不同鉀濃度對(duì)香蕉幼苗生長(zhǎng)的影響

陳坤倫， 唐孝書， 孟登志， 張鵬程， 陸 帥， 嚴(yán) 圣， 田茂仁

(貴州金農(nóng)科技有限公司， 貴陽(yáng) 550006)

香蕉(MusananaLour)屬芭蕉科(Musaceae)芭蕉屬(Musa)植物，是世界貿(mào)易第四大農(nóng)產(chǎn)品，在我國(guó)熱帶地區(qū)廣泛栽培食用，主要的產(chǎn)區(qū)為廣東、廣西、云南、福建、臺(tái)灣、海南[1]。香蕉味香、富含營(yíng)養(yǎng)，終年可收獲，在溫帶地區(qū)也很受重視[2]。

香蕉是典型的喜鉀作物，其鉀肥需要量為氮肥的3～4倍[2]。有試驗(yàn)表明[3-4]，鉀對(duì)于增強(qiáng)香蕉植物抗性、提高果實(shí)品質(zhì)及耐儲(chǔ)存性有重要作用，但目前香蕉抗病性不強(qiáng)，仍受黃葉病(枯萎病)危害嚴(yán)重，同時(shí)在香蕉采收運(yùn)輸過程中產(chǎn)品損失率仍然較高，而目前關(guān)于鉀對(duì)香蕉的營(yíng)養(yǎng)生理研究不多。本試驗(yàn)采用液體培養(yǎng)的方式研究不同供鉀水平條件下香蕉的生理特征，為進(jìn)一步研究香蕉的鉀營(yíng)養(yǎng)機(jī)理奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)設(shè)4個(gè)鉀水平：50 mg·L-1、100 mg·L-1、200 mg·L-1、400 mg·L-1，在改良的霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液配方基礎(chǔ)上進(jìn)行不同鉀濃度的培養(yǎng)。具體配方見表1。除此之外，其余營(yíng)養(yǎng)液配方如下：588 mg·L-1CaCL2·2 H2O、493 mg·L-1MgSO4、50 mg·L-1Na2SiO3，F(xiàn)e(Ⅲ)- EDTA和微量元素濃度同普通的霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液一樣。不同處理之間因鉀濃度不同而引起的滲透壓的變化以每個(gè)因子最高水平為標(biāo)準(zhǔn)，用氯化鈉溶液調(diào)節(jié)平衡。

表1 試驗(yàn)鉀處理營(yíng)養(yǎng)液濃度

本試驗(yàn)于海南大學(xué)儋州校區(qū)農(nóng)學(xué)院教學(xué)實(shí)習(xí)基地塑料大棚里進(jìn)行。供試香蕉為巴西品種(Mnsa AAA Cavendish subgroup cv.Brazil)，來自海南大學(xué)儋州校區(qū)農(nóng)學(xué)院組培中心培育的4～5片葉健康種苗。

將生長(zhǎng)一致的苗用清水將根洗凈后轉(zhuǎn)入周轉(zhuǎn)箱中培養(yǎng)(用與周轉(zhuǎn)箱上緣外徑大小一致的泡沫挖直徑約2 cm的洞，將苗放入洞中，并用海綿固定)用清水培養(yǎng)5 d，促使幼苗生根。5 d后，更換為1/4改良的霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液中進(jìn)行處理，3 d后換為完全營(yíng)養(yǎng)液處理。在整個(gè)培養(yǎng)過程中每3 d更換一次營(yíng)養(yǎng)液，每天早晚用稀 NaOH和稀 HCl溶液調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)液pH值至5.8，每天通氣12 h(06：00—18：00時(shí))。重復(fù)8次，培養(yǎng)21 d后，采樣測(cè)定。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

生物量的測(cè)定：重量法。將幼苗取出，用去離子水將地上部分和根系沖洗干凈，用吸水紙吸干水分，稱取苗的鮮重。隨后放入烘箱中105 ℃殺青，降至70 ℃烘至衡重，分別稱量其質(zhì)量。

根系活力的測(cè)定：用α-萘胺法[10]。

可溶性糖的測(cè)定：蒽酮比色法[7]。

葉綠素的測(cè)定：乙醇和丙酮(體積1∶1)浸提，比色法[7,11]。

全氮[7-8]、全磷、全鉀的測(cè)定：將各處理干植物樣用小型粉碎機(jī)粉碎，裝袋。樣品用濃H2SO4—H2O2消煮，采用凱氏法測(cè)定植物全氮;鉬銻抗比色法測(cè)定植物全磷;火焰光度計(jì)法測(cè)定植物全鉀[4]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)方法

原始數(shù)據(jù)處理及圖表制作采用Excel 2003軟件，數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析采用SAS 9.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 香蕉幼苗生物量

香蕉幼苗生物量(表2)表明，香蕉幼苗地上部分和根系干重均表現(xiàn)出在50～200 mg·L-1濃度范圍內(nèi)，各濃度水平之間沒有顯著差異，400 mg·L-1時(shí)則表現(xiàn)出明顯的降低。說明高鉀處理不利于香蕉幼苗的生長(zhǎng)。

表2 香蕉幼苗生物量

2.2 香蕉幼苗根系活力

根系活力(圖1)顯示，供鉀水平顯著影響根系活力。與生物量結(jié)果相反，根系活力在400 mg·L-1時(shí)極顯著高于50 mg·L-1、100 mg·L-12個(gè)處理，而其他3個(gè)處理之間沒有顯著差異。分別比50 mg·L-1、100 mg·L-1和200 mg·L-1高88.8%、55.1%和26.5%。

注：不同大寫字母表示差異極顯著(p<0.01)。下同。圖1 香蕉幼苗根系活力

對(duì)比生物量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，供鉀水平為400 mg·L-1根系和地上部分生物量降低而根系活力則提高，可能與其高濃度產(chǎn)生脅迫有關(guān)。

2.3 香蕉幼苗可溶性糖含量

由圖2可以看出，供鉀濃度水平顯著影響可溶性糖含量。與根系活力結(jié)果相反，與香蕉幼苗生物量結(jié)果接近，可溶性糖在200 mg·L-1時(shí)極顯著高于其他3個(gè)處理，為0.430 68 mg·g-1，而其他3個(gè)處理差異不顯著。

圖2 香蕉幼苗可溶性糖含量

對(duì)比生物量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，供鉀水平為400 mg·L-1時(shí)可溶性糖降低，可能與根系活力的增加有關(guān)，根系活力強(qiáng)，對(duì)可溶性糖的消耗大，因此累積的可溶性糖較低。

2.4 香蕉幼苗葉綠素含量

由表3可以看出，供鉀水平顯著影響葉綠素含量。與生物量、可溶性糖結(jié)果相同，根系活力結(jié)果相反，K 100和K 200處理下，葉綠素a，葉綠素b和總?cè)~綠素的含量均顯著高于K 50和K 400處理，說明高鉀和低鉀不利于香蕉幼苗葉綠素含量的累積。

表3 葉綠素含量 單位：mg·g-1

對(duì)比生物量的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，葉綠素含量與生物量密切相關(guān)。低鉀和高鉀均不利于香蕉植株生物量的累積。這可能是因?yàn)槿~綠素含量嚴(yán)重影響了光合作用的效果，而后者與植株的生長(zhǎng)直接相關(guān)，從而影響植株的生長(zhǎng)。

2.5 氮、磷、鉀含量及累積量

由表4可以看出，供鉀水平顯著影響鉀含量及累積量，與生物量、可溶性糖的累積、葉綠素含量結(jié)果相同，與根系活力結(jié)果相反，鉀含量在200 mg·L-1時(shí)顯著高于其他3個(gè)處理，而其他3個(gè)處理之間沒有顯著差異。400 mg·L-1處理的鉀積累量最小，說明過高鉀濃度不利于香蕉幼苗對(duì)鉀素的吸收和積累。

表4 鉀含量及累積量

對(duì)比生物量、可溶性糖的累積、葉綠素含量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，供鉀水平為200 mg·L-1的鉀含量與生物量、可溶性糖的累積、葉綠素含量都最大，可能與植物營(yíng)養(yǎng)有關(guān)。

鉀水平對(duì)香蕉幼苗氮素的吸收積累，隨著鉀濃度的升高，植株的氮素積累量呈先增加后下降的趨勢(shì)。其中K 400處理的植株氮素積累量只有2.312 35 mg·株-1，顯著低于其他3個(gè)處理。說明高鉀環(huán)境不利于香蕉幼苗對(duì)氮素營(yíng)養(yǎng)的吸收。

氮含量及累積量(表5)顯示，供鉀水平顯著影響氮含量，與生物量、可溶性糖的累積、葉綠素含量結(jié)果相同，與根系活力結(jié)果相反，氮含量和累積量在200 mg·L-1時(shí)顯著高于400 mg·L-1，而其他3個(gè)處理之間沒有顯著差異。

表5 氮含量及累積量

對(duì)比生物量、可溶性糖的累積、葉綠素含量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，供鉀水平為200 mg·L-1的氮含量與生物量、可溶性糖的累積、葉綠素含量都最大，可能與均衡營(yíng)養(yǎng)有關(guān)。

鉀水平對(duì)香蕉幼苗磷素吸收和分配的影響可知，K 200處理的地上部分和磷積累總量均顯著高于其他處理，說明適宜的鉀濃度有利于香蕉幼苗對(duì)磷的吸收。

磷含量及累積量(表6)顯示，供鉀水平顯著影響磷含量及累積量，與生物量、可溶性糖的累積、葉綠素含量結(jié)果相同，與根系活力結(jié)果相反，200 mg·L-1時(shí)磷含量和磷積累總量高于其他3個(gè)處理，適宜的鉀濃度有利于香蕉幼苗對(duì)磷的吸收。

表6 磷含量及累積量

對(duì)比生物量、可溶性糖的累積、葉綠素含量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，供鉀水平為200 mg·L-1的氮含量與生物量、可溶性糖的累積、葉綠素含量都最大，可能與均衡營(yíng)養(yǎng)有關(guān)。

3 討論與結(jié)論

3.1 討 論

本研究所測(cè)定的是不同鉀濃度對(duì)香蕉幼苗生長(zhǎng)的影響，僅是水培條件下的數(shù)量化描述，而大田種植受到的影響因素還有很多，因此，探討不同鉀含量對(duì)香蕉幼苗生長(zhǎng)的影響，還要與土壤試驗(yàn)相結(jié)合進(jìn)一步研究。

測(cè)定不同鉀濃度對(duì)作物生長(zhǎng)的影響能夠?yàn)樽魑飳?duì)鉀響應(yīng)提供一定的參考依據(jù)。在以往的研究中，香蕉幼苗對(duì)鉀的響應(yīng)特征研究較少，本研究通過在改良的霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液配方基礎(chǔ)上進(jìn)行不同鉀濃度的培養(yǎng)，通過分析不同供鉀水平條件下香蕉生物量、根系活力、可溶性糖以及氮磷鉀含量等內(nèi)容，得到相關(guān)結(jié)論。

本次研究所用材料為巴西品種組培幼苗，所得結(jié)論應(yīng)視香蕉品種和香蕉生長(zhǎng)發(fā)育期不同而靈活參考。

3.2 結(jié) 論

通過分析不同供鉀水平條件下香蕉生物量、根系活力、可溶性糖以及氮磷鉀含量等內(nèi)容，得到如下結(jié)論：鉀濃度在50～200 mg·L-1范圍內(nèi)，地上部分和根系干重沒有顯著差異， 400 mg·L-1時(shí)則有明顯的降低。因此，適量的增施鉀肥有利于香蕉生物量的積累，而過量的施用鉀肥不利于香蕉的生長(zhǎng)。鉀濃度在50～400 mg·L-1范圍內(nèi)，根系活力沒有顯著差異，400 mg·L-1時(shí)根系活力最強(qiáng)。因此，適量地增施鉀肥有利于增強(qiáng)幼苗根系活力，促進(jìn)香蕉幼苗的呼吸和養(yǎng)分的運(yùn)輸。在200 mg·L-1鉀濃度時(shí)，可溶性糖含量顯著高于其他3個(gè)處理，而其他3個(gè)處理之間沒有顯著差異。因此，適量地增施鉀肥有利于香蕉幼苗可溶性糖含量的積累，過高反而會(huì)抑制，給幼苗生長(zhǎng)提供充足的養(yǎng)分和能量。 在50～400 mg·L-1濃度范圍內(nèi)，葉綠素a，葉綠素b和總?cè)~綠素的含量沒有顯著差異，50 mg·L-1和400 mg·L-1時(shí)則有明顯的降低。因此，在水培環(huán)境下過高和過低的鉀濃度都不利于香蕉幼苗葉綠素含量的積累，只有最適的鉀濃度才利于幼苗葉綠素的積累，能有效促進(jìn)葉綠素的合成，提高葉片凈光合速率，從而有效提高光合作用能力，進(jìn)而促進(jìn)植株的生長(zhǎng)。在50～400 mg·L-1鉀濃度范圍內(nèi)，氮、磷、鉀含量及累積量沒有顯著差異，200 mg·L-1時(shí)則有明顯的增加。因此，在水培環(huán)境下高鉀環(huán)境不利于香蕉幼苗對(duì)氮、磷、鉀的吸收，適宜的鉀濃度才有利于香蕉幼苗對(duì)氮、磷、鉀的吸收。