施硫?qū)μ鹗w生長發(fā)育和產(chǎn)量及籽?？傸S酮含量的影響

宋麗芳，楊晨波，郭 琪，史曉倩，王子軒，郝爽楠，宋曉彥

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷030801）

硫作為作物的重要營養(yǎng)元素，在植物體內(nèi)起著無可替代的作用[1-2]。植物體內(nèi)大約有90%的硫存在于含硫氨基酸中，同時(shí)硫?qū)χ参矬w內(nèi)一些酶的合成、活化起重要的作用[3-4]。近年來，由于使用大量無硫肥料及環(huán)境的改善，有許多國家及地區(qū)出現(xiàn)硫素虧缺的現(xiàn)象[5-6]。缺硫會(huì)影響植物的正常生理活動(dòng)，從而降低對逆境及病蟲害的抗性，最終對植物產(chǎn)量及其品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響[7]。

甜蕎亦稱普通蕎麥，作為一種極具潛力的功能性食品，有很高的營養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值。它富含豐富的蛋白質(zhì)、膳食纖維、脂類、礦質(zhì)元素及黃酮類物質(zhì)等，可以防治肝炎、平喘、降低膽固醇等[8-9]。

祁葆滋[10]研究發(fā)現(xiàn)，施硫能夠增加小麥的葉綠素a 和葉綠素b 含量以及干質(zhì)量，促進(jìn)小麥的生長。馬春英等[11]研究表明，在施硫0～60 kg/hm2范圍內(nèi)，能夠有效增加冬小麥各時(shí)期葉片的葉綠素含量，在60 kg/hm2處理下產(chǎn)量達(dá)到最高。王東等[12]研究表明，對大豆施不同濃度的硫酸銨，會(huì)顯著增加大豆的產(chǎn)量，但不同品種的增產(chǎn)效果存在差異。李玉影[13]盆栽試驗(yàn)證明，每1 kg 土配施0.1 g 或0.2 g石膏能夠顯著增加大豆單株莢數(shù)和粒數(shù)，從而增加籽粒產(chǎn)量。劉麗君等[14]通過盆栽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施硫能夠增加大豆的葉面積，顯著提高大豆葉片葉綠素含量及籽粒產(chǎn)量。劉存輝等[15]研究表明，對夏玉米施413.85 kg/hm2的硫酸銨，能夠顯著增加葉綠素含量、干物質(zhì)積累量及產(chǎn)量。朱英華等[16]研究表明，在施硫量為50～100 kg/hm2時(shí)，顯著提高了烤煙的葉面積，葉綠素含量也有所提高，促進(jìn)了烤煙正常的生長發(fā)育和光合作用。馬光恕等[17]研究表明，對葉面噴施適量濃度的硫酸錳（0.2%～0.5%），能夠有效提高馬鈴薯的葉綠素含量及產(chǎn)量。劉中良等[18]研究發(fā)現(xiàn)，在0～3.75 mmol/L 硫濃度范圍內(nèi)，大蒜株高、葉長、葉面積和假莖粗隨著施硫量增加而增加。阿依夏木·沙吾爾等[19]研究表明，在施用基礎(chǔ)肥料的基礎(chǔ)上，施用硫酸鉀能夠提高甘草的株高、地上干生物量、葉面積指數(shù)、葉綠素含量，促進(jìn)甘草的生長發(fā)育。

本試驗(yàn)通過盆栽試驗(yàn)，研究不同硫酸鈉濃度下甜蕎地上干生物量、SPAD 值的變化規(guī)律及對產(chǎn)量、籽?？傸S酮含量的影響，為甜蕎田間生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料及試劑

供試甜蕎品種為品甜蕎1 號(hào)，由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所提供。外源硫?yàn)闊o水硫酸鈉（Na2SO4），天津市北辰方正試劑廠生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017 年7—9 月在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)作站進(jìn)行，試驗(yàn)田位于山西省中部地區(qū)。供試土壤類型為褐土，基礎(chǔ)肥力為：堿解氮50.92 mg/kg，速效磷18.65 mg/kg，速效鉀193.60 mg/kg，有效硫30.50 mg/kg（正常水平）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用盆栽栽培，在田間隨機(jī)排列。試驗(yàn)共設(shè)置5 個(gè)施硫處理，分別是0（S0，CK），20（S1），40（S2），80（S3），160 mg/kg（S4），與盆土混勻作基肥，重復(fù)10 次，其中7 盆用于測定地上干生物量及SPAD值，3 盆用于測定產(chǎn)量，共50 盆。

1.4 測定指標(biāo)及方法

1.4.1 地上干生物量的測定 每個(gè)處理隨機(jī)選取生長基本一致、有代表性的5 株用于地上干生物量的測定。將選取的植株洗凈，剪去根部，裝在信封里，放入烘箱，在105 ℃下殺青30 min，再于80 ℃下烘干至恒質(zhì)量，稱其干質(zhì)量。

1.4.2 SPAD 值的測定 選取5 片類似長勢的葉片，用SPAD-502 plus 測定儀測定其SPAD 值，每片葉片測量3 次，取其平均值。

1.4.3 產(chǎn)量的測定 待甜蕎成熟收獲測產(chǎn)，按花盆不同處理單打單收，曬干后稱質(zhì)量，測得不同處理間的實(shí)際產(chǎn)量，最后測定千粒質(zhì)量。

1.4.4 籽?？傸S酮含量的測定 使用紫外分光光度法測定籽?？傸S酮，用80%甲醇進(jìn)行提取，亞硝酸鈉（NaNO2）及氯化鋁（AlCl3）反應(yīng)，最后加入5 mL 1 mol/L 的氫氧化鈉（NaOH）進(jìn)行顯色。以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)樣品，用分光光度計(jì)測定500 nm 處的吸光度值。

1.5 數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel 2010 對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，SPSS 20 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Origin 9 軟件進(jìn)行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 施硫?qū)μ鹗w地上干生物量的影響

從圖1 可以看出，在甜蕎的整個(gè)生育期地上干生物量呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，在開花盛期達(dá)到最大值。在甜蕎的開花初期、開花盛期及成熟期地上干生物量均隨著施硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，在S2 處理下達(dá)到最大值。以開花盛期為例，與對照相比，S1、S2、S3 處理分別增加了38.71%，123.66%，86.02%，差異顯著；S4 處理與對照相比降低了44.09%，差異顯著。

2.2 施硫?qū)μ鹗wSPAD 值的影響

由圖2 可知，在整個(gè)生育期甜蕎的SPAD 值呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，在開花初期達(dá)到最大值。在甜蕎開花初期、開花盛期及成熟期SPAD 值均隨著施硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，在S2 處理下達(dá)到最大值。以開花初期為例，與對照相比，S1 處理增加了2.91%，差異不顯著，S2、S3、S4處理分別增加了11.64%，5.90%，5.79%。在成熟期，SPAD 值達(dá)到最低，是由于甜蕎葉片在成熟期枯萎變黃所致。在分枝期，甜蕎的SPAD 值呈現(xiàn)下降—升高—下降的趨勢，但各處理間差異均不顯著。

2.3 施硫?qū)μ鹗w籽?？傸S酮含量的影響

從圖3 可以看出，在S0、S1、S2、S3、S4 處理下甜蕎籽?？傸S酮含量分別為3.21，4.76，6.16，7.05，4.61 mg/g。甜蕎籽?？傸S酮含量隨著施硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，在S3 處理下達(dá)到了最大值。與對照相比，S1、S2、S3、S4 處理分別增加了48.21%，91.83%，119.37%，43.62%，差異顯著。說明施硫能夠增加甜蕎籽粒的總黃酮含量。

2.4 施硫?qū)μ鹗w產(chǎn)量及千粒質(zhì)量的影響

表1 施硫?qū)μ鹗w千粒質(zhì)量及產(chǎn)量的影響

由表1 可知，施硫會(huì)提高甜蕎千粒質(zhì)量，在S2處理下達(dá)到最高，與對照相比，S1、S2、S3、S4 處理分別增加了16%，38%，25%，20%，差異顯著。施硫提高了甜蕎的籽粒產(chǎn)量，在S2 處理下達(dá)到最大值，與對照相比，S1、S2、S3、S4 處理分別增加了17%，39%，27%，21%，且差異顯著。

3 討論

3.1 施硫?qū)μ鹗w地上干生物量的影響

地上干生物量能直接反映出作物的生長狀況，也是作物最終經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[20]。硫參與蛋白質(zhì)、氨基酸、多種酶與輔酶的構(gòu)成，影響植物的抗逆、生長調(diào)節(jié)等過程，促進(jìn)植物正常的生長發(fā)育[21-22]。在本試驗(yàn)中，對土壤施適量硫酸鈉能夠促進(jìn)甜蕎地上干生物量的積累，在S2（40 mg/kg）處理下最高，但是過量的硫酸鈉也會(huì)抑制地上干生物量的積累，本試驗(yàn)結(jié)果與祁葆滋[10]在小白菜上的研究結(jié)果一致。劉存輝等[15]對夏玉米的研究發(fā)現(xiàn)，基施413.85 kg/hm2的硫酸銨能夠顯著提高玉米的地上干生物量，未發(fā)現(xiàn)施硫?qū)τ衩子幸种谱饔?。這一結(jié)果與本試驗(yàn)結(jié)論略有差異，原因可能是每種作物對硫的需求有所差異，而且硫源不同以及土壤條件也不相同。

3.2 施硫?qū)μ鹗w葉綠素含量的影響

SPAD 能夠快速測定出葉片葉綠素含量，方便快捷，而且對植物葉片無損傷[23]。葉綠素是植物代謝過程中進(jìn)行光合作用、同化物質(zhì)的基礎(chǔ)[24]。硫參與多種酶的合成，輔酶A（CoA）用于許多方面的合成反應(yīng)，CoA 中的-SH 具有固定能量的作用，-SH 還能提高葉綠體內(nèi)鐵的活性，增加葉綠素含量[25]。本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對甜蕎施40 mg/kg 的硫酸鈉能夠顯著增加甜蕎的葉綠素含量。這一結(jié)果與祁葆滋等[10，14]在小麥、大豆上的研究結(jié)論相似。

3.3 施硫?qū)μ鹗w產(chǎn)量的影響

有試驗(yàn)結(jié)果表明[26]，在缺硫的地區(qū)施用硫肥，能夠大幅度提高作物產(chǎn)量；但也有一些試驗(yàn)結(jié)果表明[27]，無論土壤缺硫或者不缺硫，施硫都能夠增加產(chǎn)量，增產(chǎn)高低與土壤性質(zhì)、作物屬性都有關(guān)系。在本試驗(yàn)中，對甜蕎基施0～160 mg/kg 的硫酸鈉能夠增加甜蕎的產(chǎn)量，在施硫量為40 mg/kg 時(shí)，產(chǎn)量達(dá)到最高。本試驗(yàn)結(jié)果與馬春英等[11]對小麥的研究結(jié)果一致。劉麗君[27]通過大田試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對東農(nóng)46 品種施用30 kg/hm2硫磺能夠增加產(chǎn)量，但對黑農(nóng)35和北9395 品種施用硫肥，起到了負(fù)效應(yīng)。這與本試驗(yàn)結(jié)果略有差異，是因?yàn)樽魑锊煌瑢α虻奈绽么嬖诓町悺?/p>

3.4 施硫?qū)μ鹗w總黃酮含量的影響

黃酮是天然的抗氧化劑，能夠有效清除體內(nèi)的氧自由基并防止自由基引起劣化，阻止細(xì)胞退化及衰老，也可阻止癌癥的發(fā)生[28]。在本試驗(yàn)中研究發(fā)現(xiàn)，施硫能夠增加甜蕎籽粒總黃酮含量，并且在S3（80 mg/kg）處理下籽粒總黃酮含量達(dá)到最大值。施硫能夠增加甜蕎總黃酮含量，可能是因?yàn)檫m量硫的施入促進(jìn)了輔酶A 的合成。

4 結(jié)論

綜合施硫?qū)μ鹗w的影響，施硫能夠增加甜蕎的地上干生物量、SPAD 值（葉綠素含量）、千粒質(zhì)量、籽粒產(chǎn)量及籽粒總黃酮含量。其中，對甜蕎基施40 mg/kg 的硫酸鈉能顯著提高其地上干生物量、葉綠素含量及籽粒產(chǎn)量；在80 mg/kg 處理下能夠顯著提高其籽?？傸S酮含量。綜上所述，對甜蕎基施40 mg/kg 硫酸鈉既可以促進(jìn)產(chǎn)量的提高，也可以提高籽?？傸S酮含量。