不同施用量硝酸銨肥對營養(yǎng)缽草莓苗生長的影響

賈志航，宋慶科，黃懷成，魏猛，趙林，張婷

(江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學研究所/江蘇徐州甘薯研究中心，江蘇徐州 221131)

氮素是植物生長過程中最重要的元素之一。植物葉片葉綠素中的氮含量占比達到75%[1]，光合速率、光反應、暗反應及主要反應酶活性(核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶、1,7-二磷酸景天庚酮糖酯酶等)均能被氮素形態(tài)和濃度調(diào)節(jié)[2]。光合作用是植物碳素固定和同化的主要途徑，果樹樹體干物質(zhì)的90%～95%都來自碳素同化物[3]。植物的碳同化與氮同化過程高度互作、相互制約，碳同化為氮素吸收同化提供有機碳和能量，氮同化產(chǎn)生的酶蛋白參與催化光合作用一系列電子傳遞過程[4]。過高的氮素濃度會影響植株體內(nèi)碳氮同化過程，不利于樹體健康生長[5,6]。

草莓生產(chǎn)過程中，氮肥施用過量的現(xiàn)象普遍存在[7]，不僅增加了種植成本，降低了果實品質(zhì)，還帶來了土壤酸化[8]、環(huán)境污染[9]等問題。關(guān)于硝態(tài)氮對草莓碳氮同化影響的研究已有很多報道。陳昆等[10]指出，在NO3-離子濃度0～15 mmol·L-1范圍內(nèi)，葉片葉綠素含量及光合速率隨NO3-離子濃度的升高而上升。韓宇睿等[11]研究發(fā)現(xiàn)，高濃度NO3-脅迫下，硝態(tài)氮、銨態(tài)氮在草莓體內(nèi)大量累積，反饋抑制硝酸還原酶(NR)活性，葉綠體谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性降低，同化力煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)、三磷酸腺苷(ATP)形成受阻，正常碳氮代謝受阻。

硝酸銨(NH4NO3)既含有銨態(tài)氮(NH4+)又含有硝態(tài)氮(NO3-)，可以稱作混態(tài)氮素肥或雙態(tài)氮素肥。筆者以硝酸銨為氮源營養(yǎng)液，研究了施用不同濃度氮源肥對草莓生長發(fā)育的影響，為草莓合理施用氮肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學研究所銅山試驗站進行。試驗材料為塑料膜缽的草莓圣誕紅品種。2021年3月上旬栽植，匍匐莖苗長勢一致，無病蟲害，株高約5 cm。盆內(nèi)基質(zhì)為蛭石和珍珠巖(1∶1)。盆上口徑12 cm、下口徑10.5 cm，高12 cm，塑料紗布墊底。硝酸銨為分析純級，西隴化工生產(chǎn)。

1.2 試驗設(shè)計與方法

試驗設(shè)4個濃度的硝酸銨氮肥營養(yǎng)液處理：N1-5 mmol·L-1、N2-15 mmol·L-1、N3-25 mmol·L-1，以N0-0 mmol·L-1(不加NH4NO3)為對照。每處理3盆，重復3次，共36盆。用蒸餾水緩苗，7 d后，加入對應濃度的營養(yǎng)液，每5 d 1次，每次250 mL。

2021年4月上旬，用改良的山崎草莓專用配方營養(yǎng)液再處理草莓植株。大量元素肥為40 mg/L NH4NO3、217.5 mg/L K2SO4、68 mg/L KH2PO4；中微量元素肥為111 mg/L Cacl2、123 mg/L MgSO4·7H2O、2.68 mg/L H3BO3、2.13 mg/L MnSO4·4H2O、0.22 mg/L ZnSO4·7H2O、0.08 mg/L CuSO4·5H2O、0.02 mg/L (NH4)6Mo7O24·4H2O、30 mg/L 乙二胺四乙酸鐵(Ⅲ)鈉(EDTA-NaFe)。

1.3 指標測定

5月20日進行草莓植株地上部形態(tài)指標和光合性能指標測定：①凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)。選取每株幼苗的功能葉片(從心葉向外數(shù)第3片葉)于上午10∶00～11∶00，利用LI-6400XT便攜式光合測定系統(tǒng)(LI-COR, USA)測定。②株高，用直尺測量基質(zhì)表面到大多數(shù)葉片的自然高度；③莖粗。用游標卡尺測量距根部1 cm處。④葉柄長、葉面積。選取草莓功能葉(取心葉向外第 2 片展平的功能葉，用直尺測量葉柄長、三出復葉中間葉片的長和寬。葉面積=長×寬×0.73。⑤生物量。以上指標測定后，草莓整株取出，根部用清水反復沖洗干凈，用吸水紙吸干水分，從根莖處切分開，用電子天平分別稱量地上部和根系鮮重。⑥葉綠素含量。參照李合生[12]的方法，采用80%丙酮提取法測定。⑦根系和葉片的硝酸還原酶(NR)活性。使用硝酸還原酶活性檢測試劑盒(Solarbio公司生產(chǎn)，貨號BC0080)依照說明書測定。⑧根系活力。參照趙世杰[13]的方法，采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用 Excel和SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進行整理和分析，采用LSD 法進行差異顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同供氮水平對草莓生長量和根系活力的影響

如表1，不同供氮水平對草莓的生長量的影響不同。草莓株高、莖粗、葉柄長、葉面積、葉片數(shù)、生物量及根系鮮重，在0、5、15、25 mmol·L-14個供氮水平下，隨供氮水平的提高均呈先升后降趨勢。N2處理時各指標均達最高值，且顯著高于其它處理，草莓長勢最好。當供氮水平由N2升至N3時，各處理的植株的各形態(tài)指標均呈顯著下降趨勢。

表1 不同供氮水平對草莓生長發(fā)育及生物量的影響

根系活力的高低直接影響植物對礦質(zhì)元素的吸收和地上部的生長。由圖1可以看出，供氮水平不同，根系活力不同。其中N2處理顯著高于N0、N1、N3處理，比N0處理提高了21.73%。而N0、N1、N3處理間差異不顯著。

圖1 不同供氮水平對草莓幼苗根系活力的影響

2.2 不同供氮水平對草莓光合性能的影響

由表2可看出，在不同供氮水平的草莓苗的凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)均不同。在4個供氮水平0、5、15、25 mmol·L-1下，隨供氮水平的提高呈先升后降趨勢。N2處理時(除Gs不是最高但與其他處理無顯著差異外)各指標均顯著高于其它處理。當供氮水平由N2升至N3時，各處理植株的這些光合性能指標均呈顯著下降趨勢。

表2 不同供氮水平下草莓光合性能參數(shù)的變化

2.3 不同供氮水平對草莓葉片色素含量的影響

由表3可見，在4個供氮水平0、5、15、25 mmol·L-1下，草莓葉片中葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素的含量，隨供氮水平的提高均呈先升后降趨勢。N2處理時各指標均達最高值，葉綠素a顯著高于處理N3、N0，葉綠素b顯著高于處理N0，類胡蘿卜素顯著高于處理N1、N3、N0。

表3 不同供氮水平對草莓葉片色素含量的影響

2.4 不同供氮水平對草莓硝酸還原酶活性的影響

如圖2所示，在根系和葉片中，N0對照處理下，硝酸還原酶(NR)活性均最低，由N0～N2處理(0～15 mmol·L-1)間，NR活性隨供氮水平的提高而升高，N2處理最高，葉片和根系的NR活性分別為5.43、2.69 μ·g-1FW，相比于對照處理提高了362.8%、364.1%；氮素供應水平達N3為25mmol·L-1時，根系和葉片NR活性較N2處理顯著降低。草莓葉片中NR活性明顯高于根系，達0.65～1.0倍，可見NO3-的還原主要發(fā)生在葉片中。

圖2 不同供氮水平對草莓葉片、根系硝酸還原酶活性的影響

3 小結(jié)與討論

供氮水平影響草莓植株的生長發(fā)育。王學林等[14]認為，土壤氮含量80～120 mg·kg-1時不同生長時期草莓光合色素、最大光合速率、硝酸還原酶(NR)活性和可溶性蛋白質(zhì)含量高。本研究表明，混態(tài)氮素肥總氮含量為15 mmol·L-1時，草莓生物量、凈光合速率、葉綠色含量及硝酸還原酶NR活性均最高，25 mmol·L-1時，這些指標顯著減低，草莓生長被明顯抑制。陳昆等[10]以不同濃度硝態(tài)氮作為氮源，發(fā)現(xiàn)草莓生長發(fā)育的最佳濃度亦為15 mmol·L-1。龐夫花等[15]通過分析不同離子態(tài)氮素肥對寧玉草莓生長的影響后指出，總氮濃度為7 mmol·L-1時，單獨施用硝態(tài)氮和銨態(tài)氮氮源的草莓株高、莖粗、根系生長狀況較施用混合態(tài)氮源的草莓的差，植株發(fā)育緩慢?？梢?，草莓對不同離子態(tài)的氮素肥吸收利用能力有較大差異。

硝酸還原酶(NR)是同化NO3-的第一步，也是NO3-代謝的關(guān)鍵限速酶[16]，NR的合成及酶活性受NO3-供應、光照、碳水化合物的調(diào)控[17]。據(jù)報道，硝酸根在轉(zhuǎn)錄水平可誘導NO3-的吸收和氮代謝相關(guān)基因的表達，而其代謝產(chǎn)物銨、谷氨酸(Glu)和谷氨酰胺(Gln)對NR轉(zhuǎn)錄有負調(diào)控作用[18]。因此，過強的NO3-同化反應會反饋抑制NR活性。

光合作用是碳同化的主要途徑，氮素通過葉綠素對光合作用產(chǎn)生影響，葉片含氮量與葉綠素含量呈正相關(guān)[19]。本試驗中，0～15 mmol·L-1氮素范圍內(nèi)，氮素供應的增加顯著提高了葉綠素a、類胡蘿卜素含量及葉片凈光合速率，25 mmol·L-1時葉片凈光合速率、氣孔導度、葉綠素含量均顯著降低，表明此時的光合速率限制因素為氣孔因素，進而影響氮素的吸收與分配。韓宇睿等[11]發(fā)現(xiàn),當培養(yǎng)介質(zhì)中氮素濃度為64 mmol·L-1時，光合速率限制因素仍是氣孔因素，但氮濃度達到160 mmol·L-1時凈光合速率限制因素變?yōu)榉菤饪滓蛩?。可見，高濃度氮素的滲透壓脅迫引起植株生理性干旱，是草莓高氮脅迫初期光合作用下降的主要原因，而過高的氮素水平可能會直接破壞草莓光合機構(gòu)或抑制暗反應的酶活性[20]。