不同施氮量對(duì)枸杞甜菜堿及相關(guān)酶的影響

劉根紅，周佳瑞，鄭國琦，任斌

(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

枸杞(LyciumbarbarumL.)為茄科枸杞屬多年生落葉灌木，喜陰涼氣候，抗逆性較強(qiáng).人工種植己有上千年歷史，主要分布在寧夏、內(nèi)蒙古、新疆等省區(qū)的干旱和半干旱地區(qū)[1-2].近年來寧夏枸杞種植面積近60 萬hm2，占全國種植面積的26%，寧夏枸杞出口量占全國65%，產(chǎn)值達(dá)10億元，成為寧夏經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一[3].枸杞含有豐富的營養(yǎng)成分和藥理活性成分，是我國傳統(tǒng)的名貴中藥材，具有補(bǔ)腎養(yǎng)肝、滋肺明目、補(bǔ)虛勞、強(qiáng)筋骨等功效[4].甜菜堿是枸杞子中主要有效成分之一，是一種水溶性生物堿，是甘氨酸甜菜堿( Glycinebetaine，GB)的簡稱，化學(xué)名稱為N-甲基代氨基酸，廣泛存在于植物中.甜菜堿作為抗逆滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在很多植物中都有相關(guān)研究[5].Robinson等[6]對(duì)鹽脅迫下的菠菜進(jìn)行細(xì)胞定位分析，結(jié)果表明受脅迫組織中，滲透勢下降的64%是來自于甜菜堿.近代藥理研究表明，枸杞子有降血脂、保肝、抗脂肪肝、抗癌及生長刺激等作用，這與甜菜堿的藥理作用相一致[7].枸杞作為基礎(chǔ)藥材，其成分含量直接影響中藥質(zhì)量，而其有效成分含量與環(huán)境條件、栽培條件密切相關(guān).隨著現(xiàn)代藥理學(xué)的發(fā)展，對(duì)枸杞藥理作用的成分研究也越來越深入[8-9].甜菜堿作為枸杞子主要代謝物質(zhì)，其含量決定枸杞子品質(zhì).甜菜堿作為一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其以膽堿為底物經(jīng)兩步酶催化氧化生成，即膽堿→甜菜堿醛→甜菜堿.在高等植物中，催化第1步反應(yīng)的是膽堿單加氧酶，催化第2步反應(yīng)的是甜菜堿醛脫氫酶(BADH).這2種酶均由單一核基因編碼并存在于葉綠體基質(zhì)內(nèi)[10]，在逆境脅迫下活性增強(qiáng)，在光誘導(dǎo)下促進(jìn)甜菜堿的最終合成.

施肥量與施肥種類是影響甜菜堿變化的重要因子之一[11-12].劉建文等[13]研究認(rèn)為，磷肥施用量對(duì)枸杞多糖、甜菜堿的含量影響不大，對(duì)枸杞黃酮含量有顯著影響.不同收獲時(shí)期[14]、灌水量[15]對(duì)枸杞次生物質(zhì)含量的影響也不同.大多研究更集中于外界逆境條件下，枸杞甜菜堿及相關(guān)酶會(huì)累積[16-19].氮肥是枸杞需求量最大的營養(yǎng)元素，其施用量與施用方式和甜菜堿及代謝相關(guān)酶均有很大相關(guān)性[20、21]，關(guān)于甜菜堿及相關(guān)酶在菠菜等其它植物中有相關(guān)研究[22]，在枸杞上研究多集中于施氮量、施氮方式與枸杞甜菜堿含量之間的關(guān)系.如康建宏[23]等研究認(rèn)為不同的施氮水平下枸杞主要次生代謝產(chǎn)物甜菜堿、類胡蘿卜素、黃酮的含量存在著差異.適宜的施氮量(600～ 900 kg/hm2)對(duì)枸杞類胡蘿卜素等次生代謝物質(zhì)的形成和積累有利.張建青[24]等研究得出了青海格爾木地區(qū)枸杞較高產(chǎn)量水平氮素施量.但施氮量對(duì)枸杞甜菜堿及代謝關(guān)鍵酶的作用機(jī)理研究還不深入，為明確施氮量與枸杞甜菜堿及代謝關(guān)鍵酶間關(guān)系，進(jìn)一步從基因水平解釋其影響機(jī)制，必須先明確枸杞施氮量與甜菜堿及代謝關(guān)鍵酶之間的關(guān)系.因此，開展氮素不同施量對(duì)枸杞甜菜堿及其代謝關(guān)鍵酶的影響，對(duì)深入研究枸杞品質(zhì)化栽培具有重要意義.

前期研究基本明確了施氮深度與施氮比例對(duì)枸杞甜菜堿及代謝關(guān)鍵酶的影響[25]，但對(duì)不同施氮量水平下，枸杞甜菜堿及關(guān)鍵酶變化仍不明確.因此本試驗(yàn)選擇5年齡寧夏枸杞，設(shè)計(jì)不同施氮量，通過在枸杞生長期間對(duì)其冠幅、枝條數(shù)和產(chǎn)量、甜菜堿含量及其代謝關(guān)鍵酶活性變化的測定，研究寧夏枸杞施氮量與甜菜堿含量及其代謝關(guān)鍵酶之間的關(guān)系，明確適宜甜菜堿含量條件下科學(xué)施氮量，為寧夏枸杞的品質(zhì)化栽培提供理論基礎(chǔ).

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年4～10月在寧夏農(nóng)墾南梁農(nóng)場(E106°13′，N 38°40′)進(jìn)行，海拔1 090 m.典型大陸性氣候，干旱少雨，年降雨量約250 mm，熱量充足，溫差大，無霜期較短.土壤以鹽分較高的灌淤土為主[2]，該地區(qū)種植的枸杞總面積達(dá)1 000萬m2.

1.2 試驗(yàn)材料

以5年齡枸杞品種“寧杞7號(hào)”為試材.

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取寧夏枸杞典型生態(tài)區(qū)(含鹽量0.2%)鹽漬化土壤，在常規(guī)灌水量(200 m3/666.7 m2)、常規(guī)磷肥施量(純磷30 kg/666.7 m2)，常規(guī)施鉀量(純鉀20 kg/666.7 m2)，常規(guī)有機(jī)肥(氮素含量0.53%)施用量(基施腐熟有機(jī)肥3 000 kg/666.7 m2)條件下，采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)方法，設(shè)氮素從低到高5個(gè)不同水平，N0(0 kg/666.7 m2)、N1(20 kg/666.7 m2)、N2(30 kg/666.7 m2)、N3(40 kg/666.7 m2)、N4(50 kg/666.7 m2),氮素基追比1∶2∶1；每個(gè)處理設(shè)20棵樹，樹與樹之間距離1 m，間隔3 m，小區(qū)面積72 m2，重復(fù)3次，試驗(yàn)區(qū)總面積1080 m2(375棵樹)，磷肥鉀肥統(tǒng)一做底肥，供試肥料為尿素(氮素含量46%)，施肥時(shí)期以4月中旬開溝基追施并灌水、6月初結(jié)合鋤草追肥1次，8月初結(jié)合中耕追肥1次，氮肥施深30 cm；水平方向距離樹干30～40 cm，其他田間管理同大田生產(chǎn).

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 甜菜堿的檢測 測定甜菜堿的試驗(yàn)原理[26-28]，甜菜堿水解后與硫氰化鉻銨(雷氏鹽)生成紫紅色沉淀：

C6H11O2NH++[Cr(NH3)2(SCN)4]→C6H11O2NH[Cr(NH3)2(SCN)4]↓

將甜菜堿與雷氏鹽在酸性條件下反應(yīng)制成雷氏鹽沉淀，并用70%丙酮溶解，呈粉紅色.在525 nm處以70%丙酮作空白對(duì)照測定吸光值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后利用該標(biāo)準(zhǔn)曲線測定被檢物中甜菜堿含量.

1.4.2 甜菜堿醛脫氫酶(BADH)與單加氧酶的檢測 參考梁崢[27]和駱愛玲等[28]方法.在4 ℃條件下，取50 g鮮樣于100 mL研磨介質(zhì)中研磨勻漿.研磨介質(zhì)的組成是100 mmol/LTirs-HCL(pH8.0)，2 mmol/L二硫蘇糖醇，1%聚乙烯毗咯烷酮和0.4 mol/L蔗糖.勻漿經(jīng)一層孔徑為40×40 μm的尼龍布過濾，過濾物于1 000g離心10 min，然后用10 000g再離心20 min，沉淀用10 mL懸浮介質(zhì)懸浮，上清液部分如前述加硫酸鐵使其濃度達(dá)到60%(7 g/100 mL上清液)，然后10 000g離心20 min，沉淀用1 mL懸浮介質(zhì)懸浮.懸浮介質(zhì)的組成是10 mmol/LTris-HCI(pH8.0)，10 mmol/Lβ一疏基乙醇和10%甘油(V/V).得到的懸浮物過Sephadex G-25柱(1.6×7.0 cm，LKB)，柱預(yù)先用同樣緩沖液平衡.蛋白質(zhì)用同樣緩沖液洗脫,流速為1 mL/min,分管收集，每管1 mL.取帶甜菜堿醛脫氫酶活性峰的管作試驗(yàn).

單加氮的測定：吸取150 μL溶漿，加入3 μL 20 umol/L7-乙氧基香豆素(7-EC)，設(shè)2個(gè)重復(fù)，30 ℃水浴，讓其反應(yīng)4 h后，加入210 μL 0.6 mmol/L甘氨酸緩沖液終止反應(yīng)，選擇450 nm波段測吸光度值，共讀取2次，每次間隔2 min，取平均值.

過氧化氫酶測定：甜菜堿醛脫氫酶的活性用分光光度法測定.終體積為1 mL的反應(yīng)介質(zhì)中含有100 mmol/LTirs-HCl(pH8.0) 0.5 mmol/LNAD，5 mmol/L二硫蘇糖醇，1%聚乙烯毗咯烷酮和0.4 mol/L蔗糖.0.5 mmol/L甜菜堿醛(Sigma產(chǎn)品)和酶.反應(yīng)由加人甜菜堿醛啟動(dòng).酶活性由340 nm光密度的增加計(jì)算.對(duì)無氧的測定,，所有試劑預(yù)先通人純氫氣將氧徹底除去.

1.4.3 凈光合速率測定 在5月初開始測定枸杞葉片凈光合速率，選擇晴天8∶00～11∶30時(shí)測定，14∶30后順沿測定，每隔15 d測定1次，使用漢莎公司TPS-2型便攜式光合測定系統(tǒng)在田間直接測定枸杞葉片的凈光合速率(Pn，μmolCO2/(m2·s))，每個(gè)處理測定15片葉，每片葉記錄兩次穩(wěn)定數(shù)據(jù)，測定時(shí)要求光照強(qiáng)度大于900 Lx.

1.4.4 產(chǎn)量計(jì)算 在每個(gè)處理中隨機(jī)各選取單棵枸杞樹6棵，記錄每次采摘單棵樹的枸杞果實(shí)質(zhì)量，得出各處理單棵樹產(chǎn)量，每666.7 m2可種植枸杞樹222棵，由此推算出枸杞果實(shí)666.7 m2產(chǎn)量.

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用EXCEL 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)及方差分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮量對(duì)枸杞果實(shí)甜菜堿含量的影響

圖1表明，枸杞果實(shí)甜菜堿含量隨施氮量的增加呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，在30 kg/666.7 m2(N2)水平時(shí)甜菜堿含量達(dá)到最大值，平均為2.90 mg/kg，在N2水平基礎(chǔ)上再增加氮肥施用量，甜菜堿含量則下降，在不施氮肥(N0)時(shí)甜菜堿含量最低，平均為2.42 mg/kg.各時(shí)期方差測驗(yàn)結(jié)果表明，7月10日前不同時(shí)期各處理間差異不顯著，在7月20～8月20日，施氮量水平30 kg/666.7 m2(N2)與其它施氮水平間達(dá)到極顯著差異(P<0.01).甜菜堿含量最大值與最小值相差約19.8%，說明氮肥施用量影響枸杞果實(shí)甜菜堿含量，在30 kg/666.7 m2(N2)水平時(shí)甜菜堿含量達(dá)到最大值.對(duì)同一處理不同時(shí)期枸杞果實(shí)甜菜堿含量的研究表明，秋果(9月收獲)甜菜堿平均含量為3.01 mg/kg，夏果(5～8月收獲)甜菜堿平均含量為2.64 mg/kg，秋果甜菜堿含量高于夏果甜菜堿含量約14.1%.這可能是由于夏果收獲時(shí)對(duì)枸杞只在4月中旬開溝基追施與6月初結(jié)合鋤草追肥1次， 8月初結(jié)合中耕追肥1次，秋果短期內(nèi)收獲時(shí)施氮量瞬時(shí)增加所致.總體看，夏果枸杞N2水平對(duì)于枸杞果實(shí)甜菜堿的形成與積累有利.

圖1 不同施氮量枸杞果實(shí)甜菜堿含量Figure 1 Betaine content in loquat fruit with different nitrogen application rates

2.2 不同施氮量對(duì)枸杞相關(guān)酶活性的影響

2.2.1 不同施氮量對(duì)枸杞葉片BADH活性的影響 不同施氮量對(duì)枸杞葉片BADH活性影響的研究表明(圖2)，枸杞葉片中BADH活性隨施氮量增加呈現(xiàn)出先下降后上升再次下降的趨勢，在30 kg/666.7 m2(N2)處理時(shí)BADH達(dá)到最大值，平均為1.86 ng/100 μg，在不施氮肥(N0)時(shí)BADH平均活性為1.81 ng/100 μg，在20 kg/666.7 m2(N1)與50 kg/666.7 m2處理時(shí)BADH活性最低(6月20日后各處理間達(dá)5%差異顯著水平)，平均為1.65 ng/100 μg，BADH活性最大值與最小值之間相差約10.0%，說明氮肥施用量影響著BADH活性，在氮肥施用量為30 kg/666.7 m2時(shí)效果達(dá)到最佳.對(duì)同一處理不同時(shí)期枸杞葉片中的BADH活性的研究表明：BADH含量整體呈現(xiàn)上升趨勢，BADH隨著枸杞葉片生長推移其活性增強(qiáng)，在枸杞葉片生長初生期BADH活性平均為1.45 ng/100 μg，葉片生長后期BADH活性最強(qiáng)，平均為2.07 ng/100 μg，葉片生長后期比初生期BADH活性強(qiáng)42.8%.這可能與土壤中氮素含量多少有關(guān)，枸杞在葉片生長初期只進(jìn)行了氮肥早期1次追施，葉片生長后期氮肥已進(jìn)行了3次追施，說明氮肥的施肥量對(duì)枸杞葉片BADH活性具有很大影響.

圖2 不同施氮量枸杞葉片BADH活性Figure 2 BADH content in barbarum leaves of different nitrogen application amount

2.2.2 不同施氮量對(duì)枸杞果實(shí)BADH活性的影響 不同施氮量對(duì)枸杞果實(shí)BADH活性影響的研究表明(圖3)，枸杞果實(shí)BADH活性整體隨施氮量增加呈現(xiàn)出先上升后下將的趨勢，在30 kg/666.7 m2(N2)處理時(shí)達(dá)到最大值，平均為3.71 ng/100 μg，氮肥施用量過多反而會(huì)使枸杞果實(shí)BADH活性呈現(xiàn)下降趨勢，在50 kg/666.7 m2(N4)處理時(shí)達(dá)到最小值(7月10日后各處理間達(dá)5%異顯水平)，平均為3.35 ng/100 μg，說明氮肥施用量影響著枸杞果實(shí)BADH活性，施氮量在30 kg/666.7 m2(N2)時(shí)達(dá)到最佳效果，再多施氮肥會(huì)使枸杞果實(shí)BADH活性下降.對(duì)于同一處理不同時(shí)期枸杞果實(shí)BADH活性的研究表明，枸杞果實(shí)BADH活性整體呈現(xiàn)上升趨勢，夏果BADH活性平均為3.41 ng/100 μg，秋果BADH活性平均為4.13 ng/100 μg，秋果BADH活性高出夏果約21.1%.在夏果收獲期還未進(jìn)行第3次追肥處理，秋果收獲期已經(jīng)完成了三次基追肥處理，說明氮肥的施用量對(duì)枸杞果實(shí)BADH形成與積累有積極作用.

圖3 不同施氮量枸杞果實(shí)BADH活性Figure 3 BADH content of wolfberry fruits with different nitrogen application rates

2.2.3 不同施氮量對(duì)枸杞葉片單加氧酶活性的影響 不同施氮量對(duì)枸杞葉片單加氧酶活性影響的研究表明(圖4)，枸杞葉片單加氧酶活性隨氮肥施用量增加呈先增加后下將的趨勢，在30 kg/666.7 m2(N2)處理時(shí)達(dá)到最大值，平均為1.91 ng/100 μg，氮肥施用量再繼續(xù)增加會(huì)使枸杞葉片單加氧酶的活性下降，在20 kg/666.7 m2(N1)處理時(shí)為最小值(7月10日后各處理間達(dá)5%異顯水平)，平均為1.63 ng/100 μg，枸杞葉片單加氧酶活性受氮肥施用量的影響較為明顯，施氮量在30 kg/666.7 m2(N2)處理時(shí)效果最佳，繼續(xù)施氮肥會(huì)使枸杞葉片單加氧酶活性下降，在不施氮肥(N0)處理時(shí)單加氧酶活性高于N1處理，這可能是因?yàn)樵邴}脅迫條件下合成甜菜堿的相關(guān)酶活性會(huì)上升，這與逆境脅迫下研究結(jié)果一致[17-19].對(duì)于同一處理不同時(shí)期枸杞葉片單加氧酶活性的研究表明，枸杞葉片單加氧酶活性整體隨生育期呈現(xiàn)上升趨勢，葉片初生期單加氧酶平均活性為1.34 ng/100 μg，葉片生長后期單加氧平均活性為2.21 ng/100 μg，葉片生長后期單加氧酶活性高出葉片初生期約64.9%，生長后期的葉片單加氧酶活性均值遠(yuǎn)高于生長初期的葉片，其原因可能與甜菜堿醛脫氫酶變化原因類似.說明氮肥的施用量對(duì)枸杞葉片單加氧酶的形成與積累有積極作用.

圖4 不同施氮量枸杞葉片單加氧酶活性Figure 4 Monooxygenase content in barbarum leaves of different nitrogen application rates

2.2.4 不同施氮量對(duì)枸杞果實(shí)單加氧酶活性的影響 不同施氮量對(duì)枸杞果實(shí)單加氧酶活性影響的研究表明(圖5)，枸杞果實(shí)單加氧酶活性隨氮肥施用量的增加整體呈現(xiàn)先下降后上升再下降的趨勢，在30 kg/666.7 m2(N2)處理時(shí)單加氧酶活性達(dá)到最大值，平均為4.36 ng/100 μg，在50 kg/666.7 m2(N4)處理時(shí)單加氧酶活性達(dá)到最小值，平均為4.10 ng/100 μg，各時(shí)期方差測驗(yàn)結(jié)果表明，7月1日前不同時(shí)期各處理間差異不顯著，在7月底30 kg/666.7 m2(N2)與其它施氮水平間達(dá)到極顯著(1%)差異.在不施氮肥(N0)處理時(shí)平均活性為4.32 ng/100 μg，說明氮肥施用量對(duì)枸杞果實(shí)單加氧酶活性有影響，在30 kg/666.7 m2(N2)處理時(shí)達(dá)到最佳效果，過多施用氮肥會(huì)使單加氧酶活性下降，無氮處理(N0)時(shí)在氮脅迫下單加氧酶活性上升，這與陳少良研究結(jié)果一致[16].對(duì)于同一處理不同時(shí)期枸杞果實(shí)單加氧酶活性的研究表明，枸杞果實(shí)單加氧酶活性整體呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，夏果單加氧酶活性平均為4.18 ng/100 μg，秋果單加氧酶活性平均為4.51 ng/100 μg，秋果單加氧酶活性高出夏果約7.9%(各處理間7月10日～8月20日達(dá)5%差異水平，8月20日后達(dá)1%差異水平)，在6～7月收獲的果實(shí)單加氧酶活性呈現(xiàn)緩慢下降趨勢，這可能與葉片單加氧酶變化的原因類似.說明氮肥的施用量增加對(duì)枸杞果實(shí)單加氧酶形成與積累比較敏感且有著積極作用.

圖5 不同施氮量枸杞果實(shí)單加氧酶活性Figure 5 Monooxygenase content of wolfberry fruits with different nitrogen application rates

2.3 不同施氮量對(duì)枸杞凈光合速率的影響

不同施氮量對(duì)枸杞凈光合速率影響的研究表明(圖6)，凈光合速率整體隨著施氮量水平的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在30 kg/666.7 m2(N2)處理時(shí)達(dá)到最大值(各時(shí)期與其它處理均達(dá)5%差異水平)，平均凈光合速率為32.5 μmol/(m2·s)，在不施氮肥(N0)處理時(shí)為最小值，平均凈光合速率為22.0 μmol/(m2·s)，說明氮肥施用量對(duì)枸杞凈光合速率有影響，在30 kg/666.7 m2(N2)處理時(shí)達(dá)到最佳效果，過多施用氮肥反而會(huì)使凈光合速率下降.

圖6 不同施氮量枸杞凈光合速率Figure 6 Net photosynthetic rate of wolfberry with different nitrogen application rates

2.4 不同施氮量枸杞果實(shí)產(chǎn)量指標(biāo)的影響

2.4.1 不同施氮量對(duì)枸杞果實(shí)直徑的影響 不同施氮量對(duì)枸杞果實(shí)直徑影響的研究表明(圖7)，枸杞果實(shí)直徑隨著施氮量的增加呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，在30 kg/666.7 m2(N2)處理時(shí)達(dá)到最大值，平均為9.9 mm，在無氮處理(N0)處理時(shí)直徑最小，平均為8.8 mm.各水平在不同時(shí)期均達(dá)到1%顯著水平，說明氮肥施用量影響著枸杞果實(shí)的直徑，在30 kg/666.7 m2處理時(shí)達(dá)到最佳效果，但氮肥施用量超過30 kg/666.7 m2時(shí)枸杞果實(shí)直徑會(huì)出現(xiàn)下降趨勢.

2.4.2 不同施氮量對(duì)枸杞果實(shí)粒長的影響 不同施氮量對(duì)枸杞果實(shí)粒長影響的研究表明(圖8)，枸杞果實(shí)粒長隨著施氮量的增加呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，在30 kg/666.7 m2(N2)處理時(shí)達(dá)到最大值，且7月30后與其他水平間達(dá)5%差異水平，平均枸杞粒長為19.4 mm，在無氮處理(N0)處理時(shí)直徑最小，平均為16.8 mm，說明氮肥施用量影響著枸杞果實(shí)的直徑，在30 kg/666.7 m2處理時(shí)達(dá)到最佳效果，氮肥施用量超過30 kg/666.7 m2時(shí)枸杞粒長會(huì)出現(xiàn)下降趨勢.

圖7 不同施氮量枸杞果實(shí)直徑Figure 7 Diameter of wolfberry fruits with different nitrogen application rates

圖8 不同施氮量枸杞果實(shí)粒長Figure 8 Wolfberry fruit grain length with different nitrogen application rates

2.4.3 不同施氮量對(duì)枸杞果實(shí)百粒重的影響 不同施氮量對(duì)枸杞果實(shí)百粒重影響的研究表明(圖9)，枸杞果實(shí)百粒重隨著施氮量的增加呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，在30 kg/666.7 m2(N2)處理時(shí)達(dá)到最大值，各時(shí)期與其它水平均達(dá)5%差異水平，平均為64.4 g，在無氮處理(N0)處理時(shí)百粒重最小，平均為59.1 g，說明氮肥施用量影響著枸杞果實(shí)的百粒重，在30 kg/666.7 m2處理時(shí)達(dá)到最佳效果，但是氮肥施用量超過30 kg/666.7 m2時(shí)枸杞果實(shí)百粒重會(huì)出現(xiàn)下降趨勢.

圖9 不同施氮量枸杞果實(shí)百粒質(zhì)量Figure 9 Grain weight of wolfberry fruit with different nitrogen application rates

2.4.4 不同施氮量對(duì)枸杞產(chǎn)量的影響 不同施氮量對(duì)枸杞產(chǎn)量影響的研究表明(圖10)，枸杞果實(shí)產(chǎn)量隨著施氮量的增加呈現(xiàn)出先上升后下將的趨勢，在30 kg/666.7 m2(N2)水平時(shí)產(chǎn)量達(dá)到最大值(1%)487 kg/666.7 m2，在不施氮肥(N0)處理時(shí)產(chǎn)量為最低水平407 kg/666.7 m2，說明氮肥的施用量影響著枸杞果實(shí)的產(chǎn)量，施肥量30 kg/666.7 m2時(shí)產(chǎn)量達(dá)到最佳水平，超出30 kg/666.7 m2此施氮水平時(shí)產(chǎn)量會(huì)隨著施氮量增加而呈現(xiàn)下降趨勢.

圖10 不同施氮量枸杞產(chǎn)量Figure 10 The yield of wolfberry with different nitrogen application rates

3 討論

作為具有明顯地域特色的經(jīng)濟(jì)作物，研究寧夏枸杞的產(chǎn)量與品質(zhì)均具有重要意義[14].甜菜堿影響枸杞品質(zhì)的重要次生物質(zhì)之一.一般認(rèn)為，甜菜堿作為一種重要代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)，逆境是刺激其積累的主要原因[1、5、9].本研究通過在不同施氮量對(duì)枸杞甜菜堿活性及相關(guān)酶影響的研究表明，隨施氮量的增加，枸杞果實(shí)中甜菜堿含量、相關(guān)酶，凈光合速率及產(chǎn)量均有增加趨勢，當(dāng)施氮量達(dá)到30 kg/666.7 m2，甜菜堿含量及相關(guān)酶、凈光合速率和產(chǎn)量均達(dá)到最佳水平，再增加氮肥施用量，會(huì)使相關(guān)指標(biāo)呈現(xiàn)下降趨勢.這與王益民[9]、賀春燕[12]的研究一致.BADH與單加氧酶是甜菜堿代謝的重要酶，甜菜堿含量變化趨勢與其代謝關(guān)鍵酶的變化趨勢基本一致，其相應(yīng)生長指標(biāo)也隨施氮量呈現(xiàn)一致變化趨勢，如枸杞凈光合速率在施氮量30 kg/666.7 m2時(shí)明顯高于其他各組，枸杞產(chǎn)量在此條件下也達(dá)到最高值，康建宏[23]研究有所差異.康建宏研究認(rèn)為氮素的施用對(duì)寧夏構(gòu)杞產(chǎn)量與品質(zhì)存在矛盾，為協(xié)調(diào)產(chǎn)量與品質(zhì)的一致氮肥施用量建議為 600～ 900 kg/hm2，但其研究的品質(zhì)主要除甜菜堿外還有多糖、類胡蘿卜素、黃酮等物質(zhì)，甜菜堿的積累與黃酮等物質(zhì)趨于負(fù)相關(guān)，但本研究發(fā)現(xiàn)，在氮素施量30 kg/666.7 m2時(shí)以甜菜堿為主及其代謝酶累積及產(chǎn)量變化均趨于一致，氮素施用量最佳水平低于其結(jié)論，這主要可能與枸杞生長年限有關(guān).氮肥施用量過多不利于BADH的積累，在不施氮肥(N0)水平氮脅迫會(huì)使BADH活性增強(qiáng)，這與逆境脅迫下研究結(jié)果一致[16-19].

本研究與現(xiàn)有研究不同地方，低氮水平與較高氮水平枸杞甜菜堿含量均相應(yīng)較高.甜菜堿是枸杞主要次生物質(zhì)，很多研究表明逆境條件會(huì)促進(jìn)枸杞甜菜堿含量增加，但另一方面，枸杞甜菜堿的合成是以氮素為必要元素，氮素的不足直接限制其甜菜堿合成，適量施用氮肥理論上利于甜菜堿的合成.因此甜菜堿的合成是逆境條件刺激與氮素量供給共同作用的結(jié)果.不施氮肥(N0)處理，枸杞果實(shí)甜菜堿含量與枸杞果實(shí)與葉片中BADH和單加氧酶活性均高于N1處理，這與現(xiàn)有研究逆境與甜菜堿及累積關(guān)系有關(guān)[16-19].由于試驗(yàn)地含鹽量較高(0.2%)，鹽分脅迫可能是導(dǎo)致其甜菜堿及相關(guān)酶積累量增加的主要原因；同時(shí)低氮水平枸杞果實(shí)產(chǎn)量相對(duì)較低.通過對(duì)枸杞葉片中的BADH與單加氧酶活性的研究表明，2種酶的活性隨氮肥施用量變化與枸杞果實(shí)中酶活性變化趨勢相同，枸杞果實(shí)中的BADH與單加氧酶活性遠(yuǎn)高于葉片中酶的活性，這一點(diǎn)未見相關(guān)報(bào)道.

4 結(jié)論

不同施氮量下枸杞甜菜堿活性、相關(guān)酶、凈光合速率以及產(chǎn)量都存在差異，隨著施氮量的增加甜菜堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)、相關(guān)酶、凈光合速率及產(chǎn)量都呈現(xiàn)上升趨勢，甜菜堿及相關(guān)酶累積的最佳氮肥施用量為30 kg/666.7 m2，而且此時(shí)其產(chǎn)量相對(duì)最高，達(dá)到487 kg/666.7 m2，各產(chǎn)量指數(shù)也達(dá)到相應(yīng)最大.綜上所述5齡寧夏枸杞適于甜菜堿及代謝相關(guān)酶及產(chǎn)量最佳的氮肥施用量為30 kg/666.7 m2.