不同品種蘋果幼樹對氮磷虧缺的生理響應(yīng)

解 斌，趙德英*，陳艷輝*，程存剛，安秀紅，厲恩茂，袁繼存，康國棟，周江濤，李燕青

（1 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所 / 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部園藝作物種質(zhì)資源利用重點實驗室 / 遼寧省落葉果樹礦質(zhì)營養(yǎng)與肥料高效利用重點實驗室，遼寧興城 125100；2 河北省國家北方山區(qū)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心 /河北農(nóng)業(yè)大學(xué)山區(qū)研究所，河北保定 071001）

我國的蘋果栽培面積和產(chǎn)量均居世界首位，蘋果產(chǎn)業(yè)在鄉(xiāng)村振興、生態(tài)環(huán)境優(yōu)化及農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面發(fā)揮了巨大作用[1]。氮素作為果樹生長發(fā)育的核心營養(yǎng)元素[2]，是植株器官分化、生化過程、物質(zhì)代謝及果實品質(zhì)形成的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，具有不可替代性[3]。合理的氮肥施用能維持健壯樹體、提高產(chǎn)量、改善果實品質(zhì)，然而生產(chǎn)中因施用標(biāo)準(zhǔn)不明確，施氮方式不合理等經(jīng)常造成氮素供應(yīng)不足[4]。在蘋果栽培過程中，磷有助于蘋果開花和坐果，對蘋果的產(chǎn)量和品質(zhì)具有決定性作用[5–6]。通常情況下，土壤中有效磷含量極低，磷移動性差[7]，難以滿足蘋果最佳生長的需要，尤其在立地條件差的山地果園中。生產(chǎn)者普遍采用大量增施氮肥和磷肥解決上述問題，該方式不僅增加生產(chǎn)成本，且超過量施肥會降低肥料利用效率[8]，威脅環(huán)境安全，嚴重限制蘋果產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[9]。由于不同蘋果品種的遺傳特性存在差異，品種間適應(yīng)氮、磷虧缺的能力各異[10]。因此，分析比較不同蘋果品種對不同氮、磷供應(yīng)條件的適應(yīng)性，能夠為養(yǎng)分高效利用蘋果品種的選育和蘋果氮、磷吸收利用機制的研究奠定理論基礎(chǔ)，同時也是實現(xiàn)蘋果園氮、磷等肥料減施增效的關(guān)鍵。

蘋果矮化密植集約化栽培模式已成為我國現(xiàn)代蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向，但目前有關(guān)矮化自根砧蘋果品種的研究較少，且多集中在栽培技術(shù)的改良和砧穗組合親和性篩選等方面[11–13]，關(guān)于不同品種對于氮、磷虧缺的適應(yīng)能力及生理應(yīng)答機制尚不明確。氮素參與蘋果生長發(fā)育的各項生命活動，氮代謝影響植物體內(nèi)的總氮積累、蛋白質(zhì)含量及酶類物質(zhì)合成[14]。對甜菜[15]、烤煙[16]和光皮樺[17]等植物的研究結(jié)果均表明，低氮條件下，植物硝酸還原酶 (NR)、亞硝酸還原酶 (NiR)和谷氨酸合成酶 (GS)等酶活性均會減弱。磷是眾多代謝物如DNA、RNA、磷脂、三磷酸腺苷 (ATP)和二磷酸腺苷等的組成元素，又參與碳水化合物、脂肪及含氮化合物等物質(zhì)的代謝。研究發(fā)現(xiàn)，低磷脅迫下柱花草[18]、玉米[19]等植物光合作用受到抑制，葉綠素含量降低[20]，碳水化合物嚴重不足，NADH和ATP含量減小。另外，崖州硬皮豆[21]、油茶[22]、赤皮青岡[23]、寬葉雀稗[24]等會分泌大量的有機酸和酸性磷酸酶 (ACP)，以提高磷利用效率[25]。大量研究表明，不同植物品種或基因型對氮、磷養(yǎng)分虧缺的適應(yīng)機制存在較大差異[26–28]?！皇俊俏覈闹髟蕴O果品種，占國內(nèi)蘋果產(chǎn)量60%以上[29]，近年來我國為優(yōu)化蘋果品種結(jié)構(gòu)，進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，‘嘎拉’作為首選品種之一，栽培面積逐年增加[30]，‘蜜脆’是一個綜合性狀優(yōu)良的中晚熟蘋果品種，市場前景廣闊。因此，本研究以‘嘎拉’/M9T337、‘富士’/M9T337和‘蜜脆’/M9T337 (M9T337為矮化砧木)等3種矮化自根砧蘋果的三年生沙培盆栽幼樹為材料，進行低磷、低氮和低氮低磷處理，比較不同品種樹體生長、光合作用及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的差異，檢測不同處理條件下葉片氮代謝和磷代謝相關(guān)酶的活性，分析樹體氮、磷累積狀況，從生理生化角度比較三者對氮、磷虧缺的適應(yīng)機制差異，以期為養(yǎng)分高效利用品種的選育提供參考，也為蘋果氮、磷高效吸收利用機制研究奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為‘嘎拉’/M9T337 (‘Regal Gala’/M9T337)、‘富士’/M9T337 (‘Fuji’ /M9T337)和‘蜜脆’/M9T337 (‘Honeycrisp’ /M9T337)矮化自根砧蘋果幼樹(M9T337為矮化砧木)。2020年4月初將苗木定植于上口徑36 cm、下口徑32 cm、高29 cm的黑色加侖盆中，栽培基質(zhì)為洗凈的河沙 (30 kg)，每盆1株，定植前短截至60 cm，放置在遼寧省興城市中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所溫泉試驗基地蘋果栽培示范園遮雨棚內(nèi)，2020年定期澆灌改良1/2 Hoagland營養(yǎng)液以確保植株正常生長。2021年各品種選擇生長勢基本一致的3年生幼樹80株進行試驗處理，樹體中心干分枝數(shù)約為10～15。

1.2 試驗設(shè)計

于2021年萌芽期 (5月11日)至果實成熟期(9月12日)進行試驗處理，處理持續(xù)約120天。基于改良Hoagland營養(yǎng)液，配置NO3?1.5 mmol/L (低氮條件，LN)和 15 mmol/L (適氮條件，NN) 2 個氮水平，H2PO4?0.1 mmol/L (低磷條件，LP)和 1.0 mmol/L (適磷條件，NP) 2個磷水平，組合成適氮適磷 (NNNP)、適氮低磷 (NNLP)、低氮適磷 (LNNP)和低氮低磷 (LNLP) 4個處理，每個處理重復(fù)20次，pH 調(diào)節(jié)至 5.9～6.5。每隔 15 天澆透 1 次 (2 L/盆)，累積施入16 L，適氮條件下每盆共施入N約3.36 g，低氮條件下每盆共施入N約0.34 g[31]；適磷條件下每盆共施入P約0.512 g，低磷條件下每盆共施入P約0.051 g[32]。盆栽樹體采用自由紡錘形樹體結(jié)構(gòu)，其他管理條件一致。

1.3 樣品采集及測定

1.3.1 光合作用、葉綠素?zé)晒鈪?shù)及葉綠素含量測定 于7月中旬上午9：00—11：00，選取樹體中上部長勢一致的新梢中部成熟健康葉片，使用CIRAS-2便攜式光合儀 (Hansatech，英國)測定光合參數(shù)；待葉片充分暗適應(yīng)30 min以上，使用Handy PEA植物效率儀 (Hansatech，英國)測定葉綠素?zé)晒鈪?shù)，各處理選擇3株，每株選擇3片葉進行測定，計算平均值。測定結(jié)束后采集葉片，參照高俊鳳[33]的方法測定葉片葉綠素含量和類胡蘿卜素含量。

1.3.2 葉片氮代謝和磷代謝關(guān)鍵酶活性 于7月27日，隨機采集不同品種的每個處理20片健康成熟功能葉 (第6～7片葉)。由于低氮、低磷均會使蛋白合成受阻，因此本試驗以1 mg蛋白所具有的酶活力單位數(shù)衡量各品種在不同處理間的差異。采用考馬斯亮藍G-250染色法測定樣品總蛋白含量，用于計算酶比活力[34]。取0.1 g新鮮樣品，采用活體法測定葉片硝酸還原酶 (NR)活性[33]，其余液氮速凍后低溫保存，用于葉片氮、磷代謝關(guān)鍵酶活性測定。亞硝酸還原酶 (NiR)使用索萊寶公司的NiR活性檢測試劑盒測定，以 1 mg 組織蛋白 1 h 還原 1 μmol NO2–的量為 1 個酶活力單位 (1 U)；參照 Domenica 等[34]的方法測定谷氨酰胺合成酶 (GS)活性，以1 mg組織蛋白在 1 mL 反應(yīng)體系中 1 min A540 nm下變化 0.01 定義為1 U；參照葉利庭等[35]的方法測定谷氨酸合成酶(NADH-GOGAT)活性，以 1 mg 組織蛋白 1 min 消耗1 nmol的NADH為1 U；參照黃杰等[21]的方法測定酸性磷酸酶 (ACP)活性，以1 mg組織蛋白1 min 水解 ρ-NPP 的量為 1 U。

1.3.3 植株株解及植株生物量測定 于植株停止生長后 (9月11日)，各處理分別隨機選擇3株具有代表性的植株整株解析。具體解析為根系、根砧、主干、多年生枝、一年生枝和葉片。樣品經(jīng)清水反復(fù)沖洗后用去離子水沖洗，吸水紙吸干后，經(jīng)105℃殺青30 min，80℃烘干至恒重，用萬分之一天平測定植株各器官干重，計算各部位干重之和為植株總干重。

1.3.4 植株總氮、磷含量測定 待植株干重測定后用不銹鋼磨樣機將樣品粉碎，過0.178 mm篩后保存?zhèn)溆?。取烘干過篩后的樣品0.3 g經(jīng)H2SO4-H2O2法消煮后，使用K9860全自動凱氏定氮儀 (海能，中國)測定全氮含量；使用釩鉬黃比色法測定全磷含量，以各器官全氮/全磷含量與干重的乘積計算各器官氮/磷累積量，各器官氮/磷累積量之和為植株總氮/磷累積量。葉片全氮含量與凈光合速率Pn的比值為葉片光合氮利用效率。

1.4 雷達圖定量綜合評價

參考宋雯等[36]的方法，按照公式 (1)、(2)對評價指標(biāo)數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，區(qū)分正向指標(biāo)和逆向指標(biāo)；不同處理的雷達圖中，一個獨立的數(shù)軸對應(yīng)每個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，數(shù)軸呈輻射狀分布在中心點周圍，將不同數(shù)軸上的指標(biāo)數(shù)值用折線連接起來形成多邊形，直觀反映不同品種對處理的響應(yīng)差異。為了全面反映綜合水平與各個評價指標(biāo)的均衡性，在由m個指標(biāo)構(gòu)成的雷達圖中，其面積由m個三角形組成，分別按照公式 (3)和公式 (4)引入雷達圖的面積 (Si)和周長 (Li)兩個特征量，構(gòu)造一個二維特征量來計算綜合評價函數(shù)值。以特征向量Si、Li為基礎(chǔ)，按照公式 (5)和公式 (6)構(gòu)造評價向量Vi1和Vi2，分別反映評價對象的總體優(yōu)勢和各項指標(biāo)的協(xié)調(diào)均衡程度。基于Vi1和Vi2，按照公式 (7)計算同一處理下不同品種的綜合評價值Y。

式 (1)和(2)中：rij為各評價指標(biāo)數(shù)值；r'ij為各評價指標(biāo)轉(zhuǎn)換值。

式 (3)和 (4)中：m表示評價指標(biāo)數(shù)，Nij是第i個對象第j項評價指標(biāo)；α為相鄰射線軸之間的夾角。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

用Excel 2010進行圖表制作，利用SAS 9.0進行數(shù)據(jù)處理分析。使用單因素方差分析 (One-way ANOVA)和 Duncan’s多重比較 (P<0.05)檢測樣本間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮磷虧缺對不同品種蘋果樹體生長的影響

由表1可知，與適氮適磷相比，適氮低磷條件下，‘嘎拉’和‘蜜脆’的植株總干物質(zhì)量分別降低了7.47%和16.71%；與適氮適磷相比，低氮適磷條件下，‘嘎拉’和‘蜜脆’的植株總干物質(zhì)量分別降低了20.20%和30.18%；適氮低磷和低氮適磷條件下，‘富士’的植株總干物質(zhì)量有顯著增加。

表1 不同處理各品種蘋果樹的植株干物質(zhì)積累量和相對干物質(zhì)量Table 1 Dry matter accumulation and relative dry matter of each apple cultivar under different treatments

2.2 氮磷虧缺對不同品種蘋果樹葉片光合作用和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

圖1顯示，在不同氮、磷供應(yīng)條件下，不同品種葉片Pn變化趨勢存在較大差異。與適氮適磷相比，適氮低磷條件下‘嘎拉’和‘富士’的Pn無顯著變化，‘蜜脆’則顯著降低了65.72%；低氮適磷和低氮低磷條件下，‘嘎拉’和‘蜜脆’的Pn均顯著降低。在適氮適磷條件下，‘嘎拉’和‘富士’的光合氮利用效率高于‘蜜脆’，但差異未達顯著水平；與適氮適磷相比，適氮低磷條件下，‘嘎拉’和‘富士’的光合氮利用效率均顯著降低，降幅分別為23.56%和26.96%，‘蜜脆’則升高了2.81倍；低氮適磷條件下，‘嘎拉’的光合氮利用效率升高了1.26倍，富士則降低了31.5%。與適氮適磷相比，適氮低磷條件下，‘嘎拉’和‘蜜脆’葉片F(xiàn)o均顯著升高，‘富士’無明顯變化；低氮適磷條件下，三者葉片F(xiàn)o均呈升高趨勢，‘蜜脆’的增幅最大，達到11.7%；低氮低磷條件下‘富士’和‘蜜脆’葉片F(xiàn)v/Fm均顯著降低。與適氮適磷相比，適氮低磷條件下，僅‘蜜脆’葉片的Fv/Fo顯著降低；低氮適磷條件下，‘嘎拉’和‘蜜脆’葉片F(xiàn)v/Fo均顯著降低，降幅分別為7.45%和8.59%，‘富士’降低2.47%，差異不顯著。在適氮適磷條件下，‘蜜脆’的葉片葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量均低于‘嘎拉’和‘富士’ (圖2)。與適氮適磷相比，適氮低磷和低氮適磷條件下，‘嘎拉’、‘富士’和‘蜜脆’葉片葉綠素a和葉綠素b含量均呈降低趨勢 (圖2)。適氮低磷、低氮適磷和低氮低磷條件下，‘富士’的類胡蘿卜素含量均高于適氮適磷，而‘嘎拉’和‘蜜脆’則均呈下降趨勢 (圖2)。與適氮適磷相比，適氮低磷、低氮適磷和低氮低磷條件下，‘富士’和‘蜜脆’的葉綠素a/b均有所升高，低氮低磷條件下，由于葉綠素b含量的大幅下降，使得‘蜜脆’的葉綠素a/b達到5.58，顯著高于其他處理(P<0.05)。由此可知，氮、磷虧缺使得3個蘋果品種葉片光系統(tǒng)Ⅱ (PSⅡ)均受到損傷，‘富士’的適應(yīng)能力明顯強于‘嘎拉’和‘蜜脆’。

圖1 不同處理各品種蘋果樹葉片光合特性值Fig.1 Photosynthetic index values of apple leaves under different treatments

圖2 不同處理下3個品種蘋果樹葉片色素含量Fig.2 Pigment content in leaves of three apple cultivars under different treatments

2.3 氮磷虧缺對不同品種蘋果樹葉片氮代謝關(guān)鍵酶活性的影響

由圖3可知，在適氮適磷條件下，‘嘎拉’葉片的4種氮代謝關(guān)鍵酶活性均高于‘富士’和‘蜜脆’。與適氮適磷相比，適氮低磷和低氮適磷條件下‘嘎拉’葉片硝酸還原酶(NR)活性顯著降低，而‘富士’和‘蜜脆’NR活性則顯著升高。與適氮適磷相比，其余3種處理條件下，‘嘎拉’、‘富士’和‘蜜脆’的葉片亞硝酸還原酶活性均顯著降低，適氮低磷和低氮適磷條件下，‘嘎拉’的降幅最大。與適氮適磷相比，低氮低磷條件下‘富士’和‘蜜脆’葉片GS活性均呈降低趨勢，適氮低磷和低氮適磷條件下‘嘎拉’和‘富士’葉片谷胺酰胺合成酶(GS)活性均顯著增高，‘嘎拉’的增幅較大，分別達到適氮適磷的2.38和1.62倍。與適氮適磷相比，適氮低磷條件下，‘嘎拉’葉片谷氨酸合成酶(GOGAT)活性顯著提高，且顯著高于相同條件下‘富士’和‘蜜脆’兩個品種葉片的GOGAT活性；低氮適磷條件下，‘嘎拉’、‘富士’和‘蜜脆’葉片GOGAT活性均無顯著變化；低氮低磷處理下，‘嘎拉’葉片GOGAT活性顯著降低，降幅達23.37%，‘富士’則顯著提高，GOGAT活性為適氮適磷條件的1.86倍。由此可知，氮、磷虧缺嚴重影響蘋果葉片氮代謝關(guān)鍵酶活性，尤其是NO3?還原過程中的關(guān)鍵酶NiR的活性受到明顯抑制，‘嘎拉’受影響程度大于‘富士’和‘蜜脆’。

圖3 不同處理下3個品種蘋果樹葉片氮代謝關(guān)鍵酶活性Fig.3 Activities of key enzymes related to nitrogen metabolism in leaves of three apple cultivars under different treatments

2.4 氮磷虧缺對不同品種蘋果樹葉片磷代謝關(guān)鍵酶活性的影響

由圖4可知，不同氮、磷供應(yīng)條件下，‘嘎拉’葉片酸性磷酸酶(ACP)活性均顯著高于‘富士’和‘蜜脆’。與適氮適磷相比，適氮低磷條件下‘嘎拉’、‘富士’和‘蜜脆’葉片ACP活性均顯著提高，增幅分別為15.34%、39.85%和12.12%；低氮適磷條件下，‘嘎拉’和‘蜜脆’的葉片ACP活性顯著降低，而‘富士’則較適氮適磷提高了1.17倍；低氮低磷條件下，‘嘎拉’、‘富士’和‘蜜脆’葉片ACP活性均顯著降低，降幅分別達到33.42%、13.94%和62.47%。

圖4 不同處理下3個品種蘋果樹葉片酸性磷酸酶活性Fig.4 Acid phosphatase (ACP) activity in leaves of three apple cultivars under different treatments

2.5 氮磷虧缺對不同品種蘋果樹氮磷養(yǎng)分積累的影響

由圖5可知，在適氮適磷條件下，‘嘎拉’的植株氮累積量最高，而‘富士’的植株氮累積量和植株總磷累積量最小。與適氮適磷相比，其余3種處理均使得‘嘎拉’、‘富士’和‘蜜脆’的植株總氮累積量呈降低趨勢；適氮低磷和低氮適磷條件下，‘嘎拉’的降幅最大，分別為16.12%和22.97%，而‘富士’的降幅最小，分別為1.02%和12.68%；低氮低磷條件下，‘蜜脆’植株總氮累積量降幅達26.89%。與適氮適磷相比，適氮低磷條件下‘富士’植株總磷累積量顯著增大，達到適氮適磷的1.97倍，其余兩品種均顯著降低；低氮適磷條件下，‘嘎拉’和‘蜜脆’的植株總磷累積量顯著降低；低氮低磷條件下，‘蜜脆’植株總磷累積量較適氮適磷降低了47.45%，而‘嘎拉’和‘富士’則均呈上升趨勢。

圖5 不同處理下3個品種蘋果植株氮、磷的累積量Fig.5 N and P accumulation in three apple cultivars under different treatments

2.6 雷達圖定量綜合評價

利用各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理數(shù)據(jù)繪制雷達圖，其中，干重、Pn、Fv/Fm、Fv/F0、葉綠素a含量、葉綠素b含量、類胡蘿卜素含量、葉綠素a/b、NR活性、NiR活性、GS活性、GOGAT活性、ACP活性、植株總氮累積量、植株總磷累積量等均屬于正向指標(biāo)；Fo和光合氮屬于逆向指標(biāo) (圖6)。為了全面反映不同品種對于低磷脅迫、低氮脅迫和低氮低磷脅迫的適應(yīng)能力與各個評價指標(biāo)的均衡性，構(gòu)造了二維特征向量計算綜合評價值。根據(jù)評價函數(shù)值Y得出，3個品種的低磷、低氮以及低磷低氮適應(yīng)性排序均為‘富士’>‘蜜脆’>‘嘎拉’。從評價向量Vi1和Vi2可知，適氮低磷和低氮低磷條件下，‘富士’的總體優(yōu)勢較強，但‘蜜脆’的各指標(biāo)均衡性最高；低氮適磷條件下，‘富士’的總體優(yōu)勢最強，而‘嘎拉’的各指標(biāo)均衡性最高 (表2)。

表2 不同處理3個蘋果品種綜合評價結(jié)果Table 2 Comprehensive evaluation results of three apple varieties under different treatments

圖6 氮磷虧缺條件下3個蘋果樹品種適應(yīng)性評價Fig.6 Evaluation of the adaptability of three apple varieties under N and P deficiency conditions

3 討論

3.1 不同品種蘋果植株生長及光合作用對氮磷虧缺的響應(yīng)

蘋果體內(nèi)Rubisco、ATP、磷脂等物質(zhì)的合成需要氮和磷的參與，因此，這兩種大量元素的供應(yīng)對維持植物高CO2同化速率和迅速生長是必需的[37–38]。在土壤有效磷長期缺乏的條件下，植物通過體內(nèi)一系列生理、生化過程的變化響應(yīng)逆境，長期以來的進化也使不同品種間產(chǎn)生養(yǎng)分利用及適應(yīng)能力的差異。甘紅豪[39]、孫淼等[40]的研究結(jié)果均表明，不同品種葉片光合能力對低磷脅迫的適應(yīng)性具有顯著差異。目前研究已知，低磷脅迫下蘋果的光合作用受到一定程度的抑制[21]，本研究發(fā)現(xiàn)，相比于‘蜜脆’，‘嘎拉’和‘富士’的葉片光合作用對磷虧缺響應(yīng)不敏感，而‘富士’對于低磷脅迫的適應(yīng)能力最強，不僅能維持葉片F(xiàn)0、Fv/Fm和Fv/F0穩(wěn)定，Pn也未有顯著變化，因此能夠維持植株生長。

氮素是組成葉綠體中葉綠素、光合作用有關(guān)酶[如Rubisco、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPc)和丙酮酸磷酸雙激酶(PPDK)]以及類囊體膜的重要元素，研究表明，大約75%的氮素在葉綠體中富集，因此，植物葉片中氮素含量與其光合能力密切相關(guān)，低氮適磷條件下，‘嘎拉’和‘富士’葉片葉綠素含量的降低，有助于減少葉片氮素在合成葉綠素過程中的消耗，使光合氮下降，增加影響光合速率限速因子如Rubisco等的合成，為維持葉片光合速率提供物質(zhì)基礎(chǔ)。最近研究發(fā)現(xiàn)，在低氮脅迫下，玉米葉片的光能固定效率降低，從而抑制其生物量的形成與積累[41]。李強等[42]、程麗麗等[17]、Liu等[43]的研究結(jié)果均表明，低氮脅迫嚴重影響作物干物質(zhì)積累。本研究發(fā)現(xiàn)，低氮適磷條件下，‘嘎拉’、‘富士’和‘蜜脆’葉片光系統(tǒng)Ⅱ (PSⅡ)均受到損傷，‘蜜脆’的適應(yīng)能力明顯弱于‘富士’和‘嘎拉’，其F0增幅最大，F(xiàn)v/F0降幅最顯著，因此，‘蜜脆’生物量累積受抑制程度最大。

就樹體生長和光合能力而言，低氮、低磷及氮磷共同虧缺條件下‘富士’均表現(xiàn)出較強的適應(yīng)能力，‘蜜脆’對于氮、磷虧缺的適應(yīng)能力最弱，這與Wang等[44]的研究結(jié)果一致。此外，低氮、低磷及氮磷共同虧缺條件下‘富士’葉片葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量有不同程度升高 (圖2)，可能是由于植株葉面積縮小，造成葉片色素濃度相對富集的結(jié)果[45]，另外，類胡蘿卜素具有收集和傳遞光能的作用，作為一種光保護物質(zhì)，能夠抑制單線態(tài)氧的形成過程，防止其對光合系統(tǒng)造成傷害，因此也推測‘富士’在氮、磷虧缺條件下維持正常的光合能力，與其較高的類胡蘿卜素含量密切相關(guān)。

3.2 不同品種蘋果樹氮素吸收、代謝對氮磷虧缺的響應(yīng)

光合氮利用效率是葉片的固有屬性，是描述植物葉片養(yǎng)分利用、生理特性和生存策略的重要特征[46]。在適氮適磷條件下，‘嘎拉’和‘富士’的光合氮利用效率略高于‘蜜脆’ (圖1)，表明在光合作用過程中，‘嘎拉’和‘富士’能夠更有效的利用氮素，這與‘嘎拉’和‘富士’具有較高的硝酸還原酶(NR)、亞硝酸還原酶(NiR)、谷氨酸合成酶(GOGAT)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性相佐證 (圖3)。NR作為植物體內(nèi)NO3?還原最重要的調(diào)節(jié)酶和限速酶，其活性大小決定NO3?利用效率。相較于‘富士’和‘蜜脆’，氮、磷虧缺對于‘嘎拉’葉片NO3?還原過程的抑制程度最大，因此，‘嘎拉’植株氮累積量降幅最大(圖5)。師慧麗[47]研究發(fā)現(xiàn)，低磷脅迫對植物銨態(tài)氮(NH4+)的同化無明顯影響，卻使得NO3?的轉(zhuǎn)運和同化利用過程受到抑制，這與本研究結(jié)果一致，與正常供磷條件相比，低磷條件下蘋果葉片NR和NiR活性呈降低趨勢，而GS活性則有不同程度的提高，GOGAT 變化幅度較小 (圖3)。

3.3 不同品種蘋果樹磷素吸收、代謝對氮磷虧缺的響應(yīng)

酸性磷酸酶 (ACP)是植物中活性高、分布廣的一種誘導(dǎo)酶，受植物磷饑餓信號激活，可以促進植物利用有機磷，從而提高植物的磷利用效率，在植物的磷代謝中起著重要作用。本研究發(fā)現(xiàn)，相較于適氮適磷，在適氮低磷條件下，‘富士’葉片ACP活性增幅最大，促進植株對磷的累積 (圖5)，提高植株對磷虧缺的適應(yīng)能力；在適氮低磷條件下，‘嘎拉’和‘蜜脆’植株磷累積量顯著降低 (圖5)，植株葉片ACP活性顯著增加[48](圖4)，從而加強酯磷和核酸態(tài)磷的分解以轉(zhuǎn)化為無機磷[49–50]，因此，理論上植株體內(nèi)的無機磷含量會升高，這一規(guī)律有待進一步驗證。另外，低氮條件下植株磷累積量亦顯著降低，表明NO3?作為信號分子，在激活磷吸收利用過程中發(fā)揮重要作用，這與Hu等[51]的研究結(jié)果一致，并且低氮可能對ACP活性具有一定的抑制作用[52]，而這一作用機制有待進一步系統(tǒng)的深入研究。

4 結(jié)論

氮磷虧缺條件下，‘富士’在光合作用、葉綠素?zé)晒鈪?shù)及氮、磷吸收和代謝等方面總體優(yōu)勢最強，植株能維持正常生長；與‘富士’相比，‘蜜脆’葉片光合作用受到顯著抑制，‘嘎拉’葉片NO3?還原過程明顯減弱，植株氮累積量顯著降低，因此，‘蜜脆’和‘嘎拉’植株生長受到顯著抑制。利用雷達圖定量綜合評價可知，在低磷脅迫、低氮脅迫和低磷低氮脅迫下，三者適應(yīng)性排序均為‘富士’>‘蜜脆’>‘嘎拉’。