油用牡丹對鈣鎂硫元素吸收和積累規(guī)律的研究

李海波 趙哀梅 彭霞薇

摘要：為明確油用牡丹植株對Ca、Mg、S的吸收規(guī)律，為油用牡丹專用肥配制及合理施用提供參考，本研究以5年生油用牡丹‘鳳丹’為試驗材料，使用電感耦合等離子體光譜儀測定油用牡丹生長發(fā)育過程中葉片、新枝、老枝、根和果莢中Ca、Mg、S元素的含量和積累量，分析其不同器官中三種元素含量和積累量的年變化規(guī)律。結(jié)果表明：在油用牡丹的年生長周期中，其對各元素的吸收量與積累量存在差異，各時期均表現(xiàn)為Ca>Mg>S;油用牡丹對Ca、Mg、S的年吸收量分別為4.99g/株、0.33g/株和5.92mg/株，吸收比約為843∶56∶1;盛花期（5月）到果莢發(fā)育期（6月）是Ca、Mg、S的吸收活躍期。相關(guān)性分析表明，油用牡丹植株中Ca、Mg、S的積累量間存在極顯著正相關(guān)。

關(guān)鍵詞：油用牡丹;鈣鎂硫元素;吸收;積累

油用牡丹（PaeoniasuffruticosaAndr.）是牡丹組植物中產(chǎn)籽能力強、種籽出油率≥22%的種的統(tǒng)稱[1]。油用牡丹是我國一種新興木本油料作物，與油茶、核桃等一起被列為木本油料作物主推品種[2]，為解決我國50%以上的食用油或油籽依靠進口問題提供了可能[3]。近年來，在國家助農(nóng)脫貧政策支持下，2017年底油用牡丹種植面積已達17萬公頃，并逐年增加，相關(guān)研究也隨之開展[4]。研究表明，牡丹籽油中不飽和脂肪酸含量高達90%以上，且其中的亞麻酸含量在32.72%～67.13%之間[5]，具有抗氧化、降血壓和降血脂等功能。

鈣、鎂、硫是植物生長發(fā)育過程中不可缺少的礦質(zhì)元素，參與多種生理生化過程。鈣是細胞壁和質(zhì)膜的組分，具有穩(wěn)定細胞結(jié)構(gòu)的作用，也可作為酶的活化劑，參與信息傳遞[6-8]。鎂是合成葉綠素的重要組分，參與光合作用，也是多種酶的活化劑[9]。缺鎂時，老葉葉端和葉緣先變黃后逐漸擴展[10-12]。硫是參與蛋白質(zhì)合成的重要成分，含硫有機物參與植物的呼吸作用[13]。林松明等[14]研究表明施鈣肥可提高花生植株葉片葉綠素含量與間作花生的籽粒產(chǎn)量。田貴生等[15]研究表明施鎂肥可以提高油菜籽的產(chǎn)量與籽油產(chǎn)量。司賢宗等[16]研究表明施用硫肥可以提高花生籽粒與脂肪的產(chǎn)量。

目前，有關(guān)油用牡丹植株對鈣、鎂、硫元素吸收規(guī)律的研究尚未見報道。本試驗以油用牡丹‘鳳丹’為供試品種，就其年生長周期對鈣、鎂、硫元素的吸收與累積規(guī)律進行研究，以期為油用牡丹合理施肥提供參考。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗材料來自山西省長治地區(qū)油用牡丹‘鳳丹’種植基地。該基地位于112°58′26″E，36°27′73″N，海拔1000m，年降水量550mm，屬大陸性溫帶季風氣候。土壤理化性質(zhì)為有機質(zhì)含量10.79g/kg、全氮0.66g/kg、有效磷13.41mg/kg、速效鉀365.44mg/kg，pH值7.66，含水量13.36%。

1.2供試材料與樣品采集

試驗于2018年進行。選取5年生‘鳳丹’油用牡丹為材料，設(shè)置3個取樣區(qū)。每個取樣區(qū)選取5株長勢一致、無病蟲害、結(jié)果正常的油用牡丹標準株，分別于休眠期（1月12日）、大風鈴期（4月12日）、盛花期（5月12日）、果莢發(fā)育期（6月12日）和種籽成熟期（8月12日）挖取植株，按分解取樣法取樣，葉片、新枝、果莢、老枝、根分解后置于105℃下殺青30min，后于80℃下恒溫烘干至恒重。稱重后粉碎過篩，每個取樣區(qū)5株植株混合為一個樣品用于鈣、鎂、硫元素的測定[17]。

1.3元素測定方法

樣品采用微波消解法[18]進行消解，之后采用電感耦合等離子體光譜法[19-21]進行測定。Ca、Mg、S分析譜線波長分別為317.933、279.077、182.034nm。

植株元素積累量=元素含量（g/kg）×植株干重（kg/株）。地上部元素積累量是葉片、新枝、果莢和老枝元素積累量之和，地下部元素積累量是根的元素積累量，整株元素積累量為地上部與地下部元素積累量之和。元素吸收量為不同取樣時期元素積累量的差值。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用MicrosoftExcel2019和SPSS19.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和作圖。

2結(jié)果與分析

2.1油用牡丹生長過程中Ca、Mg、S元素含量及積累量的變化

2.1.1葉片中的變化 由表1、表2看出，在年生長周期中，葉片Ca含量和積累量不斷增加，在種籽成熟期達到最大值，分別為40.08g/kg、2.25g/株。Mg含量和積累量呈先增加后下降趨勢，Mg含量在盛花期達到最高值，為3.49g/kg，積累量在果莢發(fā)育期最高，為0.17g/株，這與盛花期到果莢發(fā)育期葉片不斷長大、質(zhì)量迅速增加有關(guān)。S含量先下降后增加，果莢發(fā)育期含量最低，為36.82mg/kg，積累量在種籽成熟期最高，為2.69mg/株。

2.1.2新枝中的變化 在年生長周期中（表1、表2），新枝Ca含量和積累量的變化與葉片相同，均不斷增加，在種籽成熟期達到最大值，分別為28.74g/kg、0.95g/株。Mg與S含量先下降后增加，分別在種籽成熟期和大風鈴期達到最大值，為3.51g/kg、30.01mg/kg。Mg的積累量不斷增加，在種籽成熟期達到最大值，為0.12g/株。S的積累量先下降后增加，在果莢發(fā)育期積累量最小，為0.31mg/株。

2.1.3老枝中的變化 由表1、表2看出，在年生長周期中，老枝Ca、Mg、S含量呈波動變化，變幅與其他器官相比相對較小，含量和積累量分別在種籽成熟期達到最大，含量分別為23.43g/kg、1.13g/kg、15.87mg/kg，積累量分別為0.98g/株、0.05g/株、0.66mg/株。

2.1.4根中的變化 由表1看出，根中Ca、Mg、S含量均呈波動性變化，Ca、Mg含量在盛花期最大，分別為23.73、1.22g/kg，S含量在種籽成熟期最大，為15.95mg/kg。三種元素的積累量均在種籽成熟期最大，分別為1.47g/株、0.08g/株、1.33mg/株（表2）。

2.1.5果莢中的變化 由表1、表2看出，果莢中Ca、Mg含量呈下降趨勢，S呈上升趨勢;Ca、Mg、S均在種籽成熟期積累量達到最大，分別為0.75g/株、0.06g/株、1.66mg/株。在果莢發(fā)育期至種籽成熟期，果莢迅速增重，各元素積累量也隨之增加。

2.2油用牡丹Ca、Mg、S積累量的年變化

2.2.1Ca積累量 由圖1看出，從休眠期到種籽成熟期，油用牡丹植株Ca累積量增加4.25g/株。從休眠期到大風鈴期，植株地上部Ca積累量增加0.49g/株，總積累量增加占比77.78%，說明此時期油用牡丹植株吸收的Ca主要儲存于植株地上部，參與細胞壁的形成、信息傳遞等功能。從大風鈴期到盛花期，植株吸收的Ca主要儲存于地下部，總吸收量增加占比68.18%。從盛花期到種籽成熟期，Ca幾乎全部儲存在植株地上部。綜上說明油用牡丹發(fā)育過程中，大部分Ca儲存在植株地上部用于生長發(fā)育。

2.2.2Mg積累量 如圖2所示，從休眠期到種籽成熟期，油用牡丹植株Mg累積量增加0.33g/株。從休眠期到大風鈴期，Mg的地上部積累量增加0.07g/株，地下部積累量幾乎未增加，因此這一時期植株吸收的Mg主要用于地上部的光合作用、參與酶的活化等。從大風鈴期到盛花期，Mg的地上部積累量從0.11g/株增加到0.16g/株，總積累量增加占比62.50%。從盛花期到種籽成熟期，Mg的地上部積累量從0.16g/株增加到0.34g/株，總積累量增加占比100%。綜上所述，與Ca的積累規(guī)律一致，Mg主要積累在油用牡丹植株地上部。

2.2.3S積累量 如圖3所示，從休眠期到大風鈴期，S積累量從0.86mg/株增加到2.98mg/株，表明這一時期植株吸收的S元素達2.12mg/株，其中地上部增加1.80mg/株，總積累量增加占比84.91%;地下部增加0.32mg/株，總積累量增加占比15.09%。從大風鈴期到果莢發(fā)育期，地下部積累量為0.07mg/株，總積累量增加占比3.91%，其余大部分均積累在植株地上部。從果莢發(fā)育期到種籽成熟期，地下部積累量從0.81mg/株增加到1.33mg/株，總積累量增加占比25.87%。綜上所述，S主要積累在地上部，與Ca、Mg比較，S在地下部的積累量相對較多。

2.3Ca、Mg、S吸收量的年變化

如圖4所示，每個時期對元素吸收量大小順序均為Ca>Mg>S，在盛花期（5月）到果莢發(fā)育期（6月），Ca、Mg、S的吸收量分別為2.24g/株、0.16g/株、1.59mg/株。與其他時期相比，油用牡丹植株在這個時期對這三種元素的吸收速率最快，可能與植株快速增長有關(guān)，應(yīng)注意這三種肥料的合理配比與用量。年生長周期內(nèi)Ca、Mg、S的吸收量總和分別為4.99g/株、0.33g/株、5.92mg/株。綜上所述，在年生長周期中，油用牡丹植株對Ca的吸收量最大，Mg次之，S最小，Ca、Mg、S的吸收活躍期為盛花期到果莢發(fā)育期，其年吸收量之比約為843∶56∶1。

2.4相關(guān)性分析

對不同生育期油用牡丹中Ca、Mg、S積累量間的相關(guān)性進行分析，結(jié)果（表3）表明，除在大風鈴期S積累量與Ca積累量呈負相關(guān)（P>0.05）外，其他時期三種元素的積累量均呈正相關(guān)。其中休眠期Ca與Mg，盛花期S與Mg，果莢發(fā)育期Ca、Mg、S，種籽成熟期S與Ca的積累量間呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），其他時期各元素間未達到顯著相關(guān)（P>0.05）。

3討論與結(jié)論

本研究表明，年生長周期中，油用牡丹植株對Ca、Mg、S的吸收活躍期為盛花期到果莢發(fā)育期，年吸收量可達4.99g/株、0.33g/株、5.92mg/株，吸收比例約為843∶56∶1。劉雙等[17]研究表明5年生油用牡丹中氮素的年吸收量為2.62g/株，磷素的年吸收量為0.32g/株。與其氮素年吸收量相比，本研究Ca的年吸收量是氮素的2倍，Mg的年吸收量與磷素相同。在木本植物中Ca含量、積累量較高是正?，F(xiàn)象，Ca在木本植物的細胞壁、細胞質(zhì)膜中存在或參與多種代謝活動。前人發(fā)現(xiàn)在石灰?guī)r地區(qū)油用牡丹植株長勢更加良好[22]，這與石灰石土壤中鈣含量高有關(guān)。李敏等[23]研究表明用含鈣離子營養(yǎng)液處理油用牡丹幼苗后，與空白對照相比，株高、葉片葉綠素含量與光合速率都顯著提高。Mg是葉綠素光合作用的關(guān)鍵金屬離子[24]，在油用牡丹植株中年吸收量相對較高，應(yīng)注意Mg肥的補充。綜上，適量施用含Ca、Mg的肥料，可提高油用牡丹的光合效率，從而有利于油用牡丹植株生長。

對年生長周期植株Ca、Mg、S吸收量的研究表明，盛花期到果莢發(fā)育期是這三種元素的吸收活躍期，此時期吸收速率最快，也是油用牡丹植株果莢形成及快速生長的時期，需要吸收大量的營養(yǎng)以供植株快速生長。因此在盛花期前應(yīng)注意Ca、Mg、S肥的合理配施，有利于提高油用牡丹植株對三種元素的吸收水平，從而促進植株生長。

相關(guān)性分析表明，油用牡丹植株體內(nèi)Ca、Mg、S的積累量之間存在顯著相關(guān)。植物對營養(yǎng)元素的吸收是一個復(fù)雜過程，各元素間可能互相促進[25，26]，也可能某一種元素過多而抑制其他元素的吸收[27]。李敏等[23]研究表明Ca2+濃度過高，并不會促進植株生長，還出現(xiàn)降低葉片葉綠素含量的現(xiàn)象。因此，大風鈴期S的積累量與Ca的積累量呈負相關(guān)可能的原因是Ca的積累量過高抑制了S的吸收，具體機制還有待于進一步研究。

綜上所述，油用牡丹不同生長時期對Ca、Mg、S的吸收與積累規(guī)律不一致，需合理配施肥料為其提供足夠的養(yǎng)料。施肥對于油用牡丹生長及元素積累的影響還有待于進一步研究。