斷氮處理對紅顏和章姬草莓花芽分化及開花結(jié)果的影響*

曹明浩，龐夫花，肖坤，李歆渝，連紅莉，許鵬博

（1 上海市現(xiàn)代種業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，上海交通大學農(nóng)業(yè)與生物學院，200240）（2 江蘇省農(nóng)業(yè)科學院園藝研究所，江蘇省高效園藝作物遺傳改良重點實驗室）

草莓是薔薇科草莓屬多年生草本植物，其果實鮮美，果肉多汁，酸甜可口，且香味濃郁，營養(yǎng)豐富，已成為市場上最受歡迎的水果之一。在草莓的生長發(fā)育過程中，花芽分化不僅與開花坐果密切相關，直接影響草莓的產(chǎn)量和品質(zhì)，而且是實現(xiàn)草莓提前成熟上市的關鍵因素?；ㄑ糠只遣葺蔂I養(yǎng)生長轉(zhuǎn)為生殖生長的重要標志，經(jīng)歷了誘導、啟動、分化和形態(tài)建成4 個階段。影響花芽分化的因素有很多，其中光照、溫度以及氮含量是影響草莓花芽分化的關鍵因素[1]。

草莓栽培品種多為短日照類型，低溫短日照或低溫黑暗條件可促進草莓花芽分化。目前，國內(nèi)外草莓育苗主要通過人工創(chuàng)造低溫短日照或低溫黑暗環(huán)境促進花芽分化[2-5]。低溫短日照處理雖然能得到穩(wěn)定促進花芽分化的效果，但設施引進以及人工操作需要耗費更多的人力和物力。低溫黑暗處理則需要草莓苗長期處于黑暗條件下，由于無法進行光合作用，草莓苗的長勢衰弱，花芽分化的處理效果不穩(wěn)定，從而未能在生產(chǎn)上形成大規(guī)模應用。

除了溫度和日照長短以外，草莓花芽分化也受植株體內(nèi)的營養(yǎng)狀況尤其是氮素水平的影響[6]。一般認為，過多的氮素營養(yǎng)會抑制草莓的花芽分化，而氮含量較低的植株花芽分化相對較早[7]。有研究表明，草莓植株在短日照情況下再施以氮素處理能夠明顯促進草莓提早開花[8]。Hwang等[9]對育苗期的草莓植株進行不同時間的氮素處理，發(fā)現(xiàn)在定植前進行20 d的氮素處理能夠有效促進草莓提前開花結(jié)果。但這些研究都是以研究者當?shù)氐闹髟云贩N為材料，而根據(jù)我國實情，雖然各地也種植一些地方品種，但從全國范圍來看，紅顏和章姬為主栽品種，目前，針對紅顏和章姬育苗期氮素處理對花芽分化及開花結(jié)果影響的研究較少。綜上所述，在草莓育苗期進行斷氮處理有望成為一種成本低、效果好、具有可行性的草莓育苗促花技術(shù)。本研究與生產(chǎn)實際相結(jié)合，在草莓育苗過程中通過對國內(nèi)主栽品種紅顏和章姬分別進行不同濃度的氮素處理，來探究斷氮處理對草莓花芽分化及開花結(jié)果的影響，為進一步提高和促進草莓花芽分化提供理論依據(jù)和生產(chǎn)指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2021 年4—6 月，利用上海青浦白鶴草莓園提供的優(yōu)質(zhì)紅顏（Benihoppe）和章姬（Akihime）草莓脫毒母株，在上海交通大學農(nóng)業(yè)與生物學院玻璃溫室成功擴繁了大量子苗，子苗生長健壯。

1.2 試驗方法

1.2.1 斷氮處理方法

2021 年6 月下旬，挑選生長狀態(tài)一致的紅顏和章姬子苗，從其匍匐莖上剪下，利用32 孔穴盤（基質(zhì)組分為泥炭∶蛭石＝1∶2）進行扦插，扦插成活后利用山崎全氮營養(yǎng)液進行澆灌，每周澆灌1 次，中間如果植株缺水，及時補充自來水。8 月10 日開始進行斷氮處理試驗，分別將紅顏和章姬草莓分成5 組，每組96 株植株（3×32 孔穴盤），處理時間為30 d。以澆灌山崎全氮營養(yǎng)液的植株為對照（含氮量77.0 mg/L），在其他元素成分不變的條件下，調(diào)整氮素的濃度為1/2 氮素（含氮量38.5 mg/L）、1/5氮素（含氮量15.4 mg/L）、1/10 氮素（含氮量7.7 mg/L）和無氮素營養(yǎng)液進行斷氮處理。每周用含氮量不同的營養(yǎng)液澆灌1 次，中間如果植株缺水，及時補充自來水。斷氮處理結(jié)束后，于9月15 日將試驗材料定植于塑料大棚，進行常規(guī)栽培管理。

1.2.2 草莓苗各項生理指標的測定及方法

（1）硝態(tài)氮含量的測定。紅顏和章姬草莓苗斷氮處理結(jié)束后，選擇生長狀態(tài)一致的5 株草莓苗用于測定植株的硝態(tài)氮含量。此外，在斷氮處理第10、20、30 d 各選取5 株紅顏草莓苗，取完全展開的新葉葉柄用于測定硝態(tài)氮含量。測定方法為將不同處理的草莓材料分別用液氮冷凍研磨成粉末，取0.3 g粉末，加入1 mL 30%三氯乙酸（用于抑制硝酸還原酶活性）充分混勻后，4 000 r/min 離心10 min。吸取上清液0.9 mL，加入8.1 mL 去離子水，用連續(xù)流動分析儀測定硝態(tài)氮含量。每個樣品重復3 次。

（2）植株生長勢的測定。紅顏和章姬草莓苗斷氮處理結(jié)束后，每個處理隨機選取10 株草莓苗，用直尺測量植株高度、根長，用游標卡尺測量植株的短縮莖直徑，用于記錄植株生長勢。

（3）花芽分化時期的觀察。紅顏和章姬草莓苗斷氮處理結(jié)束后，每個處理隨機選取10 株草莓苗，放置于體視解剖鏡下剝離頂芽，觀察記錄花芽分化形態(tài)。

（4）物候期的觀察。定植后分別選取不同氮素處理的植株50～60 株，觀察草莓植株的現(xiàn)蕾率、開花率和果實始熟期。5%的植株一級花序有果實成熟的時間記為始熟期[10]。

現(xiàn)蕾率（%）＝（現(xiàn)蕾株數(shù)/總株數(shù)）×100

說來也有趣，1933年底，陳果夫被南京國民政府任命為江蘇省政府主席。公事之余，他對江蘇的飲食烹飪頗感興趣，專門寫了一篇《天下第一菜頌》：“是名天下第一菜，色聲香味皆齊備，宴客原非?；菘?，自應兼娛眼耳鼻。此菜滋補價不貴，可代燕耳或魚翅。番茄鍋巴雞與蝦，不獨味甘更健胃。燥與濕兮動與植，中外水陸品類蘋。勇能赴敵屈能伸，因物尤可激志氣。我今鄭重作宣傳，每飯不忘愿同嗜。”對“平地一聲雷”這道菜的食材、作法、營養(yǎng)、社會影響乃至于“勵志作用”，都作了大肆的宣傳，使得這道菜走出了江蘇，走向了全國。

開花率（%）＝（開花株數(shù)/總株數(shù)）×100

（5）果實品質(zhì)的測定。果實成熟后，每個處理隨機采集10 個果實，采用電子天平稱量單果重，使用手持式折光儀測定可溶性固形物含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用GraphPad Prism（版本8.0.2）軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 育苗期斷氮處理對紅顏和章姬草莓植株硝態(tài)氮含量的影響

在斷氮處理結(jié)束后定植前對紅顏和章姬草莓植株中的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量進行測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)植株中銨態(tài)氮含量太低無法檢出，而硝態(tài)氮含量具有明顯差異，這表明草莓植株中的氮素主要以硝態(tài)氮的形式存在。如圖1 所示，對照處理30 d 后的紅顏和章姬草莓植株的硝態(tài)氮含量分別為109.6、103.7μg/g，而1/2、1/5、1/10 氮素處理和無氮素處理30 d后，紅顏和章姬草莓植株體內(nèi)的硝態(tài)氮含量都明顯下降。其中，1/2、1/5、1/10 氮素處理30 d 后紅顏和章姬的硝態(tài)氮含量分別是對照的13.2%、4.1%、0.7%和14.6%、4.2%、1.4%，無氮素處理30 d 后紅顏和章姬草莓植株體內(nèi)硝態(tài)氮含量均檢測不出。

圖1 斷氮處理后紅顏和章姬草莓植株硝態(tài)氮含量

如圖2 所示，隨著處理時間的延長，對照紅顏草莓植株新葉葉柄中硝態(tài)氮含量變化不大，分別為288.7、307.6、242.8μg/g，而1/2、1/5、1/10 氮素處理以及無氮素處理的葉柄中硝態(tài)氮含量明顯下降。其中斷氮處理10、20、30 d，1/2 氮素處理的硝態(tài)氮含量分別是對照的45.7%、19.9%和9.4%，1/5 氮素處理的硝態(tài)氮含量分別是對照的12.4%、9.3%和6.2%，1/10 氮素處理的硝態(tài)氮含量分別是對照的7.5%、3.1%和2.5%，而無氮素處理的硝態(tài)氮含量分別是對照的0.6%、0.4%和0。綜上所述，育苗期斷氮處理能夠有效降低草莓植株體內(nèi)的氮含量。

圖2 斷氮處理不同時間紅顏草莓葉柄硝態(tài)氮含量

2.2 育苗期斷氮處理對紅顏和章姬草莓植株生長勢的影響

由表1 可知，斷氮處理的紅顏和章姬草莓植株的株高和根長與對照相比均無顯著差異。1/2、1/5氮素處理紅顏和章姬草莓植株的短縮莖直徑與對照相比均無顯著差異；而1/10 氮素處理和無氮素處理紅顏和章姬草莓植株的短縮莖直徑均顯著小于對照，分別是對照的78.0%、83.3%和73.0%、72.6%。這表明斷氮處理對草莓植株生長勢的影響較小。

表1 斷氮處理后紅顏和章姬草莓植株生長勢

2.3 育苗期斷氮處理對紅顏和章姬草莓植株花芽分化時期的影響

草莓花芽分化形態(tài)分為9 個階段：未分化期、肥厚初期、肥厚中期、肥厚后期、花序原基分化期、花萼形成期、花瓣形成期、雄蕊形成期、雌蕊形成期，之后才是開花期[1]。斷氮處理前紅顏和章姬草莓全部植株花芽處于未分化期，斷氮處理30 d 結(jié)束時，不同處理的草莓植株花芽大多處于未分化期、肥厚初期、肥厚后期以及花序原基分化期。如圖3所示，斷氮處理30 d 結(jié)束時，1/5、1/10 氮素處理的紅顏草莓均有30%的植株花芽處于分化期，無氮素處理有40%的植株花芽處于分化期，而對照植株的花芽均處于未分化期。對于章姬草莓，斷氮處理對花芽分化的促進效果更加顯著，其中，1/10 氮素處理和無氮素處理均有60%的植株花芽進入分化期，1/5 氮素處理有50%的植株花芽進入分化期，而對照植株的花芽均處于未分化期。

圖3 斷氮處理30 d 后紅顏（左）和章姬（右）草莓植株花芽分化情況

2.4 育苗期斷氮處理對紅顏和章姬草莓植株物候期的影響

由表2 可知，相對于對照，低濃度氮素處理的紅顏草莓植株的現(xiàn)蕾期有所提前。1/5、1/10 氮素處理及無氮素處理10 月25 日的現(xiàn)蕾率分別為7.9%、5.4%和5.1%，而對照11 月1 日的現(xiàn)蕾率僅2.8%。11 月16 日，對照的現(xiàn)蕾率只有5.6%，而此時1/5、1/10 氮素處理的現(xiàn)蕾率分別為21.1%、21.6%，無氮素處理的現(xiàn)蕾率更高，已達30.8%。12 月3 日，1/5、1/10 氮素處理和無氮素處理的現(xiàn)蕾率基本相同，分別為36.8%、35.1%和38.5%；12 月10 日，除1/2氮素處理以外的3 個處理的現(xiàn)蕾率均超過50%，而此時對照的現(xiàn)蕾率僅19.4%。

表2 斷氮處理后紅顏草莓不同時期現(xiàn)蕾率

與紅顏草莓相比，斷氮處理對加速章姬草莓植株的現(xiàn)蕾進程效果更為明顯。由表3 可知，10 月18日，1/10 氮素處理及無氮素處理的章姬草莓分別有13.0%和29.0%的植株現(xiàn)蕾，而對照直到11 月1 日其現(xiàn)蕾率僅為6.1%，此時，1/2、1/5、1/10 氮素處理的現(xiàn)蕾率與對照相比明顯更高，分別為25.0%、42.4%、42.3%，無氮素處理的現(xiàn)蕾率已達56.6%。11 月16 日，1/5、1/10 氮素處理和無氮素處理的章姬草莓均有超過一半的植株現(xiàn)蕾，其現(xiàn)蕾率基本相當，分別為54.5%、57.7%和62.3%，而此時對照的現(xiàn)蕾率只有9.1%。

表3 斷氮處理后章姬草莓不同時期現(xiàn)蕾率

由表4 可知，與對照相比，1/5、1/10 氮素處理和無氮素處理均能夠明顯促進紅顏草莓植株提前開花。定植60 d 后，對照和1/2 氮素處理紅顏草莓植株的開花率均只有5.6%，1/5、1/10 氮素處理和無氮素處理的開花率分別為13.2%、10.8%和15.4%。斷氮處理對促進章姬草莓提早開花的效果更為明顯。定植60 d 后，無氮素處理的章姬草莓植株開花率達50.9%，而對照的開花率只有9.1%；1/5、1/10氮素處理與對照相比開花也明顯提前，開花率均為42.3%；與此同時，1/2 氮素處理的開花率也達到了22.9%，遠高于對照。

表4 斷氮處理后紅顏和章姬草莓開花率

由表5 可知，1/2 氮素處理的紅顏草莓果實始熟期為12 月20 日，與對照相同；1/5、1/10 氮素處理及無氮素處理的紅顏草莓果實始熟期均為12 月10 日，較對照提前了10 d。同樣，章姬草莓果實始熟期對照為12 月15 日，而1/2、1/5、1/10 氮素處理及無氮素處理的果實始熟期較對照分別提前12、19、19、25 d。綜上所述，斷氮處理可以使草莓果實始熟期明顯提前。

表5 斷氮處理后紅顏和章姬草莓果實始熟期

2.5 育苗期斷氮處理對紅顏和章姬草莓果實品質(zhì)的影響

如圖4 所示，與對照相比，斷氮處理的紅顏和章姬草莓的平均單果重及可溶性固形物含量均無明顯差異。

圖4 斷氮處理后紅顏和章姬草莓平均單果重及可溶性固形物含量

3 討論

3.1 斷氮處理對草莓植株硝態(tài)氮含量及植株生長勢的影響

植物從土壤中吸收氮素的主要形式是無機態(tài)氮即硝態(tài)氮和銨態(tài)氮，而且在有氧環(huán)境中主要吸收硝態(tài)氮，在無氧環(huán)境如水淹或酸性土壤中主要吸收銨態(tài)氮[11]，如擬南芥主要吸收硝態(tài)氮，而水稻主要吸收銨態(tài)氮。此外，環(huán)境中氮素濃度及形態(tài)、溫度等因素也會影響植物根系對氮素的吸收[12-13]。

有研究表明，草莓在苗期至初果期氮素營養(yǎng)主要供給植株地上部分[14]。本研究中斷氮處理結(jié)束后，測定植株中硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)無法檢測出銨態(tài)氮含量，這說明草莓植株體內(nèi)氮素主要以硝態(tài)氮的形式存在。Hwang等[9]用196 mg/L 氮素在苗期對梅香草莓進行10～40 d 的處理，發(fā)現(xiàn)短縮莖直徑在各處理之間并無明顯差異。本研究中，1/2、1/5 氮素（含氮量分別為38.5、15.4 mg/L）處理植株短縮莖直徑與對照相比無顯著性差異，但是1/10氮素（含氮量7.7 mg/L）處理和無氮素處理后的草莓植株短縮莖直徑要顯著小于對照，這可能是草莓生長過程中缺乏氮素導致的苗弱現(xiàn)象。

3.2 斷氮處理對草莓花芽分化和現(xiàn)蕾開花的影響

花芽分化是植物從營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)變的重要標志，在此過程中植物體內(nèi)會發(fā)生一系列的生理生化變化。目前關于植物花芽分化機理主要有5 種假說：營養(yǎng)假說、碳氮比假說、基因表達假說、激素平衡假說、激素信號調(diào)節(jié)假說[1]。其中，碳氮比假說認為花芽分化主要取決于植物體內(nèi)碳水化合物與氮素的含量，即碳氮比。羅充等[15]研究發(fā)現(xiàn)，草莓在成花前可溶性糖、還原糖和淀粉含量均處于較高水平，并隨著花芽分化大量消耗，而蛋白質(zhì)含量在花序原始體出現(xiàn)時含量較高，隨后緩慢降低。一般認為，花芽分化前碳水化合物含量較高，蛋白質(zhì)含量較低，隨著花芽分化的進行，二者此消彼長。因此，通過降低草莓體內(nèi)氮素水平，可以促進花芽分化。Yoshida等[16]研究表明，在育苗后期斷氮施肥，可以促進草莓植株提早花芽分化。過多氮素會延緩花芽分化，低水平氮素含量會促進花芽分化[17]，造成這種現(xiàn)象的原因可能是碳水化合物能為花芽分化提供養(yǎng)分，但是氮素含量過高時，碳水化合物大量參與合成氨基酸、蛋白質(zhì)等，導致用于提供養(yǎng)分的碳水化合物比率下降，進而影響花芽分化，并最終導致草莓植株現(xiàn)蕾率和開花率降低[15]。除草莓外，其他果樹如桃[18]、刺梨[19]、杏[20]等也發(fā)現(xiàn)高碳氮比有利于花芽分化。本研究在草莓育苗后期，通過降低營養(yǎng)液中的氮素含量來研究斷氮處理對花芽分化的影響，其中章姬草莓的處理效果要明顯優(yōu)于紅顏草莓。對于紅顏草莓植株，1/5 氮素（含氮量15.4 mg/L）處理就可使30%的植株提前進入花芽分化期；而對于章姬草莓而言，1/5 氮素處理可以使50%的植株提早進入花芽分化期。這種差異可能是相較于紅顏，章姬本身就是一個早熟品種所致。

此外，10 月中下旬，育苗期施用氮素濃度越低越有利于植株提早現(xiàn)蕾，而隨著時間的延長，到12月中下旬，1/5、1/10 氮素處理（含氮量分別為15.4、7.7 mg/L）和無氮素處理的現(xiàn)蕾率相差不大。同樣，開花率也有類似結(jié)果，即斷氮處理可以促進植株提早開花，但低濃度氮素處理（包括1/5、1/10 氮素處理和無氮素處理）開花率的差異和它們與對照的差異相比并不是很大，這表明在實際育苗過程中可能并不一定要進行無氮素處理，適當降低氮素濃度就可以達到實際生產(chǎn)的育苗目的。Wan等[21]研究發(fā)現(xiàn)，育苗時在基質(zhì)中添加0.1 g/株的氮素不僅有利于草莓花芽分化，而且有利于提高產(chǎn)量和提前采收，從而實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。本研究中，紅顏草莓在定植前進行30 d 的低氮素處理，發(fā)現(xiàn)1/5 氮素（含氮量15.4 mg/L）處理同樣可以使紅顏草莓較對照提前10 d 進入果實始熟期。另外，S?nsteby等[8]以及Hwang等[9]研究發(fā)現(xiàn)，在定植前進行20 d 的氮素處理即可達到促進草莓提前開花的效果。鑒于此，未來我們需要進行更細致的探索分析，找到一個最優(yōu)的低氮素處理時間。

3.3 斷氮處理對草莓果實成熟期的影響

草莓花芽分化是開花數(shù)量和質(zhì)量的基礎，也是果實生長發(fā)育過程中的關鍵階段。花芽分化的時間直接影響草莓坐果的早晚，花芽的數(shù)量和質(zhì)量則直接影響草莓的產(chǎn)量和品質(zhì)。本研究通過在育苗后期對草莓植株進行斷氮處理，發(fā)現(xiàn)這種方法不僅可以促進草莓提早開花，也可以使草莓果實始熟期明顯提前。這表明在實際生產(chǎn)中可以在選擇早熟品種的基礎上，再配合育苗期斷氮處理，能夠極大地提前草莓果實始熟期，為其提早上市獲得更高的經(jīng)濟效益發(fā)揮更大作用。目前，我國草莓主要采用低海拔無假植育苗方式，花芽分化受氣候條件影響較大，加之夏季高溫強光及長日照等因素嚴重制約了草莓育苗的質(zhì)量。雖然部分地區(qū)采用了低溫短日照或低溫黑暗處理，但是因為成本因素或效果不穩(wěn)定，導致未能大規(guī)模應用。本研究在草莓育苗期采用斷氮處理具有成本低廉、操作簡單、花芽分化效果顯著等特點，適宜大規(guī)模推廣使用。

目前國內(nèi)外關于斷氮處理對草莓花芽分化影響的基礎研究較少。本研究也只是從生理水平上探討了斷氮處理能夠促進草莓提早開花結(jié)果，下一步將著重從斷氮處理時間的長短以及斷氮處理促使花芽到達哪個時期開始定植等方面進行更為細致的分析，以期為實際生產(chǎn)找到一條最優(yōu)的育苗定植程序。

4 結(jié)論

基于本研究結(jié)果，建議在紅顏和章姬草莓育苗期間進行1/5、1/10 氮素處理（含氮量分別為15.4、7.7 mg/L），這樣可以在不影響植株生長勢及單果重和可溶性固形物含量的前提下，促進植株提早花芽分化和開花結(jié)果。