楊曉雪,任家興,李映志,葉春海
(廣東海洋大學(xué)濱海農(nóng)業(yè)學(xué)院,湛江 524088)
菠蘿蜜(Artocarpus heterophyllusLam.)為??撇_蜜屬的常綠喬木,是一種常見的熱帶果樹,果實氣味濃郁,果肉金黃厚實,脆爽香甜且含有大量營養(yǎng)物質(zhì),深受人們喜愛,有較高的食用價值和經(jīng)濟(jì)價值。在我國廣東、海南、廣西、云南等地均有種植[1],而且面積不斷擴(kuò)大。
為改良南方酸性紅壤土,生產(chǎn)種植者常常施用生石灰(CaO)作為基肥種植果樹。鈣是植物生長發(fā)育所必需的元素,其參與調(diào)節(jié)多種生命代謝過程,能增強植物對逆境的耐受性。鈣離子作為第二信使能夠介導(dǎo)植物生長、發(fā)育、抗逆等各個方面[2]。研究表明,隨著營養(yǎng)液鈣含量的增加,大蔥的可溶性蛋白、游離氨基酸、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮的含量呈先增加后降低的趨勢[3]。在植物體中鈣與其他元素之間存在拮抗或協(xié)同作用。馮新維等[4]研究發(fā)現(xiàn),烤煙根際Ca2+濃度為11.22~12.25 mmol/L 時,可促進(jìn)烤煙生長,鈣鎂含量較為協(xié)調(diào),提高了鈣肥的利用率。生產(chǎn)上發(fā)現(xiàn),鈣元素與硼元素是拮抗關(guān)系,對植物施加過量的鈣肥可導(dǎo)致植物缺硼癥狀的發(fā)生以及加重現(xiàn)象[4]。牛曉琳等[5]研究發(fā)現(xiàn),對棗樹葉面噴施鈣肥后,葉片中的氮元素含量會增加,在一定范圍內(nèi)鈣會促進(jìn)植株對鐵的吸收,而抑制對鋅的吸收。
目前,鈣對果樹生長發(fā)育及其代謝的影響研究涉及的果樹種類很多,如棗[5]、火龍果[6]等,但以菠蘿蜜為對象的研究還未見報道。因此,本研究對菠蘿蜜進(jìn)行不同濃度的氯化鈣短期處理,分析其對菠蘿蜜幼苗礦質(zhì)元素含量的影響,探索鈣對菠蘿蜜樹體不同部位營養(yǎng)元素分布的影響,為后續(xù)相關(guān)研究提供理論基礎(chǔ)。
選用均勻飽滿、光亮形正的菠蘿蜜種子,播于育苗盆中,育苗基質(zhì)為通用型植物生長無土基質(zhì),待發(fā)芽出苗后,每隔2 周施1 次MS 基本營養(yǎng)液,保持營養(yǎng)充足使其正常生長。當(dāng)幼苗生長出5 片真葉后,選用長勢一致、健壯無病的菠蘿蜜幼苗進(jìn)行試驗。
1.2.1 試驗處理
試驗設(shè)置4 個處理:低濃度氯化鈣處理(T1,1.5 mmol/L CaCl2·2H2O)、中濃度氯化鈣處理(T2,3.0 mmol/L CaCl2·2H2O)、高濃度氯化鈣處理(T3,6.0 mmol/L CaCl2·2H2O)、對照(CK,清水),每個處理各7 株樹,3 次重復(fù)。連續(xù)處理6 d 后采集樣品,分為根部、莖部、葉片3 個部位,清洗、擦干后分別裝入牛皮信封中,在105 ℃烘箱中殺青30 min后,轉(zhuǎn)80 ℃烘干至恒重。
1.2.2 礦質(zhì)元素含量的測定
N、P、B 元素含量的測定分別采用凱式定氮法、鉬銻抗比色法、甲亞胺-H 比色法,K、Ca、Mg、Fe、Zn 元素含量的測定采用火焰原子吸收法。
采用Microsoft Excel 2019 和SPSS 25.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與作圖。
由圖1 可知,N 元素含量在菠蘿蜜幼苗的不同部位中分布不同,葉片中最高,根部次之,莖部最少。在施用氯化鈣6 d 后,N 元素首先表現(xiàn)出在根部積累較多的反應(yīng),與對照相比呈顯著差異;其次在莖部表現(xiàn)出積累較多的反應(yīng),與對照相比亦呈顯著差異;但葉片N 元素含量與對照相比差異不顯著,說明N 元素在葉片中的本源儲藏分布較豐富。低濃度氯化鈣處理(T1)顯示出了菠蘿蜜幼苗對N 元素吸收的不同效果,隨著氯化鈣濃度的增加,N 元素含量都有一定程度的變化,除葉片部位外,根部和莖部與對照相比差異顯著。從低濃度氯化鈣處理的結(jié)果可以看出N 元素在根部、莖部、葉片中的含量變化,即N 元素被根部、莖部、葉片逐步吸收利用的先后順序反應(yīng)。
圖1 不同濃度氯化鈣處理下菠蘿蜜不同部位N 元素含量
由圖2 可知,P 元素含量在菠蘿蜜幼苗不同部位的分布情況也是在葉片中最多,根部次之,莖部最少。低濃度氯化鈣處理(T1)6 d 后,P 元素在根部的積累量高于莖部和葉片,與對照相比差異顯著;莖部與對照相比亦表現(xiàn)出顯著差異;葉片P 元素含量與對照相比差異不顯著。T1 處理的P 元素含量在根部、莖部和葉片中表現(xiàn)為由多到少,是P 元素吸收移動進(jìn)程的順序反應(yīng),隨著氯化鈣濃度的增加,P 元素含量并無顯著性差異。
圖2 不同濃度氯化鈣處理下菠蘿蜜不同部位P 元素含量
由圖3 可知,K 元素含量在葉片中最高,莖部次之,根部最少。在氯化鈣處理6 d 后,K 元素在高濃度氯化鈣處理(T3)的根部與對照有顯著差異,其他處理和部位均未見K 元素積累出現(xiàn)顯著差異,表明K 元素的吸收需要較高濃度的氯化鈣。K 元素含量在葉片中分布最多,說明K 元素在葉片中的本源儲藏分布較豐富,即使高濃度氯化鈣處理增加了K 元素含量,但與對照無顯著性差異。
圖3 不同濃度氯化鈣處理下菠蘿蜜不同部位K 元素含量
由圖4 可知,Ca 元素含量在根部、莖部和葉片中由少到多。在施用氯化鈣6 d 后,低濃度處理(T1)Ca 元素首先在莖部表現(xiàn)出積累較多的反應(yīng),與對照相比呈顯著差異;其次在葉片,與對照相比無顯著差異;根部最少,但與對照相比呈顯著差異。中濃度處理(T2)對根部和葉片中Ca 元素的積累效果均呈顯著差異。高濃度處理(T3)對根部、莖部和葉片均呈顯著差異,尤其是葉片Ca 元素含量(1.75 g/kg)遠(yuǎn)高于其他處理和部位。
圖4 不同濃度氯化鈣處理下菠蘿蜜不同部位Ca 元素含量
由圖5 可知,Mg 元素含量在葉片中最高,根部次之,莖部最少。低濃度氯化鈣處理(T1)6 d 后,Mg 元素首先在根部表現(xiàn)出積累較多的反應(yīng),與對照相比呈顯著差異;其次在莖部,與對照相比呈顯著差異;在葉片中Mg 元素含量與對照相比差異不顯著,說明Mg 元素在葉片中的本源含量較高。隨著氯化鈣濃度的增加,葉片Mg 元素含量顯著增加,尤其高濃度處理(T3)與對照相比呈顯著差異,其中葉片的Mg 元素含量最高,根部、莖部的含量與低濃度處理(T1)無顯著差異。
圖5 不同濃度氯化鈣處理下菠蘿蜜不同部位Mg 元素含量
由圖6 可知,Zn 元素含量在菠蘿蜜幼苗的不同部位分布差異較小,在施用低濃度氯化鈣(T1)6 d后,在根部、莖部、葉片的積累均減少,與對照相比差異顯著。隨著氯化鈣濃度的增加,Zn 元素含量呈先增加后減少的趨勢,差異顯著,含量均低于對照,表明Zn 元素的積累受到氯化鈣的抑制。
圖6 不同氯化鈣濃度處理下菠蘿蜜不同部位Zn 元素含量
由圖7 可知,B 元素含量在葉片中最高,根部次之,莖部最少,但根部和莖部的B 元素含量差異較小。經(jīng)氯化鈣處理6 d 后,先在根部表現(xiàn)出積累較多的反應(yīng),與對照相比差異顯著;其次在莖部亦表現(xiàn)出積累較多的反應(yīng),與對照相比差異顯著;在葉片中B 元素含量與對照相比差異不顯著。說明只有低濃度氯化鈣處理(T1),根部和莖部B 元素才表現(xiàn)出顯著差異,而葉片B 元素對氯化鈣處理不敏感。中、高濃度氯化鈣處理(T2 和T3)對根部、莖部和葉片無明顯影響。
圖7 不同濃度氯化鈣處理下菠蘿蜜不同部位B 元素含量
由圖8 可知,F(xiàn)e 元素含量在葉片中最高,根部次之,莖部最少。經(jīng)低濃度處理(T1)6 d 后,F(xiàn)e元素在根部表現(xiàn)出積累較多的反應(yīng),與對照相比呈顯著差異;在莖部亦表現(xiàn)出積累較多的反應(yīng),與對照相比呈顯著差異;葉片F(xiàn)e 元素含量與對照相比差異不顯著。中濃度處理(T2)的根部、莖部和葉片中Fe 元素含量與對照相比并無顯著差異。高濃度處理(T3)的葉片中Fe 元素含量出現(xiàn)顯著下降,說明高濃度氯化鈣對菠蘿蜜幼苗葉片或有拮抗作用,而根部和莖部未見顯著差異。
圖8 不同濃度氯化鈣處理下菠蘿蜜不同部位Fe 元素含量
綜上所述,大量元素N、K、Mg 和微量元素B在葉片中的本源儲藏分布較豐富,3 個不同濃度氯化鈣處理出現(xiàn)了極為復(fù)雜的營養(yǎng)元素積累反應(yīng)。
不同植物對鈣的敏感性不同,不同鈣濃度亦會對植物生長發(fā)育產(chǎn)生不同的影響,適宜的鈣濃度有利于作物生長發(fā)育,提高產(chǎn)量和品質(zhì)。本試驗中低濃度氯化鈣處理極大提高了大量元素N、P 在根部和莖部的含量,而中、高濃度氯化鈣處理未見顯著差異,說明菠蘿蜜幼苗期要有適量的氯化鈣但濃度不宜超過3.0 mmol/L。K 元素含量在莖部未受到氯化鈣處理濃度的顯著影響,只有高濃度氯化鈣處理對根部具有顯著效果,這可能與一定濃度的鈣能有效地激活離子通道上的酶,增強了對離子的滲透性有關(guān)[7],更高濃度氯化鈣的施用效果仍需進(jìn)一步試驗研究。前人研究發(fā)現(xiàn),對草莓施加外源鈣能有效增加葉片N 元素含量[8],對大豆[9]、大蒜[10]和番茄[11]進(jìn)行施鈣處理后促進(jìn)了K 元素的吸收。這些結(jié)果與本試驗結(jié)果相似,但也存在一些差異,不同的植物種類和生長發(fā)育階段可能是導(dǎo)致這種差異的主要原因。
氯化鈣處理對Ca、Mg 元素的吸收累積反應(yīng)差異較大。氯化鈣處理對Ca 元素本身的影響較大,從低濃度到高濃度均表現(xiàn)出十分復(fù)雜的顯著差異。中濃度氯化鈣處理對Mg 元素并沒有低濃度和高濃度的效果好,但含量均有顯著增加,表明氯化鈣對Mg 元素的吸收具有一定的促進(jìn)作用。陳麗璇等[8]對草莓噴施不同濃度的外源鈣顯著增加了草莓葉片和果實的含鈣量。牛曉琳等[12]研究發(fā)現(xiàn),對金絲小棗葉片噴施0.2%硝酸鈣和0.2%檸檬酸鈣均顯著提高了葉片Ca 元素含量,其中硝酸鈣顯著提高了葉片Mg 元素含量。李華東等[13]研究也表明,施用鈣肥可促進(jìn)芒果葉片Mg 元素的積累。這些結(jié)論與本試驗結(jié)果相似。
不同濃度氯化鈣處理對菠蘿蜜幼苗微量元素的反應(yīng)也不盡相同,總體表現(xiàn)出低濃度氯化鈣處理對微量元素有促進(jìn)作用,隨著處理濃度的增加產(chǎn)生了明顯的拮抗作用。牛曉琳等[5,12]對金絲小棗施加硝酸鈣提高了葉片B 元素含量,Zn 元素含量卻顯著減少,與本試驗結(jié)果基本一致。礦質(zhì)元素之間的關(guān)系很復(fù)雜,存在著協(xié)同或拮抗關(guān)聯(lián)[14],Ca 與其他元素間同樣存在拮抗或協(xié)同的作用[15],因此導(dǎo)致在不同濃度鈣處理下元素的反應(yīng)不同。