黃腐酸鉀對圓齒野鴉椿苗木生長及抗逆性的影響

周宇曦, 萬瑞琪, 涂淑萍

(江西農業(yè)大學林學院,江西南昌 330045)

黃腐酸屬于腐殖酸的一種,其生物活性強,容易被植物吸收,在我國農業(yè)領域中得到了大范圍的運用[1-2]。黃腐酸鉀是在黃腐酸的基礎上,引入鉀離子制成的有機復合鉀肥[3]。黃腐酸鉀可以通過提高土壤肥力、改良土壤結構、維持植物水分平衡、提高抗氧化酶活性、降低植物體內有害離子含量等途徑,促進植物生長、減少脅迫條件下植物受到的傷害。研究表明,施用黃腐酸鉀可顯著提高小白菜(Brassicacampestris)、煙草(NicotianatabacumL.)等作物在脅迫環(huán)境中的抗逆性[4-6]。圓齒野鴉椿(EuscaphiskonishiiHayata)為省沽油科野鴉椿屬常綠小喬木,具有較高的觀賞和藥用價值,發(fā)展前景十分可觀[7-8]。但圓齒野鴉椿因抗寒性較弱,嚴重影響了該樹種的推廣應用范圍。因此,研究合理施肥,以促進苗木生長、提高苗木抗逆性,具有十分重要的意義。目前,關于圓齒野鴉椿苗木施肥的研究,主要集中于氮、磷、鉀肥的施用量及其配比對圓齒野鴉椿苗木生長及抗逆性的影響[9-10]。曾還球研究有機肥、復合肥對圓齒野鴉椿幼苗生長的影響,通過對苗高、地徑的測量比較,發(fā)現(xiàn)有機肥作為基肥對苗木生長的貢獻更大[11]。丁卉等通過圓齒野鴉椿施肥試驗,研究了不同肥料之間的交互作用[12]。目前,尚未見有關黃腐酸鉀應用于圓齒野鴉椿苗木生產的研究報道。本研究通過對圓齒野鴉椿二年生盆栽苗澆施不同稀釋倍數(shù)的黃腐酸鉀溶液,研究黃腐酸鉀對圓齒野鴉椿苗木生長、葉綠素熒光參數(shù)及抗性生理的影響,旨在為黃腐酸鉀這種新型肥料在圓齒野鴉椿苗木生產中的合理應用提供理論與實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點設在江西農業(yè)大學南區(qū)花卉盆景實訓基地(28°46′N,115°50′E,海拔50 m),該基地屬亞熱帶溫潤季風氣候,年均氣溫約17.5 ℃,氣候舒適宜人,年均降水量約1 600 mm,降水較為充沛[13]。

1.2 試驗材料

以圓齒野鴉椿二年生盆栽苗為試驗材料,2020年5月上旬進行換盆,培養(yǎng)土為園土、泥炭、蛭石按3 ∶ 1 ∶ 1比例混合。栽培容器高、口徑、底徑分別為 17.5、16.0、12.7 cm的1加侖盆,每盆裝土約 3 L。

試驗所用黃腐酸鉀由山東綠隴生物科技有限公司生產,其黃腐酸含量≥50%,氯化鉀含量≥12%,pH值為8～10。

試驗苗所施用的大量元素水溶性肥料由上海水通化工有限公司生產,總氮含量為20%,水溶性磷含量為10%,水溶性鉀含量為20%,鐵、錳、鋅、硼含量均為0.05%。

供試土壤基本理化性質如表1所示。

表1 供試土壤基本理化性質

1.3 試驗設計

按照黃腐酸鉀不同的稀釋倍數(shù),設置4個處理,并以澆施清水為對照(CK),詳見表2。每個處理5盆,重復3次。施用方法為試驗苗換盆半個月后,于5月開始施用,每月澆施1次,共6次;此外,每2次澆施之間追施2 500倍液(0.1 g)大量元素水溶性肥料1次,共澆施5次。于11月試驗結束,進行試驗指標測定。

表2 各處理黃腐酸鉀稀釋倍數(shù)及施用量

1.4 試驗指標及測定方法

1.4.1 苗木生長指標的測定 苗高:采用鋼卷尺測定,數(shù)值精確到0.01 cm。于試驗前后各測定1次,其差值即為苗高增量。地徑:采用游標卡尺測定,數(shù)值精確到0.01 mm,于試驗前后各測定1次,其差值即為地徑增量。苗木各部位生物量:采用烘干稱質量法測定。將各處理的苗木根、莖、葉分離,105 ℃ 殺青后,80 ℃烘干至恒質量,記錄各部分的干質量,數(shù)值精確到0.01 g。并采用下列公式計算苗木根冠比和質量指數(shù)。

根冠比=根干質量/地上部干質量;

(1)

質量指數(shù)(QI)=苗木總干質量/(苗高/地徑)+(莖干質量/根干質量)

(2)

1.4.2 苗木葉片葉綠素熒光參數(shù)測定 葉片葉綠素熒光參數(shù):利用PAM-2500葉綠素熒光儀進行測定[14]。測定時間為2020年9月26—27日(天氣晴朗)的08:00—12:00,每個處理選擇苗木3株,選取頂芽下第3、4張復葉中間的小葉進行測定。測定前,葉片經過20 min暗適應后,測定暗適應下葉片的葉綠素初始熒光、最大熒光、PSⅡ 實際量子產量、光化學淬滅系數(shù)、非光化學淬滅系數(shù),并計算出可變熒光和 PSⅡ 最大量子產量。

1.4.3 苗木葉片抗性生理指標的測定 過氧化氫酶、超氧化物歧化酶活性采用蘇州科銘生物技術有限公司試劑盒進行測定,測定方法參考說明書;丙二醛含量采用硫代巴比妥酸顯色法測定;可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250染色法測定;可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2019進行試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計,Origin 2021進行圖表制作,SPSS 22.0進行多重比較和皮爾遜相關性分析,利用模糊數(shù)學中的隸屬函數(shù)法對不同處理圓齒野鴉椿苗木的抗逆性進行綜合評價。

2 結果與分析

2.1 不同處理對圓齒野鴉椿苗木生長的影響

2.1.1 對苗高增量的影響 由圖1可知,苗高增量以Ⅱ處理(3 000倍液黃腐酸鉀)最大,達18.58 cm;除Ⅲ處理(2 000倍液黃腐酸鉀)與CK處理相比差異不顯著外,其他處理苗高增量均顯著高于CK處理;但處理Ⅰ～Ⅳ之間差異不顯著。說明施用一定稀釋倍數(shù)的黃腐酸鉀可以促進圓齒野鴉椿苗高生長,從經濟角度考慮則以3 000～4 000倍液效果最佳。地徑增量以Ⅱ處理(3 000倍液黃腐酸鉀)最大,達 2.43 mm,顯著高于CK、Ⅰ、Ⅳ處理,與Ⅲ處理差異不顯著;其他處理地徑增量與CK處理相比,差異均不顯著。說明施用一定稀釋倍數(shù)的黃腐酸鉀可促進圓齒野鴉椿地徑生長,并且以3 000倍液效果最佳。

2.1.2 對生物量及苗木質量指數(shù)的影響 由表3可知,苗木根干質量、葉干質量、總干質量及苗木質量指數(shù)均以Ⅱ處理(3 000倍液黃腐酸鉀)最大,分別為13.98、13.10、38.93 g及3.89;其中,苗木根干質量和總干質量Ⅱ處理除顯著高于Ⅰ處理外,與其他各處理差異不顯著;苗木質量指數(shù)除與Ⅳ處理(1 000 倍液黃腐酸鉀)差異不顯著外,顯著高于其他各處理。說明施用3 000倍液黃腐酸鉀可顯著提高圓齒野鴉椿的苗木質量。

表3 不同處理圓齒野鴉椿生物量及苗木質量指數(shù)的比較

2.2 不同處理對圓齒野鴉椿葉片葉綠素熒光參數(shù)與抗性生理生化指標的影響

2.2.1 對葉片葉綠素熒光參數(shù)的影響 由表4可知,不同處理之間葉片PSⅡ最大光化學效率差異不顯著。PSⅡ的實際光化學效率及光化學猝滅系數(shù)均以Ⅰ處理(4 000倍液黃腐酸鉀)最高,與CK、Ⅳ處理的差異達到顯著水平,與Ⅱ、Ⅲ處理之間差異不顯著。非光化學猝滅系數(shù)以Ⅲ處理(2 000倍液黃腐酸鉀)最低,顯著低于其他各處理。非光化學猝滅系數(shù)以CK處理最高,顯著高于其他各處理。

表4 不同處理圓齒野鴉椿葉片葉綠素熒光參數(shù)的比較

2.2.2 對葉片過氧化氫酶和超氧化物歧化酶活性的影響 由圖2可知,葉片過氧化氫酶活性以Ⅲ處理(2 000倍液黃腐酸鉀)最高,達189.90 U/g,顯著高于其他處理;以CK處理最低,顯著低于其他各處理。葉片超氧化物歧化酶活性不同處理之間差異不顯著。

2.2.3 對葉片可溶性糖及可溶性蛋白含量的影響 由圖3可知,葉片可溶性糖含量以Ⅰ處理(4 000倍液黃腐酸鉀)最高,達6.74%,顯著高于CK、Ⅳ處理,與Ⅱ、Ⅲ處理之間差異不顯著;CK處理除顯著低于Ⅰ處理(4 000倍液黃腐酸鉀)外,與其他各處理差異不顯著。說明施用 4 000 倍液黃腐酸鉀可顯著提高圓齒野鴉椿葉片的可溶性糖含量。葉片可溶性蛋白含量以Ⅱ處理(3 000倍液黃腐酸鉀)最高,為8.18 mg/g,顯著高于其他各處理;CK處理除與Ⅰ處理差異不顯著外,與其他處理之間均達顯著水平。

2.2.4 對葉片丙二醛含量的影響 由圖4可知,不同處理之間,圓齒野鴉椿葉片的丙二醛含量差異不顯著。

2.4 各指標間的相關性分析

由表5可知,苗木總干質量與苗木質量指數(shù)呈極顯著正相關(相關系數(shù)為0.786);苗木地徑與可溶性蛋白含量呈極顯著正相關(相關系數(shù)為0.721);PSⅡ實際光化學效率與光化學猝滅系數(shù)、可溶性糖含量呈極顯著正相關(相關系數(shù)分別為0.947、0.724),與非光化學猝滅系數(shù)呈極顯著負相關(相關系數(shù)為-0.824);非光化學猝滅系數(shù)與光化學猝滅系數(shù)、過氧化氫酶活性呈極顯著負相關(相關系數(shù)分別為-0.788、-0.790);光化學猝滅系數(shù)與可溶性糖含量呈極顯著正相關(相關系數(shù)為0.744);過氧化氫酶活性與可溶性蛋白含量呈顯著正相關(相關系數(shù)為0.528)。

表5 苗木各指標間的相關性

2.5 各處理圓齒野鴉椿二年生苗木抗逆性的綜合評價

使用單一指標對苗木抗逆性進行評價較為片面,很難反映其客觀結果,需通過多個指標進行綜合分析與判斷。本試驗采用隸屬函數(shù)法對各處理圓齒野鴉椿二年生盆栽苗的10個有代表性的指標進行綜合評價,10個代表性指標具體是可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、丙二醛含量、過氧化氫酶活性、超氧化物歧化酶活性、PSⅡ最大量子產量、PSⅡ實際量子產量、光化學淬滅系數(shù)、非光化學淬滅系數(shù)、苗木質量指數(shù)。

隸屬函數(shù)值計算公式如下:

U=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(3)

U反=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(4)

式中:Xmin為各指標測定值中的最小值;Xmax為各指標測定值中的最大值;X為各處理該指標的平均值;U為各處理該指標的隸屬函數(shù)值。

與抗逆性呈正相關的指標(可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、過氧化氫酶活性、超氧化物歧化酶活性、PSⅡ最大量子產量、PSⅡ實際量子產量、光化學淬滅系數(shù)、苗木質量指數(shù)),使用公式(3)計算;與抗逆性呈負相關的指標(非光化學淬滅系數(shù)、丙二醛含量),使用公式(4)計算。累加求均值進行排名,數(shù)值越大,抗逆性越強。

由表6可知,二年生圓齒野鴉椿苗木各處理的抗逆性由強到弱依次為Ⅱ處理(3 000倍液黃腐酸鉀)>Ⅰ處理(4 000倍液黃腐酸鉀)>Ⅲ處理(2 000 倍液黃腐酸鉀)>Ⅳ處理(1 000倍液黃腐酸鉀)>CK處理(清水)。即在本試驗中,各處理圓齒野鴉椿苗木的抗逆性以澆施3 000倍液黃腐酸鉀最強。

表6 不同處理圓齒野鴉椿隸屬函數(shù)抗逆性綜合評價

3 討論

3.1 黃腐酸鉀對圓齒野鴉椿苗木生長的影響

不同作物的最佳肥料施用量存在差異[15]。本試驗中,圓齒野鴉椿二年生苗的苗高增量、地徑增量以及苗木質量指數(shù)均以澆施3 000倍液的黃腐酸鉀最大,且均顯著高于對照。說明3 000倍液的黃腐酸鉀能夠促進圓齒野鴉椿苗木生長,提高苗木質量。

研究表明,土壤在施用黃腐酸鉀后,土壤內的水鹽分布及結構等特征都能得到改良,土壤保肥供肥能力提升,植物的生長質量提高[16-18]。黃腐酸鉀對金釵石斛(Dendrobiumnobile)的生長及品質優(yōu)化作用明顯,且效果優(yōu)于杜高活力藻、海島素2種有機肥[19]。澆施黃腐酸鉀后,茄子(Solanummelongena)幼苗的株高、地徑均有顯著提高[20]。水稻(Oryzasativa)施用黃腐酸鉀也能夠對其生長起到一定的積極作用[21]。上述研究結果均與本試驗結果基本一致。

3.2 黃腐酸鉀對圓齒野鴉椿葉片葉綠素熒光參數(shù)的影響

葉綠素熒光分析技術是光合作用的靈敏探針,通過葉綠素熒光分析技術可以很好地了解植物的光合生理狀況以及植物對光能的吸收、傳遞、分配情況,是闡明植物光合機理的重要手段[22]。PSⅡ最大光化學效率反映的是植物PSⅡ反應中心內稟光能的轉換效率,在非脅迫狀態(tài)下該參數(shù)幾乎不會發(fā)生變化。PSⅡ實際光化學效率是植物在光合作用中傳遞電子的速率,其值越高表示植物光能轉化效率越高。光化學猝滅系數(shù)越大,代表植物的PSⅡ電子活性越強[23]。非光化學猝滅系數(shù)越大,代表植物在光合作用過程中以熱能形式耗散掉的光能越多,說明植物對光能的利用率下降,這是一種植物用于防止光合系統(tǒng)受損的自我保護機制[24]。

本試驗表明,澆施黃腐酸鉀對圓齒野鴉椿苗木PSⅡ最大光化學效率無顯著影響。但澆施適宜濃度的黃腐酸鉀,可顯著提高苗木葉片的PSⅡ實際光化學效率和光化學猝滅系數(shù),并顯著降低苗木葉片的非光化學猝滅系數(shù)。說明澆施黃腐酸鉀可以顯著提高圓齒野鴉椿的光能轉化效率及光合系統(tǒng)中的電子傳遞速率,顯著減少圓齒野鴉椿在光合過程中以熱能形式耗散掉的光能,從而提高圓齒野鴉椿的光合能力,并以此增強植物的抗逆性,這與馮世鑫等的研究結果[25]一致。

3.3 黃腐酸鉀對圓齒野鴉椿抗性生理生化指標的影響

本試驗中,以澆施2 000倍液黃腐酸鉀溶液的圓齒野鴉椿二年生苗木葉片的過氧化氫酶活性最強,顯著高于對照;但不同處理之間葉片的超氧化物歧化酶活性差異不顯著。龐強強等通過對小白菜噴施黃腐酸來探究有機肥對作物細胞內活性氧的影響,發(fā)現(xiàn)適宜濃度的黃腐酸可提高抗氧化酶活性,并通過PCR得出其相關基因表達量顯著上升[26]。對烤煙不同品種的幼苗、萌發(fā)后的大豆進行黃腐酸鉀噴施試驗,結果同樣證實黃腐酸鉀可提高植物細胞抗氧化酶活性[27-28]。

細胞中滲透調節(jié)物質的積累對維持細胞膜內外滲透平衡至關重要,植物可通過可溶性蛋白、可溶性糖、游離氨基酸、脯氨酸等物質來調節(jié)細胞滲透勢,抵抗逆境傷害[29]。因此可溶性蛋白、可溶性糖含量能夠在一定程度上反映植物的抗逆性。在本試驗中,圓齒野鴉椿二年生苗澆施3 000倍液的黃腐酸鉀溶液,其葉片可溶性蛋白含量最高;澆施 4 000 倍液黃腐酸鉀溶液,其葉片可溶性糖含量最高;而黃腐酸鉀稀釋倍數(shù)過低(1 000倍液),葉片可溶性糖含量下降,降低植物細胞對脅迫環(huán)境的適應能力,這與陳璐等試驗結果[30]一致。軒華強等將黃腐酸作為底肥探究其對黃瓜生長的影響,發(fā)現(xiàn)黃腐酸與普通有機肥按3 ∶ 2配施,可大大提升黃瓜品質,可溶性糖、可溶性蛋白含量相比單施普通有機肥分別提高96.62%、302.41%[31]。裴瑞杰等研究表明,黃腐酸可促進小麥可溶性糖的積累,其作用遠大于其他水溶肥,可增強小麥抗逆性[32]。

本試驗中,黃腐酸鉀不同稀釋倍數(shù)處理的葉片丙二醛含量與對照相比,差異不顯著。朱云林等發(fā)現(xiàn),高溫低濕環(huán)境下,對小麥施用1 g/L黃腐酸鉀可顯著降低其丙二醛含量,減輕不良環(huán)境對小麥產生的影響[33]。黨祝慶等研究表明,黃腐酸鉀配施處理的桃幼樹根系中丙二醛含量明顯降低,說明黃腐酸鉀對于延緩細胞衰老、增強抗氧化性有積極影響[34]。上述試驗結果均表明,黃腐酸鉀對抑制細胞膜脂過氧化過程有積極作用,可減少細胞膜損傷。

4 結論

圓齒野鴉椿二年生苗以澆施3 000倍液黃腐酸鉀對促進苗木生長,提高苗木質量及其抗逆性的效果最佳。