缺素對(duì)3種豆類(lèi)植物幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響

楊慧仙，張 婷，苗 菁，張謹(jǐn)華

（晉中學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山西晉中 030600）

晉綠豆 8 號(hào)（Vigna radiata（Linn.）Wilczek.），豇豆屬，在我國(guó)有2 000余年的栽培史。其種子和莖被廣泛食用，具有清熱解毒的功效，清熱之功在皮，解毒之功在肉。晉豆 19（Glycine max（Linn.）Merr.）通稱(chēng)黃豆、大豆，大豆屬，原產(chǎn)于我國(guó)，有5 000 a栽培歷史，各地均有栽培，東北為主產(chǎn)區(qū)。大豆是我國(guó)重要糧食作物之一，其種子含有豐富的植物蛋白質(zhì)，常用來(lái)做各種豆制品、榨取豆油、釀造醬油和提取蛋白質(zhì)。小紅蕓豆（Phaseolus vulgaris），又名菜豆、白腎豆，菜豆屬。小紅蕓豆是蕓豆的一種，是山西特產(chǎn)，顆粒碩大、色澤鮮艷，兼有營(yíng)養(yǎng)藥用價(jià)值，營(yíng)養(yǎng)健康，延年益壽，近年來(lái)發(fā)展成為一種主要的經(jīng)濟(jì)作物。山西省為我國(guó)紅蕓豆主產(chǎn)省，山西岢嵐、五寨、靜樂(lè)、代縣、繁峙為紅蕓豆的主產(chǎn)區(qū)，其中，岢嵐縣為全國(guó)紅蕓豆出口基地。植物必需營(yíng)養(yǎng)元素是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的，它們對(duì)高等植物的生長(zhǎng)發(fā)育是必不可少的，植物體內(nèi)缺乏了必需營(yíng)養(yǎng)元素就會(huì)表現(xiàn)出一些特有的缺素癥狀[1]，對(duì)植物的形態(tài)及生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生重要的影響。迄今為止，已有學(xué)者對(duì)大豆的缺素癥狀、相應(yīng)的植株體內(nèi)養(yǎng)分含量變化及根系形態(tài)、活力進(jìn)行了一些研究，例如王秀榮等[1-2]在大豆缺素方面的研究，而綠豆、紅蕓豆在缺素培養(yǎng)方面還缺乏相應(yīng)的研究。

本研究通過(guò)營(yíng)養(yǎng)液栽培試驗(yàn)，探討晉綠豆8號(hào)、晉豆19和小紅蕓豆等3種豆科植物在各種必需營(yíng)養(yǎng)元素缺乏條件下，植株幼苗生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的形態(tài)變化及各種生理指標(biāo)的變化，旨在為這3種豆科植物的合理施肥提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

本研究所用的3種試驗(yàn)材料為晉綠豆8號(hào)、晉豆19和小紅蕓豆，均購(gòu)自太原種子市場(chǎng)。

1.2 試劑與儀器

本研究所用大量元素、微量元素及其他化學(xué)藥品和試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

電子天平（瑞士梅特勒）、紫外分光光度計(jì)（上海美普達(dá)）等。

1.3 方法

每種挑選顆粒飽滿、大小均勻的種子若干（足量，滿足后續(xù)試驗(yàn)需求），栽種于盆中，當(dāng)?shù)厣喜糠珠L(zhǎng)至5 cm左右時(shí)，精選根長(zhǎng)、根粗、株高一致的幼苗于溫室內(nèi)進(jìn)行溶液培養(yǎng)。

1.3.1 缺素培養(yǎng) 試驗(yàn)設(shè)8個(gè)處理:全素（CK）、缺氮（-N）、缺磷（-P）、缺鉀（-K）、缺鈣（-Ca）、缺鎂（-Mg）、缺硫（-S）、缺鐵（-Fe）元素；每處理培養(yǎng)10株幼苗，3次重復(fù)。培養(yǎng)方法：在培養(yǎng)瓶的蓋上打出約0.5 cm的小孔，將3種植株幼苗的根穿過(guò)小孔，并用脫脂棉固定，使幼苗的根部浸沒(méi)在營(yíng)養(yǎng)液中培養(yǎng)。培養(yǎng)瓶外部包裹錫箔紙遮光。營(yíng)養(yǎng)液按1/2 Hoagland完全營(yíng)養(yǎng)液配制或缺素培養(yǎng)液配方配制。培養(yǎng)液每7 d更換一次，每次更換培養(yǎng)液后調(diào)pH值至6.0左右。

1.3.2 測(cè)定指標(biāo)及方法 試驗(yàn)開(kāi)始前，測(cè)定各供試植株的原始鮮質(zhì)量。試驗(yàn)期間隨時(shí)觀察幼苗出現(xiàn)的各種癥狀，及時(shí)記錄并用數(shù)碼相機(jī)拍照。缺素培養(yǎng)28 d后，取出植株，用濾紙吸干植株表面水分，用電子天平分別測(cè)定植株地上部分和地下部分的鮮質(zhì)量，計(jì)算根冠比、生長(zhǎng)速率。用紫外分光光度計(jì)測(cè)定葉綠素含量[3]，用甲烯藍(lán)法測(cè)定根系活力[4]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010進(jìn)行整理統(tǒng)計(jì)，采用SPSS 20.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和Duncan多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 缺素條件下幼苗的癥狀表現(xiàn)

幼苗營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)試驗(yàn)表明，缺素癥狀在3種豆科植物中表現(xiàn)略有差異，同種植物幼苗在不同缺素條件下的敏感性及反應(yīng)程度均不同，不同植物幼苗在同種缺素條件下的反應(yīng)也有所差異。全素培養(yǎng)時(shí)植株高大，葉片大而鮮綠，挺立，腋芽生長(zhǎng)明顯。不同缺素培養(yǎng)的植株，總體較為矮小、葉片較小而薄、葉色發(fā)黃或深綠，而且萎蔫下垂，腋芽生長(zhǎng)不明顯，此外還表現(xiàn)出一些特殊的缺素癥狀。

2.1.1 缺氮 晉綠豆8號(hào)幼苗培養(yǎng)9 d時(shí)，底部葉片開(kāi)始下垂，新葉小而?。?2 d時(shí)植株長(zhǎng)勢(shì)弱，明顯矮小，葉片發(fā)黃，部分脫落，莖稈黃綠色；28 d時(shí)葉片干枯、全部脫落。晉豆19幼苗培養(yǎng)6 d時(shí)，老葉發(fā)黃，下部莖稈變黃；9 d時(shí)葉片整體萎蔫下垂；22 d時(shí)植株生長(zhǎng)停滯，植株矮小，部分葉片脫落，莖稈失綠細(xì)小；28 d時(shí)葉片全部干枯發(fā)黃，硬而薄，根系白化。小紅蕓豆幼苗培養(yǎng)8 d時(shí)，老葉葉緣形狀改變，顏色從葉緣開(kāi)始變黃；22 d時(shí)植株長(zhǎng)勢(shì)弱，較為矮小，整體黃化，葉片小而薄，部分老葉脫落；28 d時(shí)，植株明顯矮小，老葉完全脫落，幼葉稀疏。

2.1.2 缺磷 晉綠豆8號(hào)幼苗培養(yǎng)12 d時(shí)腋芽生長(zhǎng)受限，葉片較全素稍小，葉色稍淺；22 d時(shí)植株長(zhǎng)勢(shì)弱，矮小，根系顏色加深變紅；28 d時(shí)植株生長(zhǎng)基本停滯，明顯矮小，葉片較少，根系整體呈鐵銹紅色。晉豆19幼苗培養(yǎng)6 d時(shí)，植株稍矮，根系局部發(fā)紅；22 d時(shí)植株矮小，葉片暗綠色，無(wú)光澤，根系全部變紅；28 d時(shí)植株矮小，老葉卷縮。小紅蕓豆幼苗培養(yǎng)6 d時(shí)，部分老葉卷縮；22 d時(shí)植株稍矮，生長(zhǎng)緩慢，根系局部變紅；28 d時(shí)植株明顯矮小，葉片稀疏且較小，根系整體呈鐵銹紅色。

2.1.3 缺鉀 晉綠豆8號(hào)幼苗培養(yǎng)8 d時(shí)，葉色變淺，老葉微黃且葉緣及尖端出現(xiàn)褐色斑點(diǎn)；22 d時(shí)幼葉卷縮，老葉出現(xiàn)條狀褐色斑塊，且顏色發(fā)黃由葉緣向內(nèi)干枯；28 d時(shí)葉片幾乎完全脫落，僅存部分幼葉，莖段褐化枯萎。晉豆19幼苗培養(yǎng)8 d時(shí)，頂端葉色較淺；22 d時(shí)頂端葉色微黃；28 d時(shí)植株整體稍矮，葉緣全部微黃，出現(xiàn)褐色斑點(diǎn)及斑塊。小紅蕓豆幼苗培養(yǎng)15 d時(shí)，頂端葉色淺綠，老葉于葉緣處出現(xiàn)褐色焦枯壞死斑；28 d時(shí)，植株生長(zhǎng)受限，明顯低于全素培養(yǎng)，葉片出現(xiàn)卷縮下垂，部分莖段失綠變黃。

2.1.4 缺鈣 晉綠豆8號(hào)幼苗培養(yǎng)6 d時(shí)，植株生長(zhǎng)緩慢，跟全素植株相比較矮；9 d時(shí)頂芽生長(zhǎng)緩慢，腋芽不伸長(zhǎng)，老葉尖端顏色加深，葉緣向內(nèi)卷縮；22 d時(shí)老葉進(jìn)一步卷縮，葉面不平，脈間失綠，新葉黃化；28 d時(shí)，植株明顯矮小，全部葉片小而卷縮，部分畸形。晉豆19幼苗培養(yǎng)6 d時(shí)，幼葉顏色較淺；9 d時(shí)植株矮小，老葉枯黃，有褐色斑點(diǎn)，新葉葉脈處微黃，呈條帶狀；22 d時(shí)部分幼葉枯死，莖段微黃，28 d時(shí)幼葉出現(xiàn)大量焦黃色斑塊，整體葉片萎蔫下垂。小紅蕓豆幼苗培養(yǎng)8 d時(shí)，幼葉無(wú)明顯變化，老葉顏色深綠，卷縮成團(tuán)；15 d時(shí)植株矮小，葉片部分畸形，有褐色干枯斑塊；28 d時(shí)植株明顯矮小，葉片幾乎完全脫落，僅存部分幼葉，葉柄莖段呈深褐色。

2.1.5 缺鎂 晉綠豆8號(hào)、晉豆19、小紅蕓豆幼苗癥狀相似，前14 d均無(wú)明顯變化；培養(yǎng)15 d時(shí)老葉尖端枯黃，葉脈呈黃褐色，脈間失綠，呈條紋狀斑塊；28 d時(shí)老葉枯黃脫落。

2.1.6 缺硫 晉綠豆8號(hào)和小紅蕓豆的癥狀相似，幼苗培養(yǎng)15 d時(shí)嫩葉失綠，呈淡黃綠色；28 d時(shí)植株矮小，嫩葉黃化加深。晉豆19幼苗培養(yǎng)8 d時(shí)，嫩葉淺綠色，微黃；28 d時(shí)嫩葉黃化，其他無(wú)明顯變化。

2.1.7 缺鐵 晉綠豆8號(hào)幼苗培養(yǎng)6 d時(shí)，新葉脈間失綠，出現(xiàn)黃色條狀斑；15 d時(shí)新葉黃化加重，出現(xiàn)褐斑，老葉葉脈處出現(xiàn)壞死斑；22 d時(shí)幼葉脈間失綠加深，部分壞死，頂端嫩葉全部脫落；28 d時(shí)植株矮小，葉片嚴(yán)重黃化壞死。晉豆19幼苗培養(yǎng)8 d時(shí)，嫩葉黃化有褐斑；22 d時(shí)幼葉普遍黃化；28 d時(shí)老葉葉尖干枯，出現(xiàn)壞死斑，嫩葉嚴(yán)重黃化。小紅蕓豆幼苗培養(yǎng)6 d時(shí)，嫩葉顏色變淺，有褐斑；15 d時(shí)嫩葉完全黃化干枯，老葉下垂，邊緣向內(nèi)凹卷；28 d時(shí)，植株矮小，整體黃化，萎蔫下垂。

2.2 缺素對(duì)幼苗生長(zhǎng)的影響

2.2.1 缺素對(duì)幼苗根冠比的影響 根冠比是指植物地下部分與地上部分的鮮質(zhì)量的比值。它是反映植物干物質(zhì)在地下和地上部分分配情況的指標(biāo)，受許多環(huán)境條件的影響，而營(yíng)養(yǎng)元素是一個(gè)極為重要的因素。

晉綠豆8號(hào)根冠比大小依次為-N＞-Ca＞-P＞-Fe＞-Mg＞-S＞-K＞CK。缺素植株的根冠比均比全素高，全素根冠比最小（0.361），缺氮根冠比最高（1.668）。單因素方差分析結(jié)果表明，缺素處理對(duì)晉綠豆8號(hào)根冠比影響極顯著（P＝0＜0.01）；缺氮、缺鈣培養(yǎng)條件下晉綠豆8號(hào)幼苗的根冠比與全素相比有極顯著差異（P＜0.01），其他缺素培養(yǎng)條件下的根冠比與全素均無(wú)顯著差異（P＞0.05）。Duncan多重比較結(jié)果表明，缺氮處理的根冠比與缺鈣處理的根冠比間無(wú)顯著差異，與其他缺素處理的根冠比均有顯著差異（表1）。

表1 不同缺素處理對(duì)晉綠豆8號(hào)幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

晉豆19根冠比大小依次為-N＞-P＞-Ca＞-Fe＞-Mg＞-S＞-K＞CK。缺素植株的根冠比均比全素高，全素根冠比最?。?.685），缺氮根冠比最高（1.092）。單因素方差分析結(jié)果表明，缺素處理對(duì)晉豆19根冠比無(wú)顯著影響（P＝0.051＞0.05）；缺氮培養(yǎng)條件下晉豆19幼苗的根冠比與全素相比有極顯著差異（P＝0.004＜0.01），其他缺素培養(yǎng)條件下的根冠比與全素均無(wú)顯著差異（P＞0.05）。Duncan多重比較結(jié)果表明，缺氮處理的根冠比與缺磷、缺鈣、缺鐵處理的根冠比無(wú)顯著差異，與其他處理的根冠比有顯著差異（表2）。

表2 不同缺素處理對(duì)晉豆19幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

小紅蕓豆根冠比大小依次為-N＞-P＞-Ca＞-Fe＞-Mg＞-S＞-K＞CK。缺素植株的根冠比均高于全素植株，全素根冠比為0.417，缺氮根冠比最高，為1.366。單因素方差分析結(jié)果表明，缺素處理對(duì)小紅蕓豆根冠比有極顯著影響（P＝0.001＜0.01）；缺氮、缺磷、缺鈣培養(yǎng)條件下小紅蕓豆幼苗的根冠比與全素相比均有極顯著差異，其他缺素處理與全素處理間無(wú)顯著差異。Duncan多重比較結(jié)果表明，缺氮條件下的根冠比與缺鐵、缺鎂、缺硫、缺鉀有顯著差異，缺鈣與缺鐵、缺氮、缺磷無(wú)顯著差異，與其他缺素條件的根冠比均有顯著差異（表3）。

表3 不同缺素處理對(duì)小紅蕓豆幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

2.2.2 缺素對(duì)幼苗生長(zhǎng)速率的影響 植物的生長(zhǎng)速率有2種表示法。一種是絕對(duì)生長(zhǎng)速率，另一種是相對(duì)生長(zhǎng)速率。絕對(duì)生長(zhǎng)速率指單位時(shí)間內(nèi)植株的絕對(duì)生長(zhǎng)量，相對(duì)生長(zhǎng)速率是指單位時(shí)間內(nèi)的增加量占原有數(shù)量的比值。本研究中的生長(zhǎng)速率指的是絕對(duì)生長(zhǎng)速率。

晉綠豆8號(hào)幼苗的生長(zhǎng)速率大小依次為-S＞-Fe＞CK＞-Ca＞-Mg＞-P＞-N＞-K。缺硫、缺鐵處理的晉綠豆8號(hào)幼苗生長(zhǎng)速率大于全素處理，其他缺素處理的生長(zhǎng)速率均小于全素處理，缺硫處理的生長(zhǎng)速率最快，為0.146g/d，全素處理的為0.062g/d，缺鉀處理的生長(zhǎng)速率最慢，為0.010 g/d。單因素方差分析結(jié)果表明，缺素處理對(duì)晉綠豆8號(hào)幼苗的生長(zhǎng)速率有極顯著影響（P＝0＜0.01）；全素處理與缺氮、缺鉀、缺硫處理的幼苗生長(zhǎng)速率呈極顯著差異，與缺鐵處理的幼苗生長(zhǎng)速率有顯著差異。Duncan多重比較結(jié)果表明，缺硫處理與其他缺素處理的幼苗生長(zhǎng)速率均有顯著差異（表1）。

晉豆19幼苗的生長(zhǎng)速率大小依次為-S＞-K＞-P＞CK＞-Mg＞-N＞-Fe＞-Ca。缺硫、缺鉀、缺磷處理的晉豆19幼苗生長(zhǎng)速率大于全素處理，其他缺素處理的生長(zhǎng)速率均小于全素處理，缺硫處理的生長(zhǎng)速率最快，為0.196 g/d，全素處理的為0.125 g/d，缺鈣處理的生長(zhǎng)速率最慢，為0.043 g/d。單因素方差分析結(jié)果表明，缺素處理對(duì)晉豆19幼苗的生長(zhǎng)速率有極顯著影響（P＝0＜0.01）；全素處理與缺素處理的晉豆19幼苗的生長(zhǎng)速率均有極顯著影響。Duncan多重比較結(jié)果表明，缺硫處理與其他缺素處理的幼苗生長(zhǎng)速率均有顯著差異（表 2）。

小紅蕓豆幼苗的生長(zhǎng)速率大小依次為-S＞CK＞-Fe＞-Mg＞-K＞-P＞-Ca＞-N。 缺硫處理的小紅蕓豆幼苗生長(zhǎng)速率大于全素處理，其他缺素處理的生長(zhǎng)速率均小于全素處理，缺硫處理的生長(zhǎng)速率最快，為0.643 g/d，全素處理的為0.430 g/d，缺氮處理的生長(zhǎng)速率最慢，為0.046 g/d。單因素方差分析結(jié)果表明，缺素處理對(duì)小紅蕓豆幼苗的生長(zhǎng)速率有極顯著影響（P＝0＜0.01）；全素處理與缺氮、缺磷、缺鉀、缺鈣處理的幼苗生長(zhǎng)速率呈極顯著差異，與缺硫處理的幼苗生長(zhǎng)速率有顯著差異（P＝0.011＜0.05）。Duncan多重比較結(jié)果表明，缺硫處理與其他缺素處理的幼苗生長(zhǎng)速率均有顯著差異（表3）。

2.3 缺素處理對(duì)植株幼苗生理指標(biāo)的影響

2.3.1 缺素處理對(duì)幼苗根系活力的影響 植物根系是水分和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的主要吸收器官，也是多種物質(zhì)（如氨基酸、植物激素、生物堿等）的同化、轉(zhuǎn)化或合成的重要器官，根系活力泛指根的吸收與合成能力，是植物生長(zhǎng)的重要生理指標(biāo)之一。

晉綠豆8號(hào)根系活力大小依次為-P＞-Fe＞-K＞-Ca＞CK＞-S＞-Mg＞-N。缺磷、缺鐵、缺鉀、缺鈣處理的根系活力均大于全素處理，其他3種處理的根系活力小于全素處理，缺磷條件下晉綠豆8號(hào)幼苗的根系活力最大，為52.080%，缺氮處理的根系活力最小，為42.317%，全素處理的根系活力為47.420%。單因素方差分析結(jié)果表明，缺素處理對(duì)晉綠豆8號(hào)根系活力有顯著影響（P＝0.015＜0.05）。Duncan多重比較結(jié)果表明，缺磷處理與缺氮、缺鎂處理的根系活力差異顯著，與其他缺素處理間差異不顯著（表1）。

晉豆19根系活力大小依次為-Mg＞CK＞-S＞-K＞-Ca＞-Fe＞-P＞-N。除缺鎂處理外，其他處理的根系活力均小于全素培養(yǎng)，缺鎂條件下晉豆19幼苗的根系活力最大，為52.103%，全素處理的根系活力為52.017%，缺氮培養(yǎng)的根系活力最小，為38.247%。單因素方差分析結(jié)果表明，缺素處理對(duì)晉豆19根系活力的影響極顯著（P＝0.006＜0.01）；缺氮處理的晉豆19幼苗的根系活力與全素相比有極顯著差異（P＝0＜0.01），其他缺素處理與全素相比均無(wú)顯著差異。Duncan多重比較結(jié)果表明，缺鎂處理與缺氮處理的根系活力差異顯著，與其他缺素處理均無(wú)顯著差異（表2）。

小紅蕓豆根系活力大小依次為-K＞-Mg＞-Ca＞CK＞-P＞-Fe＞-S＞-N。缺鉀、缺鎂、缺鈣處理的小紅蕓豆幼苗根系活力均大于全素培養(yǎng)，缺鉀的根系活力最大，為52.110%，缺磷、缺鐵、缺硫、缺氮處理的均低于全素，缺氮最小，為42.080%，全素培養(yǎng)的根系活力為50.553%。單因素方差分析結(jié)果表明，缺素處理對(duì)小紅蕓豆根系活力的影響顯著（P＝0.014＜0.05）；缺氮處理的小紅蕓豆幼苗的根系活力與全素相比有極顯著差異（P＝0.003＜0.01），其他缺素處理與全素相比均無(wú)顯著差異。Duncan多重比較結(jié)果表明，缺鉀處理與缺氮處理的根系活力差異顯著，與其他缺素處理間均無(wú)顯著差異（表 3）。

2.3.2 缺素處理對(duì)幼苗葉綠素含量的影響 葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，在一定范圍內(nèi)光合速率隨葉綠素含量的增加而升高。

晉綠豆8號(hào)葉綠素含量依次為CK＞-Fe＞-P＞-Ca＞-K＞-S＞-Mg＞-N。所有缺素處理的葉綠素含量均低于全素處理，全素處理的葉綠素含量最高，為2.581 mg/g，缺氮處理的最小，為0.214 mg/g。單因素方差分析結(jié)果表明，缺素處理對(duì)晉綠豆8號(hào)葉綠素含量有極顯著影響（P＝0＜0.01）；全素處理與缺鐵處理的葉綠素含量沒(méi)有顯著差異（P＝0.088＞0.05），與缺磷處理的葉綠素含量有顯著差異（P＝0.018＜0.05），而與其他缺素處理的葉綠素含量均有極顯著差異。Duncan多重比較結(jié)果表明，缺鐵與缺磷處理的葉綠素含量無(wú)顯著差異，與其他缺素處理均有顯著差異（表1）。

晉豆19葉綠素含量依次為CK＞-Fe＞-P＞-Ca＞-K＞-S＞-Mg＞-N。所有缺素處理的葉綠素含量均低于全素處理，全素處理的葉綠素含量最高，為2.582 mg/g，缺氮處理的最小，為0.211 mg/g。單因素方差分析結(jié)果表明，缺素處理對(duì)晉豆19葉綠素含量有極顯著影響（P＝0＜0.01）；全素處理與缺鐵處理的葉綠素含量沒(méi)有顯著差異（P＝0.053＞0.05），與其他缺素處理的葉綠素含量均有極顯著差異。Duncan多重比較結(jié)果表明，缺鐵與缺磷處理的葉綠素含量無(wú)顯著差異，與其他缺素處理均有顯著差異（表2）。

小紅蕓豆葉綠素含量依次為CK＞-P＞-K＞-Ca＞-Fe＞-S＞-Mg＞-N。全素處理幼苗的葉綠素含量最高，為1.706 mg/g，缺氮處理幼苗的葉綠素含量最小，為0.471 mg/g。單因素方差分析結(jié)果表明，缺素處理對(duì)小紅蕓豆葉綠素含量有極顯著影響（P＝0＜0.01）；缺氮、缺鎂、缺硫與缺鐵處理的葉綠素含量與全素相比有極顯著差異，其他缺素處理與全素相比均無(wú)顯著差異。Duncan多重比較結(jié)果表明，缺磷處理與缺鎂、缺氮處理的葉綠素含量差異顯著，與其他缺素處理均無(wú)顯著差異（表3）。

3 討論

3.1 缺素條件下幼苗的癥狀表現(xiàn)

3種豆科植物的幼苗在缺素培養(yǎng)條件下癥狀出現(xiàn)的時(shí)間、程度、順序有一定差異，但總體來(lái)說(shuō)表現(xiàn)較為相似。

缺氮處理的幼苗呈現(xiàn)出植株明顯矮小、葉片發(fā)黃變褐甚至脫落，優(yōu)先表現(xiàn)在老葉上，這與楊曾獎(jiǎng)等[5]和王桂鳳[6]的研究結(jié)果一致。氮素是植物體內(nèi)葉綠素、蛋白質(zhì)等許多重要化合物的組分[7-8]，因此，缺氮處理的幼苗葉片表現(xiàn)出明顯的黃化癥狀。

缺磷處理的幼苗表現(xiàn)出植株矮小、葉片暗綠、無(wú)光澤，優(yōu)先表現(xiàn)在老葉，根系變紅。磷是磷脂的主要組成成分，參與細(xì)胞膜的構(gòu)成，同時(shí)還是肌醇六磷酸的主要組成成分，影響淀粉的形成。磷還廣泛參與了植株能量代謝、碳水化合物代謝等多種生理生化過(guò)程，對(duì)植株的生長(zhǎng)發(fā)育及生理功能產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的影響[9]。因此，缺磷處理的幼苗生長(zhǎng)緩慢，植株矮小。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)缺磷處理的幼苗根系呈現(xiàn)不同程度的鐵銹紅色，其機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

缺鉀處理的幼苗表現(xiàn)出葉尖或葉緣發(fā)黃、變褐、焦枯似灼燒狀，葉片上出現(xiàn)褐色斑點(diǎn)或斑塊，少量葉片出現(xiàn)卷縮。鉀在植物體內(nèi)主要以離子狀態(tài)存在，是生物體內(nèi)60多種酶的活化劑，是構(gòu)成細(xì)胞滲透勢(shì)的重要成分，調(diào)節(jié)氣孔的開(kāi)閉，促進(jìn)光合磷酸化，促進(jìn)同化物的運(yùn)輸[10]。因此，缺鉀能明顯抑制幼苗的生長(zhǎng)，葉片出現(xiàn)褐色斑點(diǎn)，葉片卷縮是由于葉片中部較周?chē)L(zhǎng)快。

缺鈣處理的幼苗表現(xiàn)出生長(zhǎng)緩慢、植株矮小、葉片部分畸形，有褐色干枯斑塊。鈣是細(xì)胞壁胞間層果膠鈣的成分；與細(xì)胞分裂有關(guān)；穩(wěn)定生物膜的功能；可與有機(jī)酸結(jié)合為不溶性的鈣鹽而解除有機(jī)酸積累過(guò)多時(shí)對(duì)植物的危害；是少數(shù)酶的活化劑[11]。因此，缺鈣使幼苗生長(zhǎng)減弱，葉片失綠、畸形，與吳月娥等[8]的研究結(jié)果一致。

缺鎂處理的幼苗首先在老葉表現(xiàn)癥狀，葉片發(fā)生脈間失綠，形成條紋狀斑塊，直至脫落，這與曾秀成等[2]的試驗(yàn)結(jié)果相似。鎂是葉綠素的重要組分，是多種酶的活化劑，在光合作用中具有重要的作用。因此，缺鎂會(huì)造成葉綠素合成受到一定影響，光合作用減弱，使老葉變黃，出現(xiàn)脈間失綠，甚至枯黃脫落[12]。

缺硫處理的幼苗癥狀首先表現(xiàn)在新葉上，新葉失綠、黃化，植株矮小，這與王櫻林等[13]和曾秀成等[2]的試驗(yàn)結(jié)果相似。硫是蛋白質(zhì)的組成元素，又是許多重要酶類(lèi)的結(jié)構(gòu)成分，此外生物素、泛酸等都是含硫化合物；含硫的有機(jī)化合物在植物體內(nèi)還參與氧化還原過(guò)程，在植物呼吸過(guò)程中，硫元素有著重要作用[14]；葉綠素的成分中雖不含硫元素，但其對(duì)葉綠素的形成有一定影響；硫能促進(jìn)豆科作物根瘤的形成；硫是構(gòu)成植物殺蟲(chóng)劑的重要成分，充分供應(yīng)硫元素有利于提高植物的抗蟲(chóng)能力[15]。因此，缺硫使蛋白質(zhì)合成受阻、呼吸作用受影響、葉綠素含量低，幼苗黃化，植株矮小。

缺鐵處理的幼苗首先表現(xiàn)在新葉上，新葉脈間失綠、黃化、有褐斑且程度不斷加深，老葉出現(xiàn)壞死斑，植株矮小，與曾秀成等[2]和賈曉紅等[16]的試驗(yàn)結(jié)果相似。鐵是細(xì)胞色素、血紅素、鐵氧還蛋白及多種酶的重要組分，在植物體內(nèi)起傳遞電子的作用，是葉綠素合成中必不可少的物質(zhì)，且能促進(jìn)氮素代謝正常進(jìn)行，增強(qiáng)植株抗病性[17]。因此，缺鐵時(shí)葉綠素形成受到障礙，葉片失綠，嚴(yán)重時(shí)完全黃化，影響植物光合作用和碳水化合物的形成，同時(shí)根瘤固氮能力減弱，限制了植株對(duì)氮、磷的利用，植株整體矮小，葉片失綠甚至壞死。

3.2 缺素條件對(duì)幼苗生長(zhǎng)及生理指標(biāo)的影響

不同植物對(duì)同種缺素脅迫的敏感性不同，不同缺素處理對(duì)同種幼苗的生長(zhǎng)及生理指標(biāo)的影響也不盡相同。

植物的地下部分與地上部分一方面在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求上相互依賴(lài)、相互制約；另一方面，由于不同的生長(zhǎng)環(huán)境和生理功能，而對(duì)環(huán)境因子反應(yīng)上有著不同的響應(yīng)和表現(xiàn)。根冠比受許多環(huán)境條件的影響，而營(yíng)養(yǎng)元素是一個(gè)極為重要的原因。對(duì)比3種豆科植物幼苗的根冠比可知，三者均是缺氮處理的根冠比最大，全素處理的最小，缺硫、缺鉀的僅大于全素處理，這與孫海國(guó)等[18]和王渭玲等[19]的研究成果一致。氮是蛋白質(zhì)、遺傳物質(zhì)、生物催化劑酶、維生素、輔基、輔酶和部分激素的組成成分，同時(shí)參與構(gòu)成細(xì)胞膜骨架、葉綠素和ATP等能量載體，所以，缺氮嚴(yán)重影響植物體蛋白質(zhì)、葉綠素的合成，影響其光合作用，從而影響其幼苗地上部分的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、生物量的積累，對(duì)植株根系影響相對(duì)較小，因此，缺氮幼苗的根冠比最大。全素處理的根冠比最小，是因?yàn)楣夂袭a(chǎn)物在分配方向上的強(qiáng)度隨著營(yíng)養(yǎng)水平的改變而改變，缺素條件下，光合產(chǎn)物分配到根部的比例較高，以促使根系發(fā)達(dá)，擴(kuò)大與外界環(huán)境的接觸面，以盡可能多地獲取更多的營(yíng)養(yǎng)。

單因素方差分析結(jié)果表明，缺素處理對(duì)3種豆科植物的幼苗生長(zhǎng)速率均有極顯著影響，對(duì)3種豆科植物的幼苗根系活力均有顯著影響。晉綠豆8號(hào)幼苗的生長(zhǎng)速率對(duì)氮、磷、鉀、鎂較為敏感，對(duì)鉀的敏感性最大，即缺鉀植株的生長(zhǎng)速率最?。粫x豆19幼苗的生長(zhǎng)速率對(duì)氮、鈣、鐵、鎂較為敏感，對(duì)鈣的敏感性最大，即缺鈣植株的生長(zhǎng)速率最小；小紅蕓豆幼苗的生長(zhǎng)速率對(duì)氮、磷、鉀、鈣較為敏感，對(duì)氮的敏感性最強(qiáng)，即缺氮植株的生長(zhǎng)速率最小。晉綠豆8號(hào)幼苗的根系活力對(duì)氮、鎂、硫較為敏感，對(duì)氮的敏感性最大，即缺氮植株的根系活力最小；晉豆19幼苗的根系活力對(duì)氮、磷、鐵較為敏感，對(duì)氮的敏感性最大，即缺氮植株的根系活力最??；小紅蕓豆幼苗的根系活力對(duì)氮、硫、鐵較為敏感，對(duì)氮的敏感性最強(qiáng)，即缺氮植株的根系活力最小。綜合比較3種豆科植物幼苗的缺素處理結(jié)果可知，其生長(zhǎng)速率、根系活力對(duì)不同缺素脅迫的反應(yīng)既有相同之處，也有不同之處，二者對(duì)缺氮的敏感性均較強(qiáng)。氮對(duì)植物生命活動(dòng)及作物產(chǎn)量和品質(zhì)均有重要作用，缺氮會(huì)造成光合作用、呼吸作用減弱，蛋白合成能力下降，植物生物量積累減小，影響其生長(zhǎng)速率和根系活力[7]。同時(shí)相關(guān)研究表明，缺氮使幼苗根系總長(zhǎng)度、總表面積顯著減少[20]，根系活力降低。

單因素方差分析結(jié)果表明，缺素處理對(duì)3種豆科植物幼苗的葉綠素含量均有極顯著影響，且它們幼苗的葉綠素含量對(duì)氮、鎂、硫較為敏感，對(duì)氮的敏感性最強(qiáng)，即缺氮植株的葉綠素含量最小。氮對(duì)植物的葉綠素合成具有重要作用，缺氮會(huì)造成葉綠素合成減少、光合作用減弱[7]。因此，缺氮植株幼苗的葉綠素含量最低。鎂是葉綠素的重要組分，是多種酶的活化劑，在光合作用中具有重要的作用。因此，缺鎂會(huì)造成葉綠素合成受到一定影響。葉綠素的成分中雖不含硫元素，但其對(duì)葉綠素的形成有一定影響，植物體內(nèi)的硫脂是高等植物體內(nèi)同葉綠體相連的最普遍的組分，硫以硫脂方式組成葉綠體基粒片層，硫脂是葉綠體內(nèi)一個(gè)固定的邊界膜，與葉綠素結(jié)合，與葉綠體形成有關(guān)。因此，缺硫造成葉綠素含量低。