不同營養(yǎng)元素缺乏對黃豆幼苗特征的影響

閆志蕊，烏恩，包慶格樂，烏音嘎，戴旭光

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018；內(nèi)蒙古自治區(qū)土壤質(zhì)量與養(yǎng)分資源重點試驗室，內(nèi)蒙古呼和浩特 010011）

1 試驗?zāi)康?/h2>

通過營養(yǎng)液栽培試驗，探討不同必需營養(yǎng)素的缺乏對大豆苗木生長發(fā)育形態(tài)變化和各種生理指標(biāo)的影響。旨在構(gòu)建大豆?fàn)I養(yǎng)缺乏早期診斷圖譜，以期為大豆早期診斷和優(yōu)質(zhì)高效栽培提供參考。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

當(dāng)季收獲很多新鮮黃豆種子。

2.2 試驗方法

2.2.1 試驗設(shè)計。（1）試驗包含8 個處理，全素（CK）、缺氮（-N）、缺磷（-P）、缺鉀（-K）、缺鈣（-Ca）、缺鎂（-Mg）、缺硫（-S）、缺鐵（-Fe）。每個處理保留8 株，重復(fù)3 次，缺素培養(yǎng)試驗培養(yǎng)周期為10 周。按照張志良[3]的營養(yǎng)液制備全營養(yǎng)液和營養(yǎng)缺乏營養(yǎng)液，溫室光照環(huán)境條件正常，具有適宜的溫濕度。（2）除每周澆水外，其他每天稱重補水，水為蒸餾水，防止水分蒸發(fā)和缺水?？筛鶕?jù)天氣和幼苗生長情況調(diào)整澆水量，同時，為減小邊際社會效應(yīng)，試驗期間應(yīng)每隔2 周移動1 次苗盆。

2.2.2 測定指標(biāo)及方法。苗高、葉長、葉寬測量：測定全部幼苗苗高、葉長、葉寬；生物量測定：充分混合植物各部分，并測定其生物量；葉綠素測定：試驗結(jié)束時，每個處理留3 株，每株隨機選取3 個葉片，利用葉綠素計（SPAD 儀）測定葉綠素相對值；根冠比的確定：稱取每株地上和地下物質(zhì)干重，計算每項處理大豆根冠比。

2.3 幼苗攝影及圖片處理

使用佳能750D 相機拍攝黃豆幼苗，記錄黃豆幼苗每個時期出現(xiàn)的缺素癥狀，并對圖片進行處理。

2.4 數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel 2010 軟件整理數(shù)據(jù)及制表等，并運用SAS 統(tǒng)計軟件進行相關(guān)性和顯著性分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 缺素條件下幼苗的癥狀表現(xiàn)

由圖1 可知，黃豆幼苗在不同缺素處理下表現(xiàn)主要癥狀。由表1 可知，黃豆幼苗在不同缺素條件下的反應(yīng)和敏感性。

圖1 不同缺素處理黃豆幼苗生長狀況

表1 不同缺素處理下黃豆幼苗的表現(xiàn)癥狀

3.2 缺素處理下幼苗生長的影響

3.2.1 不同缺素處理對黃豆幼苗生長速率的影響。由表2 可知，各缺素處理下的黃豆幼苗葉面大小與全素處理下的黃豆幼苗生長指標(biāo)存在顯著差異。幼苗最高為全素處理，顯著高于其他缺素處理，其他依次是缺鈣（-Ca）、缺硫（-S）、缺鐵（-Fe），缺氮幼苗最矮。因此，與全素處理相比，各缺素處理的黃豆幼苗苗高均顯著降低，缺氮條件下對黃豆幼苗苗高影響最大，其次是缺鎂。葉長、葉寬指標(biāo)結(jié)果顯示，缺氮處理顯著低于全素及其他缺素處理，黃豆幼苗在缺氮處理下，對苗高、葉長、葉寬有較大影響。

表2 不同缺素處理對黃豆幼苗生長指標(biāo)的影響

3.2.2 不同缺素處理對黃豆幼苗SPAD 值的影響。SPAD 值為葉綠素相對值，植物用來進行光合作用的細(xì)胞器是葉綠素，因而光合速率與葉綠素含量成正比[4]。由圖2 可知，各缺素處理下，葉片SPAD 值大小依次為全素（CK）＞缺硫（-S）＞缺鉀（-K）＞缺鐵（-Fe）＞缺鈣（-Ca）＞缺磷（-P）＞缺鎂（-Mg）＞缺氮（-N）。單因素方差分析結(jié)果表明，營養(yǎng)缺乏處理顯著影響黃豆幼苗SPAD 值，缺硫處理與全元素處理SPAD 值差異不顯著，其他養(yǎng)分缺乏處理與全元素處理SPAD 值差異極顯著。

圖2 不同缺素處理對黃豆幼苗葉綠素的影響

3.2.3 不同缺素處理對黃豆幼苗根冠比的影響。由圖3可知，黃豆幼苗根冠比大小依次為缺氮（-N）＞缺鐵（-Fe）＞缺鈣（-Ca）＞缺硫（-S）＞缺磷（-P）＞缺鉀（-K）＞缺鎂（-Mg）＞全素（CK）。其他缺素培養(yǎng)條件下的根冠比與全素處理有顯著水平差異。Duncan 多重比較研究結(jié)果分析表明，缺鈣與缺硫處理，一些黃豆幼苗根冠無顯著差異，與其他缺素處理的黃豆幼苗根冠比均有顯著特征差異。

圖3 不同缺素處理對黃豆幼苗根冠比的影響

4 討論

4.1 氮

氮素是植物生長發(fā)育過程中需求量最大的礦質(zhì)營養(yǎng)元素之一[5]。葉綠素合成依賴于氮素[6]，所以，其在植物生長中必不可少。在本試驗中，缺氮元素處理的幼苗表現(xiàn)為老葉發(fā)黃，葉尖、葉靜脈均呈淡綠色，葉小且易脫落，莖細(xì)，會停止生長。

4.2 磷

磷是磷脂等化合物合成的重要元素，缺磷對植物生長發(fā)育和生理功能會產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的影響[7]。因此，大豆苗木用磷缺乏處理小，不適合生長，發(fā)病快、葉片少。

4.3 鉀

鉀對植物的韌皮部傳導(dǎo)、光合作用具有重要作用[8]。鉀能促進光合磷酸化、調(diào)節(jié)氣孔開閉、促進同化物運輸[9]。因此，缺鉀會阻礙幼苗生長，缺鉀處理的黃豆幼苗表現(xiàn)為葉薄且易脫落、植株瘦小、易發(fā)病。

4.4 鈣

鈣與細(xì)胞分裂有關(guān)，具有穩(wěn)定生物膜的功能，是少部分酶的活化劑[10]。在植物中，鈣是一種更難移動的元素，所以，缺鈣的第一個癥狀表現(xiàn)在新葉上。在本研究中，缺鈣處理對黃豆幼苗也表現(xiàn)出抑制作用，缺鈣處理的黃豆幼苗表現(xiàn)出生長緩慢、部分葉片畸形，缺鈣嚴(yán)重時頂芽枯死。

4.5 鎂

鎂是葉綠素的重要組成部分，也是光合作用中某些酶的重要活化劑。因此，缺鎂會減弱光合作用[11]，因而影響了植物體內(nèi)葉綠素的合成，而且鎂在韌皮部的移動性高[12]。本研究顯示，缺鎂處理的黃豆幼苗葉片SPAD 值顯著降低，可能是抑制黃豆幼苗苗高和葉生長的主要原因。

4.6 硫

硫和鈣都屬于較難移動的元素，硫能組成部分蛋白質(zhì)且含硫化合物較多。缺硫會使蛋白質(zhì)難以合成，呼吸速率降和SPAD 值較低，導(dǎo)致幼苗干枯黃化，植株幼小。缺硫處理的黃豆幼苗SPAD 值與全元素處理有顯著差異。

4.7 鐵

鐵是多種酶、細(xì)胞產(chǎn)生色素、蛋白等的重要組成部分[13]，而植物呼吸作用也涉及鐵。缺鐵幼苗的根冠比受影響較小，但SPAD 值、苗高、生物量與對照有顯著差異。

從時間上來看，缺氮處理的癥狀出現(xiàn)得最早，缺硫處理的癥狀出現(xiàn)得最晚，缺磷、缺鉀、缺鈣、缺鎂處理出現(xiàn)癥狀的時間相差無幾。

5 結(jié)語

（1）營養(yǎng)元素缺乏對黃豆幼苗生長和生理有一定影響。（2）黃豆苗木缺乏養(yǎng)分生長的時間和癥狀差異：在培養(yǎng)黃豆苗木的過程中，最早出現(xiàn)癥狀是缺氮處理，癥狀最為明顯，表現(xiàn)出黃葉、植物小、弱等癥狀。其次是缺磷、缺鉀、缺鈣、缺鎂、缺鐵處理下，均表現(xiàn)為葉片發(fā)黃，由葉片邊緣向內(nèi)或向外卷曲，葉片干枯，甚至最后脫落。（3）營養(yǎng)元素的缺乏，黃豆幼苗生長數(shù)量指標(biāo)存在差異：影響最嚴(yán)重的是缺氮處理，在苗高、葉長、葉寬（葉面積）、根冠比與葉綠素相對值上都有極顯著影響，會明顯抑制幼苗生長。其他缺素處理也對黃豆幼苗在苗高、葉長、葉寬、根冠比與葉綠素相對值上表現(xiàn)出不同影響，但不明顯。