（Yield）和表觀電子傳遞速率（ETR）值。SPAD-502測(cè)定相對(duì)葉綠素含量。
1.4數(shù)據(jù)處理
采用Excel 2007整理數(shù)據(jù)，用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)分析軟件檢驗(yàn)數(shù)據(jù),方差齊性的顯著性檢驗(yàn)采用LSD法（α=0.05）；然后用Two-way ANOVA進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，最后用Sigma polt 12.5進(jìn)行作圖。
2 結(jié)果與分析
2.1竹炭有機(jī)肥對(duì)有機(jī)卷心菜葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響
2.1.1對(duì)F0、Fm、Fv/F0和Fv/Fm的影響
F0是初始熒光，是由充分暗適應(yīng)后，給予弱調(diào)制測(cè)量光（4 lx）而測(cè)得，是PSⅡ反應(yīng)中心處于完全開放狀態(tài)（qP =1，NPQ=0）下的熒光產(chǎn)量，絕大部分學(xué)者認(rèn)為，其來自于天線葉綠素a，所以與葉綠素濃度有關(guān)；Fm是最大熒光，是PSⅡ反應(yīng)中心處于完全關(guān)閉（qP=0，NPQ=1）時(shí)的熒光產(chǎn)量，可反映通過PSⅡ電子傳遞情況。Fv/F0和Fv/Fm分別表示PSⅡ反應(yīng)中心的潛在活性和原初光能轉(zhuǎn)化效率[8]。光抑制條件下Fv的降低主要是Fm的降低，而不是F0增加的結(jié)果[14]。非光化學(xué)能量耗散易造成F0降低，而光合機(jī)構(gòu)被破壞又使其升高，所以該參數(shù)變化趨勢(shì)可以反映引起這種變化的內(nèi)在機(jī)制。Fv/Fm是暗適應(yīng)下PSⅡ的最大光化學(xué)量子產(chǎn)量，代表光合機(jī)構(gòu)把吸收的光能用于化學(xué)反應(yīng)的最大效率，反映植物潛在的最大光合能力，高等植物一般在0.70~0.85，非脅迫情況下變化極小，脅迫下顯著下降，變化程度可用來鑒別植物抵抗逆境脅迫的能力。
由圖1可知，隨施肥量增加，F(xiàn)0變化趨勢(shì)先下降后上升，表現(xiàn)為BC180>CK>BC60，從生長季節(jié)看，則是蓮座期>結(jié)球期，其中蓮座期兩種處理與對(duì)照均差異不顯著（P>0.05），而兩種處理間差異顯著（P< 0.05），結(jié)球期兩種處理同樣與對(duì)照均不顯著（P> 0.05），而兩種處理間則達(dá)到極顯著水平（P<0.01），這說明BC180處理下卷心菜光合潛能最高。相同施肥量處理下，不同生長期F0表現(xiàn)出一致的特點(diǎn)，即：蓮座期>結(jié)球期。不同生長期三種處理下卷心菜F0差異顯著（P<0.05），且都是蓮座期>結(jié)球期。
圖1 竹炭有機(jī)肥對(duì)有機(jī)卷心菜F0、Fm、Fv/F0和Fv/Fm的影響Fig. 1 Effects of bamboo charcoal organic fertilizer on F0,Fm,Fv/F0and Fv/Fmof organic cabbage
Fm隨施肥量增加變化不同，蓮座期是BC180> BC60>CK，結(jié)球期則為BC60>CK>BC180。但從生長季節(jié)變化來看，不同施肥量下，卷心菜Fm呈現(xiàn)蓮座期>結(jié)球期，其中，蓮座期CK和BC60處理的Fm分別以9.9%、6.4%低于BC180處理，結(jié)球期分別以3.4%、5.5%高于BC180處理；各處理之間差異不顯著（P>0.05），說明不同含量竹炭有機(jī)肥處理下卷心菜PSⅡ電子傳遞效率有所提高，但不是很明顯。相同施肥量處理下，不同生長期Fm表現(xiàn)出一致特點(diǎn)，即：蓮座期>結(jié)球期；不同生長期三種處理下卷心菜Fm差異顯著（P<0.05），且均是蓮座期>結(jié)球期。其中，BC180處理下，蓮座期比結(jié)球期高12.3%，差異較大；BC60處理下蓮座期比結(jié)球期高13.2%，兩個(gè)生長期間差異增大；CK處理下蓮座期比結(jié)球期高19.5%，為兩生長期間差異最大。說明隨著時(shí)間延長，卷心菜Fm顯著降低，呈極顯著水平（P<0.01）；同時(shí)，施肥量增加會(huì)減小不同生長期間Fm差異。
Fv/F0隨施肥量增加，呈現(xiàn)出相同趨勢(shì)，先增加后下降，蓮座期表現(xiàn)為BC60>BC180>CK，結(jié)球期表現(xiàn)為BC60>CK>BC180。但不同生長期三種處理下Fv/F0變化一致：即蓮座期>結(jié)球期。其中，蓮座期兩種處理下都明顯高于對(duì)照，差異極顯著（P<0.01），而兩種處理之間差異不顯著（P>0.05）；結(jié)球期則是兩種處理與對(duì)照差異均不顯著，但BC60明顯高于BC180，差異極顯著（P<0.01）。這說明低含量施肥有助于卷心菜潛在活性的提高，長時(shí)間高含量施肥則會(huì)使其下降。相同施肥量下，不同生長期Fv/F0呈現(xiàn)一致性：蓮座期>結(jié)球期。但不同生長期三種處理下卷心菜Fv/F0不盡相同，蓮座期BC180、BC60差異不顯著（P>0.05），均明顯高于對(duì)照組，結(jié)球期則為BC60明顯高于BC180，而與CK差異不顯著（P>0.05），且BC180 與CK差異也不顯著。其中，BC180處理下，蓮座期Fv/F0高出結(jié)球期31.61%，差異較大；BC60處理下，蓮座期比結(jié)球期高12.32%，差異減小；CK組則是蓮座期高于結(jié)球期4.97%，差異最小。說明Fv/F0隨施肥量增加而增加，且差異顯著；同時(shí)，施肥量增加會(huì)增大不同生長季間Fv/F0的差異。
Fv/Fm隨施肥量增加，有著與Fv/F0相同的趨勢(shì)，總體來說先增加后下降，具體表現(xiàn)為蓮座期：BC60>BC180>CK，結(jié)球期：BC60>CK> BC180。但從季節(jié)變化來看，三種處理下變化趨勢(shì)相同：即蓮座期>結(jié)球期；其中，蓮座期BC60明顯高于BC180和CK，達(dá)到極顯著水平（P<0.01），而BC180和CK差異不顯著（P>0.05）；結(jié)球期則是BC60、CK分別以極顯著（P<0.01）和顯著水平（P< 0.05）高于BC180，這說明增施竹炭有機(jī)肥有助于卷心菜最大光化學(xué)量子產(chǎn)量提高，且BC60水平下卷心菜原初光能轉(zhuǎn)化效率最高，長時(shí)間高含量施肥反而降低其轉(zhuǎn)化效率。相同施肥量處理下，不同生長期Fv/Fm與Fm、Fv/F0表現(xiàn)出一致特點(diǎn)，即：蓮座期>結(jié)球期；但不同生長期三種處理下Fv/Fm變化不盡相同，蓮座期BC180高于結(jié)球期6.18%，BC60則是蓮座期高于結(jié)球期2.71%，CK處理下差異最小，為1.31%。說明卷心菜Fv/Fm隨施肥量增加亦呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，即BC60處理下其最大光能轉(zhuǎn)化效率最高。
2.1.2對(duì)ETR、Yield、qP和NPQ的影響
表觀光合電子傳遞速率（ETR）反映實(shí)際光強(qiáng)下PSⅡ非循環(huán)電子傳遞速率，光系統(tǒng)Ⅱ?qū)嶋H光化學(xué)量子產(chǎn)量（Yield）表示PSⅡ反應(yīng)中心受到環(huán)境脅迫時(shí)，在反應(yīng)中心部分關(guān)閉情況下實(shí)際光化學(xué)效率，反映植物葉片在光下用于電子傳遞的能量占吸收光能的比例。已有研究表明，Yield、ETR與熱害指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，是PSⅡ功能的重要指標(biāo)之一[14]。光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）是由光合作用引起的熒光猝滅，反映的是PSⅡ原初電子受體QA氧化還原狀態(tài)中開放的反應(yīng)中心所占比例，其數(shù)值越大，說明質(zhì)體醌（PQ）還原程度越小，PSⅡ傳遞活性越高[14]；NPQ反映了PSⅡ天線色素吸收的光能不能用于光合電子傳遞，而以熱的形式耗散的光能[15]，是由于熱耗散引起的熒光下降，反映植物將過剩光能轉(zhuǎn)化為熱能的光保護(hù)能力。
由圖2可知，卷心菜經(jīng)三種處理后，ETR變化不盡相同，在相同生長期，卷心菜ETR變化基本一致，即均BC180、BC60差異不顯著（P>0.05），而又與CK差異顯著（P<0.05），蓮座期表現(xiàn)為BC180>BC60>CK，BC180比CK達(dá)到極顯著水平（P<0.01），結(jié)球期為BC60>CK>BC180，即隨施肥量增加，PSⅡ反應(yīng)中心進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)的效率不同程度增加。在相同處理下，不同生長期卷心菜ETR趨勢(shì)一致：均為蓮座期<結(jié)球期，且差異極顯著（P<0.01）。其中，BC180結(jié)球期高于蓮座期40.92%，BC60結(jié)球期高于蓮座期41.00%，CK則是結(jié)球期比蓮座期高39.46%，說明隨著施肥量增加，PSⅡ反應(yīng)中心表觀光合電子傳遞速率顯著提高，且在BC60處理下增加幅度最為明顯。
Yield隨施肥量變化，與Fv/Fm與Fv/F0表現(xiàn)基本一致，為蓮座期>結(jié)球期；在同一生長期，趨勢(shì)亦是一致的，為：BC60>BC180>CK，但是，BC60和CK處理下蓮座期差異極顯著（P<0.01），而BC60與BC180，BC180與CK差異均不顯著（P>0.05），結(jié)球期則為BC60與BC180差異不顯著（P>0.05），而二者都與CK差異顯著（P<0.05），這說明不同竹炭有機(jī)肥均能提高卷心菜實(shí)際光化學(xué)效率。相同處理下，不同生長期Yield表現(xiàn)相同：蓮座期>結(jié)球期，其中，蓮座期BC180高于結(jié)球期1.43%，BC60處理下蓮座期高于結(jié)球期1.74%，CK則是蓮座期高于結(jié)球期2.44%，差異最大，說明隨施肥量增加，PSⅡ反應(yīng)中心實(shí)際光化學(xué)效率先增加后下降，但都明顯高于對(duì)照，即BC60處理下卷心菜能獲得更高的光化學(xué)效率。
由圖2可知，卷心菜qP整個(gè)生長期內(nèi)，隨施肥量增加而有所增加，變化趨勢(shì)一致，為BC180> BC60>CK。不同生長期時(shí)表現(xiàn)為蓮座期<結(jié)球期；但是，蓮座期各處理之間差異不顯著（P>0.05），結(jié)球期則是BC180分別與BC60和CK差異極顯著（P< 0.01），BC60和CK之間差異不顯著（P>0.05）。這說明隨生長季延長，施肥有助于提高卷心菜光化學(xué)熒光猝滅值。相同施肥量，不同生長期，卷心菜qP變現(xiàn)一致，為蓮座期<結(jié)球期；其中，結(jié)球期BC180以1.88%、1.88%高于BC60和CK，這說明，卷心菜光化學(xué)猝滅系數(shù)隨施肥量增加而增大，且結(jié)球期比蓮座期顯著。
NPQ隨施肥量的變化，與ETR呈相反趨勢(shì)，表現(xiàn)為蓮座期>結(jié)球期，但同一生長期變化趨勢(shì)不盡相同，蓮座期是BC180>BC60>CK，且BC180與BC60差異不顯著（P>0.05），而均極顯著（P<0.01）高于CK，結(jié)球期則跟蓮座期趨勢(shì)完全相反，表現(xiàn)為BC180
圖2 竹炭有機(jī)肥對(duì)有機(jī)卷心菜ETR、Yield、qP和NPQ的影響Fig. 2 Effects of bamboo charcoal organic fertilizer on ETR, Yield , qP and NPQ of organic cabbage
2.2竹炭有機(jī)肥對(duì)有機(jī)卷心菜相對(duì)葉綠素含量(SPAD)的影響
植物葉綠素含量和組成與光合速率有密切聯(lián)系[15-18]，相對(duì)葉綠素含量（SPAD）高低直接影響葉片光合能力，SPAD值與葉片葉綠素含量呈正相關(guān)關(guān)系，能較好反應(yīng)植物葉片葉綠素變化，其值越高，越有利于植物捕獲更多光能用于光合作用[19-20]。
由圖3可知，同一生長期三種處理下相對(duì)葉綠素含量不盡相同，蓮座期最大值為BC60處理，其次是CK處理，BC180處理最低；且BC60和CK差異不顯著（P>0.05），而與BC180處理間差異顯著（P<0.05）；結(jié)球期則為CK>BC180>BC60，且BC60 和BC180差異不顯著（P>0.05），均與CK差異顯著（P<0.05）。說明增施竹炭有機(jī)肥有助于卷心菜相對(duì)葉綠素含量升高，且呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，即BC60處理下卷心菜相對(duì)葉綠素含量最高。
同一施肥量下，不同生長期葉片SPAD均表現(xiàn)為：蓮座期<結(jié)球期，差異不盡相同，BC180處理下，蓮座期比結(jié)球期低22.25%；BC60處理下蓮座期比結(jié)球期低19.96%；CK處理下蓮座期比結(jié)球期低29.09%。說明隨施碳量增加SPAD先增加后下降，且竹炭有機(jī)肥有助于卷心菜SPAD差異減小，且BC60處理下兩個(gè)生長期SPAD差別最小。
圖3 竹炭有機(jī)肥對(duì)有機(jī)卷心菜SPAD的影響Fig. 3 Effect of bamboo charcoal organic fertilizer on SPAD of organic cabbage
2.3施肥量和生長期及其交互作用對(duì)有機(jī)卷心菜的影響
由圖1、2可知，不同竹炭有機(jī)肥施用量對(duì)有機(jī)卷心菜葉綠素?zé)晒鈪?shù)和相對(duì)葉綠素含量有不同程度影響，而施肥和不同生長期的交互作用對(duì)卷心菜的影響見表1。
由表1可知，不同施肥量處理下卷心菜F0、Fv/F0、Fv/Fm、ETR、Yield、qP均差異極顯著，SPAD差異顯著，不同生長期則是F0、Fm、Fv/F0、Fv/Fm、ETR、Yield、NPQ和SPAD均達(dá)到極顯著差異水平，而與qP差異不顯著（P>0.05）；而兩者交互作用下，F(xiàn)m、Fv/F0、Fv/Fm、NPQ均是差異極顯著，qP達(dá)到差異顯著水平，F(xiàn)0、ETR、Yield、SPAD則差異不顯著（P>0.05）。說明施肥和生長期對(duì)有機(jī)卷心菜葉綠素?zé)晒釬0、Fv/F0、Fv/Fm、ETR、Yield、SPAD都有非常顯著的影響，且生長期影響大于施肥量影響。qP則是不同施肥量的影響更為顯著。因此，檢測(cè)Fv/F0、Fv/Fm、qP、NPQ的變化能較好的反應(yīng)不同生長季節(jié)不同竹炭有機(jī)肥對(duì)卷心菜的影響。
表1 生長期和施肥及其交互作用對(duì)有機(jī)卷心菜的影響Table 1 Effects of growing period(GP), fertilization(F), and their interaction(GP×F) on organic cabbage
3 討 論
3.1竹炭有機(jī)肥對(duì)有機(jī)卷心菜葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?/p>
葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)常用來檢測(cè)植物光合機(jī)構(gòu)對(duì)環(huán)境脅迫響應(yīng)[21-23]。本研究發(fā)現(xiàn)，蓮座期不同竹炭有機(jī)肥下卷心菜初始熒光（F0）、最大熒光（Fm）、表觀電子傳遞速率（ETR）、非光化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ）均隨施肥量增加而上升，且BC180處理下達(dá)到最高，說明PSⅡ反應(yīng)中心電子從PSⅡ反應(yīng)中心到QA、QB和PQ的運(yùn)輸更為順暢，有利于反應(yīng)中心激發(fā)能向PSⅡ轉(zhuǎn)運(yùn)。但是NPQ作為植物耗散過剩光能的有效探針，表示植物將光能轉(zhuǎn)化為熱能能力，隨著施肥量增加，卷心菜熱耗散呈現(xiàn)BC180> BC60>CK趨勢(shì)，結(jié)球期趨勢(shì)則是恰好相反，說明長期BC180處理可能使卷心菜產(chǎn)生光抑制，以至于不能將吸收的光能有效轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而是以熱能方式散發(fā)掉。相比之下，BC60、CK處理的卷心菜NPQ較低，即其光合效率更強(qiáng)，可制造更多有機(jī)物，更有利于植株生長發(fā)育。最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）、潛在光合能力（Fv/F0）、實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)量（Yield）、光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）均呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，即增施竹炭有機(jī)肥有助于卷心菜提高光合效率，固定更多二氧化碳，合成更多有機(jī)物質(zhì)，從而既保證較高產(chǎn)量，又對(duì)農(nóng)田固碳作用顯著，且BC60處理下卷心菜這種效應(yīng)最高。
3.2竹炭有機(jī)肥對(duì)有機(jī)卷心菜相對(duì)葉綠素含量的影響
植物葉綠素含量說明植物光合產(chǎn)物積累的情況，并與植物光合能力大小呈正相關(guān)。本研究表明，不同施肥量對(duì)卷心菜葉綠素含量有顯著影響，蓮座期隨著施肥量增加，卷心菜相對(duì)葉綠素含量先增加后減少，即表現(xiàn)為：BC60>CK>BC180；隨著生長季延長，結(jié)球期其葉綠素含量比幼苗期也呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，意味著增施有機(jī)肥可以增加卷心菜光合作用，促進(jìn)植株生長，可以獲得更高的光合效率，產(chǎn)生積累更多的有機(jī)物質(zhì)。這與曹丹，張緒成[24-25]等對(duì)黃瓜和小麥等的研究結(jié)果一致。
4 結(jié)論
本研究結(jié)果表明，增施竹炭有機(jī)肥對(duì)有機(jī)卷心菜光合效率有顯著提高作用，隨著施肥水平增加呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，即BC60處理下卷心菜的潛在光合能力、實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)量、PSⅡ反應(yīng)中心開放比例、電子傳遞速率以及相對(duì)葉綠素含量更高。相比之下，BC60處理更適合卷心菜生長發(fā)育，實(shí)現(xiàn)其生態(tài)種植模式下高產(chǎn)高效。這也將對(duì)提倡通過優(yōu)化管理[26-29]、秸稈還田和禽畜糞便等有機(jī)肥提高土壤對(duì)二氧化碳的吸收能力[30-31]，積極發(fā)展有機(jī)農(nóng)業(yè)有借鑒意義。
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Effect of bamboo charcoal organic fertilizer on chlorophyll fluores?cence characteristics and relative chlorophyll content of organic cab?
bage
/MA Jinli1, JIANG Hong1,2, SHU Haiyan3, ZHANG Jinmeng1, WU Danna1, SUN Wenwen1, WU Menglin1, FANG Chengyuan1, CHEN Xiaofeng1, HUANG Hefeng1(1. International Ecological Research Center of Zhejiang Agriculture and Forestry University, Hangzhou 311300, China; 2. International Earth System Scientific Institute, Nanjing University, Nanjing 210093, China; 3. Ministry of Education Key Laboratory of Eco-environments of Three Gorges Reservoir Region, School of Life Science, South West University, Chongqing 400715, China)
Abstract: Selecting organic cabbage in Chongming of Shanghai dolly farm as the research object, and set up three bamboo charcoal organic fertilizer processing: BC180 (180 kg/20 m×20 m), BC60 (60 kg/20 m×20 m), CK (control), During July(Rosette period) and August(Fruit period) in 2014, its chlorophyll fluorescence kinetics parameter and relative chlorophyll content is determined by a random and relative method, in order to analyze the influence of bamboo charcoal organic fertilizer on the organic cabbage.The results showed that different growth period under the same processing, organic cabbage leaf blade light systemⅡ(PSⅡ), initial fluorescence (F0), the largest fluorescence (Fm), maximum photochemical efficiency (Fv/Fm), potential photosynthetic activity (Fv/F0), the actual photochemical efficiency (Yield) were rosette period > fruit period; Apparent photosynthetic electron transport rate (ETR), coefficient of photochemical quenching (qP) and relative chlorophyll content (SPAD) was fruit period > rosette period. The same growth period under different processing, Fv/Fm, Fv/F0, Yield, ETR, qP were increasing as fertilizer rate increasing, NPQincreases during rosette period, and became lower during knot ball period. Different growth period and fertilizer's interaction on Fm, Fv/Fm, Fv/F0, NPQ were very significant (P<0.01), the impact on the qP at significant level (P<0.05). This showed increasing bamboo charcoal organic fertilizer application had significant effect on the chlorophyll fluorescence and relatived chlorophyll content of organic cabbage, and BC60 processing contributes to its photosynthetic and carbon sequestration, as well as increase production, which was conforming to the low carbon the tenet of organic agriculture.
Key words:bamboo charcoal organic fertilizer; organic cabbage; chlorophyll fluorescence; relative chlorophyll content; organic agriculture
*通訊作者：江洪，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榄h(huán)境生態(tài)。E-mail: hongjiang-china@hotmail.com
作者簡介：馬錦麗（1990-），女，碩士研究生，研究方向?yàn)橹参锷砩鷳B(tài)。E-mail:18358107896@163.com
基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41171324）；國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目（61190114）；國家“973”重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目（2011 CB302705）；上海市科學(xué)委員會(huì)項(xiàng)目（12231205101）；上海市戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重大項(xiàng)目（2013-14）
收稿日期：2014-11-16
文章編號(hào)：1005-9369（2015）03-0029-08
文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
中圖分類號(hào)：S635.1
