鐵源和生草種類(lèi)對(duì)獼猴桃植株缺鐵黃化矯治效果的影響

摘 要：以‘臍紅’獼猴桃組培苗為試材，采用盆栽法研究了重碳酸鹽誘發(fā)缺鐵條件下2種鐵源（Fe-EDTA和Fe-EDDHA）和5個(gè)草種（高丹草、紫羊茅、鼠茅草、黑麥草和毛苕子）對(duì)獼猴桃缺鐵黃化矯治效果的影響。結(jié)果表明，與對(duì)照相比，誘發(fā)缺鐵處理植株新葉全鐵含量下降，根中活性鐵含量升高且氫離子外排減弱，這可能與誘發(fā)缺鐵處理提高了根際基質(zhì)pH和電導(dǎo)率但降低了DTPA鐵含量有關(guān)。較之對(duì)照，EDTA鐵源的誘發(fā)缺鐵處理植株葉片SPAD值和Fv/Fm、根體積、莖中全鐵和新葉活性鐵分配率均下降；而EDDHA鐵源的誘發(fā)缺鐵植株莖全鐵含量則升高，有利于地上部積累更多的鐵來(lái)防止葉片缺鐵黃化。在以EDTA為鐵源的誘發(fā)缺鐵基礎(chǔ)上，播種高丹草和紫羊茅能夠提高葉片SPAD值，但會(huì)降低根際基質(zhì)pH和電導(dǎo)率。播種高丹草還提高了植株根和新葉活性鐵及根中全鐵含量、新葉活性鐵分配率，但降低了植株新葉數(shù)、新葉和莖干重、老葉活性鐵分配率；而播種紫羊茅則提高了葉片F(xiàn)v/Fm值和根中活性鐵含量。這些結(jié)果說(shuō)明，在重碳酸鹽誘發(fā)缺鐵條件下，施用Fe-EDDHA或播種高丹草和紫羊茅均可有效緩解獼猴桃植株缺鐵黃化，這為石灰性土壤上獼猴桃缺鐵綠色高效防控提供了科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：獼猴桃；生草；缺鐵；黃化矯治

中圖分類(lèi)號(hào)：S663.4" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" 文章編號(hào)：0488-5368（2024）11-0043-07

收稿日期：2024-01-30 修回日期：2024-02-20

基金項(xiàng)目：陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（編號(hào)2022NY-107）。

第一作者簡(jiǎn)介：牛友怡（1999-），女，碩士研究生，研究方向?yàn)楂J猴桃栽培管理。

通信作者：王南南。

Effects of Iron Sources and Grass Species on Correction of Iron Deficiency Chlorosis in Kiwifruit Plants

NIU Youyi， FENG Yaqing， LIU Zhande， WANG Nannan

（College of Horticulture， Northwest Aamp;F University， Yangling， Shaanxi 712100， China）

Abstract： A pot experiment was conducted to investigate the effects of two iron sources （Fe-EDTA and Fe-EDDHA） and five grass species （Sorghum × Sudan grass， Festuca rubra， Vulpia myuros， Lolium perenne， and Vicia villosa） on the correction of iron deficiency chlorosis in tissue-cultured ‘Qihong’ kiwifruit plants. The results showed that， compared with the control， bicarbonate-induced iron deficiency （Bic） treatments led to a decrease in total iron content in new leaves， an increase in active iron content in roots， and a reduction in hydrogen ion efflux in roots. These changes were likely related to an increase in the pH and electrical conductivity， and a decrease in DTPA-Fe concentration in the rhizosphere medium caused by the Bic treatments. Compared with the control， the Bic treatment with Fe-EDTA resulted in lower SPAD values， reduced Fv/Fm， smaller root volume， and lower total iron content in stems， as well as decreased allocation of active iron to new leaves. Conversely， the Bic treatment with Fe-EDDHA increased total iron content in stems， promoting the accumulation of iron in the above-ground parts， which helps prevent leaf iron deficiency chlorosis. Planting Sorghum × Sudan grass or Festuca rubra in the Bic treatment with Fe-EDTA increased SPAD values but reduced the pH and electrical conductivity in the rhizosphere medium. Additionally， planting Sorghum × Sudan grass in the Bic treatment with Fe-EDTA increased active iron content in roots and new leaves， total iron content in roots， and active iron allocation to new leaves， but reduced the number of new leaves， the dry weight of new leaves and stems， and active iron allocation to old leaves. Planting Festuca rubra in the Bic treatment with Fe-EDTA increased Fv/Fm and active iron content in roots. These findings suggest that under bicarbonate-induced iron deficiency， the application of Fe-EDDHA or the planting of Sorghum × Sudan grass or Festuca rubra can effectively alleviate iron deficiency chlorosis in kiwifruit plants， which provides a scientific basis for environmentally-friendly and efficient management of iron deficiency in kiwifruit orchards on calcareous soils.

Key words： Kiwifruit; Grass planting; Iron deficiency; Chlorosis correction.

果園生草是通過(guò)在果園行間或全園種植一年生或多年生草本植物進(jìn)行地表覆蓋的一種可持續(xù)土壤管理技術(shù)模式，已在蘋(píng)果、梨、柑橘、桃、獼猴桃等多種果樹(shù)栽培上推廣應(yīng)用[1]。在獼猴桃上，果園常見(jiàn)的生草種類(lèi)有黑麥草、毛苕子、白三葉、鴨茅和箭筈豌豆等[2～5]。獼猴桃果園生草能夠改良土壤理化性質(zhì)，增強(qiáng)微生物群落功能，改善果園小氣候，防止水肥流失，調(diào)優(yōu)果實(shí)品質(zhì)等[6～8]。

石灰性土壤上種植的果樹(shù)因土壤pH和重碳酸鹽含量偏高而易出現(xiàn)誘發(fā)缺鐵問(wèn)題[9]。我國(guó)獼猴桃有相當(dāng)大面積種植于石灰性土壤上，故誘發(fā)缺鐵是我國(guó)獼猴桃生產(chǎn)中最常見(jiàn)的非生物脅迫之一[10]。缺鐵會(huì)導(dǎo)致獼猴桃新葉黃化，影響果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)及果園壽命[11，12]。矯治獼猴桃缺鐵的主要手段包括施用鐵肥、選用抗性砧木、果園種植鐵高效草類(lèi)等[9，13]。然而，利用鐵肥矯治果樹(shù)缺鐵黃化有一些不足之處：無(wú)機(jī)鐵肥矯治效果差；螯合鐵肥雖然矯治效果較好，但存在價(jià)格貴且螯合劑不易降解等問(wèn)題[14，15]。其中，EDDHA鐵在石灰性土壤上矯治果樹(shù)缺鐵黃化的效果好于EDTA鐵[13，15]，但其效果好的潛在原因尚不明了。此外，目前尚缺乏獼猴桃耐缺鐵的專(zhuān)用砧木[16]。因此，篩選合適的生草種類(lèi)成為了矯治獼猴桃果園缺鐵黃化的綠色高效途徑之一?，F(xiàn)已明確，果園生草能夠矯治果樹(shù)缺鐵黃化[17～19]，但適于獼猴桃缺鐵黃化矯治的果園生草種類(lèi)尚不清楚。

故此，本研究以對(duì)缺鐵敏感的‘臍紅’獼猴桃組培苗為試材，以正常供鐵為對(duì)照，采用盆栽法比較了兩種鐵源（Fe-EDTA和Fe-EDDHA）和以EDTA為鐵源的誘發(fā)缺鐵處理下5個(gè)草種對(duì)獼猴桃缺鐵黃化的矯治效果，以期為生產(chǎn)上獼猴桃缺鐵黃化的綠色高效矯治提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與處理

本試驗(yàn)以對(duì)缺鐵敏感的‘臍紅’獼猴桃組培苗為試材[16]，共設(shè)8個(gè)處理：（1）CK：澆灌正常營(yíng)養(yǎng)液且不生草；（2）T1：澆灌含有0.50 g/L碳酸鈣和3.75 g/L碳酸氫鈉的營(yíng)養(yǎng)液，且不生草，鐵源為EDDHA鐵，模擬生產(chǎn)上對(duì)石灰性土壤誘發(fā)缺鐵矯治效果較好的鐵源處理；（3）T2：澆灌含有0.50 g/L碳酸鈣和3.75 g/L碳酸氫鈉的營(yíng)養(yǎng)液，且不生草，鐵源為EDTA鐵，模擬生產(chǎn)上對(duì)石灰性土壤誘發(fā)缺鐵矯治效果較差的鐵源處理；（4）T2G：在T2處理的基礎(chǔ)上播種高丹草；（5）T2Z：在T2處理的基礎(chǔ)上播種紫羊茅；（6）T2S：在T2處理的基礎(chǔ)上播種鼠茅草；（7）T2H：在T2處理的基礎(chǔ)上播種黑麥草；（8）T2M：在T2處理的基礎(chǔ)上播種毛苕子。

試驗(yàn)在西北農(nóng)林科技大學(xué)獼猴桃試驗(yàn)站溫室內(nèi)進(jìn)行，溫室內(nèi)為自然光照，環(huán)境溫度為15℃～33℃，濕度為50%～90%，晝夜光照時(shí)長(zhǎng)為11 h / 9 h。于2023年5月25日，將3～5葉齡的‘臍紅’組培苗移栽至黑色塑料育苗營(yíng)養(yǎng)缽中（15 cm×15 cm×13 cm），育苗缽內(nèi)裝有體積為1∶1的草炭和珍珠巖混合基質(zhì)，之后定期澆灌獼猴桃專(zhuān)用營(yíng)養(yǎng)液[16]。于2023年7月3日在5個(gè)生草處理植株附近的基質(zhì)表面撒播草種，每盆播種量30～50株。待草種出苗后，根據(jù)草種生物學(xué)特性間苗至10～20株。播種前將草種于黑暗條件下在水中浸泡24 h，挑選飽滿(mǎn)且露白的種子用于播種。所有草種均購(gòu)自楊陵農(nóng)楓種苗有限公司。于2023年7月18日開(kāi)始試驗(yàn)處理。處理之前標(biāo)記每棵植株的最新完全展開(kāi)葉。每處理21株。試驗(yàn)處理持續(xù)25 d。

1.2 株高、葉片數(shù)、葉片SPAD值和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定

在處理結(jié)束前1 d，用軟尺測(cè)量從植株基部到頂部長(zhǎng)度作為株高；統(tǒng)計(jì)標(biāo)記葉片以上的葉片個(gè)數(shù)作為新葉數(shù)；用便攜式SPAD-502Plus儀測(cè)定植株最新完全展開(kāi)葉的SPAD值；用便攜式熒光儀PAM-2500測(cè)定葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)。

1.3 植株干重、全鐵和活性鐵含量的測(cè)定及其分配率的計(jì)算

處理結(jié)束時(shí)，每重復(fù)隨機(jī)選擇5株植株將其分為根、莖、老葉（標(biāo)記葉及其以下葉片）和新葉（標(biāo)記葉以上葉片），其中3株植株清洗烘干后測(cè)定干重和全鐵含量，2株植株用鄰二氮菲浸提法測(cè)定活性鐵含量[16]。新葉全鐵分配率（%）=（新葉干重×新葉全鐵含量）/（新葉干重×新葉全鐵含量+老葉干重×老葉全鐵含量+莖干重×莖全鐵含量+根干重×根全鐵含量）[20]，其他組織和活性鐵分配率計(jì)算方法類(lèi)似。

1.4 根系體積、氫離子外排和三價(jià)鐵螯合物還原酶活性的測(cè)定

將用于干重測(cè)定的植株利用排水法測(cè)定根系體積。每重復(fù)隨機(jī)選擇2株植株，用酸堿滴定法測(cè)定根系氫離子外排，用比色法測(cè)定根系三價(jià)鐵螯合物還原酶活性（ferric chelate reductase， FCR， EC 1.16.1.7）[21]。

1.5 根際基質(zhì)pH、電導(dǎo)率和DTPA鐵含量的測(cè)定

根際基質(zhì)的收集采用抖根法[22]。將收集到的基質(zhì)自然風(fēng)干過(guò)篩。稱(chēng)15.0 g基質(zhì)于50 mL離心管，加30 mL蒸餾水并震蕩4 h后，用pH計(jì)和電導(dǎo)率儀分別測(cè)定基質(zhì)pH值和電導(dǎo)率；稱(chēng)2.5 g基質(zhì)于50 mL離心管，加25 mL蒸餾水并震蕩2 h，過(guò)濾后用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定基質(zhì)DTPA鐵含量[16]。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤的形式表示。其中，SPAD、株高和新葉數(shù)為21個(gè)重復(fù)，葉綠素?zé)晒鈪?shù)為6個(gè)重復(fù)，其余指標(biāo)為3個(gè)重復(fù)。用Excel2007進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算，用SPSS16.0軟件中的Duncan法進(jìn)行不同處理之間的多重比較（Plt;0.05），用Origin2022進(jìn)行柱狀圖的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 鐵源和生草種類(lèi)對(duì)缺鐵獼猴桃植株生長(zhǎng)表型的影響

與對(duì)照相比，當(dāng)以Fe-EDDHA為鐵源時(shí)，誘發(fā)缺鐵處理葉片SPAD值不受影響；但當(dāng)以Fe-EDTA為鐵源時(shí)，誘發(fā)缺鐵處理獼猴桃葉片SPAD值下降（圖1a）。生草種類(lèi)對(duì)以Fe-EDTA為鐵源的誘發(fā)缺鐵植株葉片SPAD有顯著影響（圖1a）。其中，高丹草和紫羊茅對(duì)葉片SPAD值有提升作用，毛苕子則降低了葉片SPAD值，鼠茅草和黑麥草對(duì)葉片SPAD值無(wú)影響。除黑麥草和毛苕子增加株高外，其他生草種類(lèi)對(duì)以Fe-EDTA為鐵源的誘發(fā)缺鐵植株株高無(wú)影響（圖1b）。此外，高丹草減少了以Fe-EDTA為鐵源的誘發(fā)缺鐵植株新葉數(shù)（圖1c）。這些結(jié)果說(shuō)明，F(xiàn)e-EDDHA與高丹草和紫羊茅均能夠有效緩解獼猴桃的重碳酸鹽誘發(fā)缺鐵問(wèn)題。

2.2 鐵源和生草種類(lèi)對(duì)缺鐵獼猴桃植株各部位干重的影響

除以Fe-EDDHA為鐵源的誘發(fā)缺鐵植株新葉干重升高外，誘發(fā)缺鐵處理對(duì)獼猴桃各部位干重均無(wú)影響（圖2a～d）。高丹草降低了Fe-EDTA為鐵源的誘發(fā)缺鐵植株新葉和莖干重，其他草種對(duì)植株各部位干重?zé)o影響（圖2a～d）。

2.3 鐵源和生草種類(lèi)對(duì)缺鐵獼猴桃植株各部位全鐵和活性鐵含量的影響

與對(duì)照相比，誘發(fā)缺鐵處理植株新葉全鐵含量下降，而老葉和根則趨勢(shì)相反（盡管統(tǒng)計(jì)上未達(dá)顯著水平），不受鐵源種類(lèi)的影響（圖3a、c和g）。有意思的是，莖全鐵含量在EDDHA鐵源的誘發(fā)缺鐵處理中升高，而在EDTA鐵源的誘發(fā)缺鐵處理中下降（盡管統(tǒng)計(jì)上未達(dá)顯著水平）（圖3e），說(shuō)明莖中全鐵水平不同很可能是引起鐵源效果差異的關(guān)鍵。誘發(fā)缺鐵對(duì)植株葉片活性鐵含量的影響與全鐵基本一致（圖3b和d）。然而，誘發(fā)缺鐵根中活性鐵顯著高于對(duì)照植株，而莖中則與對(duì)照無(wú)差異（圖3f和h），這說(shuō)明誘發(fā)缺鐵主要是通過(guò)引起根中活性鐵的累積造成植株缺鐵的。

與EDTA鐵源的誘發(fā)缺鐵相比，播種高丹草提高了獼猴桃植株根和新葉活性鐵及根中全鐵含量（圖3b、g和h）。此外，播種紫羊茅和毛苕子提高了根中活性鐵含量（圖3h）。

2.4 鐵源和生草種類(lèi)對(duì)缺鐵獼猴桃植株鐵分配率的影響

與對(duì)照相比，EDTA鐵源的誘發(fā)缺鐵處理莖中全鐵和新葉活性鐵分配率下降，老葉活性鐵分配率升高；EDDHA鐵源的誘發(fā)缺鐵處理各部位鐵分配率不受影響（圖4）。與EDTA鐵源的誘發(fā)缺鐵相比，播種高丹草和黑麥草新葉活性鐵分配率升高，而播種高丹草老葉活性鐵分配率減少（圖4）。

2.5 鐵源和生草種類(lèi)對(duì)缺鐵獼猴桃植株葉片葉綠素?zé)晒夂透佃F吸收能力的影響

與對(duì)照相比，EDTA鐵源的誘發(fā)缺鐵處理葉片光系統(tǒng)Ⅱ最大光合效率（Fv/Fm）下降，但EDDHA鐵源的誘發(fā)缺鐵處理葉片不受影響（圖5a）。與EDTA鐵源的誘發(fā)缺鐵相比，播種紫羊茅提高了葉片F(xiàn)v/Fm值（圖5a）。較之對(duì)照，EDTA鐵源的誘發(fā)缺鐵處理根體積下降；但生草對(duì)EDTA鐵源的誘發(fā)缺鐵處理根體積無(wú)影響（圖5b）。誘發(fā)缺鐵處理減弱了植株根系氫離子的外排，而在EDTA鐵源的誘發(fā)缺鐵基礎(chǔ)上播種高丹草、鼠茅草和毛苕子則進(jìn)一步抑制了氫離子的外排（圖5c）。誘發(fā)缺鐵和生草對(duì)獼猴桃根系FCR酶活性無(wú)顯著影響（圖5d）。

2.6 鐵源和生草種類(lèi)對(duì)缺鐵獼猴桃植株根際基質(zhì)理化性質(zhì)的影響

與對(duì)照相比，誘發(fā)缺鐵處理提高了植株根際基質(zhì)的pH和電導(dǎo)率，但降低了基質(zhì)DTPA鐵含量；其中EDDHA鐵源的誘發(fā)缺鐵處理根際基質(zhì)pH值升高更強(qiáng)但電導(dǎo)率升高更小（圖6a～c）。與EDTA鐵源的誘發(fā)缺鐵相比，播種紫羊茅和黑麥草能降低根際基質(zhì)pH值、電導(dǎo)率和DTPA鐵含量，播種高丹草和鼠茅草能降低基質(zhì)pH值和電導(dǎo)率，播種毛苕子能降低基質(zhì)電導(dǎo)率和DTPA鐵含量（圖6a～c）。

3 討論與結(jié)論

我國(guó)獼猴桃主產(chǎn)區(qū)有相當(dāng)大面積為石灰性土壤，故因重碳酸鹽含量偏高導(dǎo)致的誘發(fā)缺鐵問(wèn)題在獼猴桃栽培上非常普遍[10，11]。本研究表明，不受鐵源種類(lèi)的影響，誘發(fā)缺鐵處理導(dǎo)致獼猴桃植株新葉全鐵含量下降（圖3a），但根中活性鐵卻明顯累積（圖3b），這與Wang等[23]對(duì)水培獼猴桃的研究結(jié)果一致，說(shuō)明誘發(fā)缺鐵很可能通過(guò)以根中活性鐵累積的形式阻礙根系吸收的鐵向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)，從而引起地上部（尤其是新葉）缺鐵。本研究還表明，F(xiàn)e-EDDHA對(duì)誘發(fā)缺鐵處理的矯治效果好于Fe-EDTA（圖1a），這與前人的相關(guān)研究結(jié)果相吻合[13，15]。然而，關(guān)于Fe-EDDHA矯治石灰性土壤上果樹(shù)誘發(fā)缺鐵的原因尚不清楚。一般認(rèn)為，F(xiàn)e-EDDHA在微酸性至微堿性條件下鐵有效性較高，而Fe-EDTA僅在微酸性至中性條件下才能保持較高的鐵有效性[13，15]。本研究進(jìn)一步表明，以Fe-EDTA為鐵源的誘發(fā)缺鐵處理植株葉片SPAD值和Fv/Fm、根體積、莖中全鐵和新葉活性鐵分配率均下降（圖1a，圖4a和b，圖5a和b），但有意思的是，以Fe-EDDHA為鐵源的誘發(fā)缺鐵處理植株莖全鐵含量升高（圖3e），這說(shuō)明在重碳酸鹽誘發(fā)缺鐵條件下，獼猴桃植株根系能夠吸收更多的Fe-EDDHA，但因Fe-EDDHA與Fe-EDTA在影響植株鐵轉(zhuǎn)運(yùn)方面幾無(wú)差異，故Fe-EDDHA鐵源處理的植株莖中累積了大量鐵，使地上部莖和葉之間形成了鐵濃度梯度，從而防止了葉片缺鐵黃化的發(fā)生。

獼猴桃果園生草能夠改良土壤理化性質(zhì)，增強(qiáng)微生物群落功能，改善果園小氣候，防止水肥流失，調(diào)優(yōu)果實(shí)品質(zhì)等[6～8]。研究表明，禾本科草類(lèi)在提高土壤鐵有效性方面效果優(yōu)于其他草類(lèi)[17～19]，而豆科草類(lèi)則主要用于提高果園氮素利用效率。本研究表明，豆科草類(lèi)毛苕子對(duì)獼猴桃缺鐵黃化防治效果欠佳，但禾本科草類(lèi)高丹草和紫羊茅效果較好，禾本科草類(lèi)鼠茅草和黑麥草效果居中（圖1a），這可能是因?yàn)榉N植禾本科草類(lèi)均能降低根際基質(zhì)pH（圖6a）。禾本科草類(lèi)對(duì)獼猴桃缺鐵黃化矯治效果的差異可能主要是由于不同草類(lèi)根系分泌酸性物質(zhì)能力不同所致，另外可能還與不同草類(lèi)的生長(zhǎng)勢(shì)和生長(zhǎng)速度及生物量大小等有關(guān)。例如，鼠茅草和黑麥草在本試驗(yàn)期間易自然倒伏且生物量較小，影響了其對(duì)獼猴桃根際基質(zhì)的酸化效果和鐵的吸收效率。相反，相對(duì)本研究中其他草種，高丹草生長(zhǎng)極快，所以高丹草處理植株新葉數(shù)與新葉和莖干重降低（圖1c，圖2a和c）。本研究表明，長(zhǎng)勢(shì)中等的禾本科草類(lèi)紫羊茅對(duì)獼猴桃缺鐵黃化矯治效果較好（圖1a），這與Michel等[19]在藍(lán)莓上的研究結(jié)果相一致。王依等[24]和朱先波等[4]研究均表明，種植黑麥草可以降低獼猴桃果園的土壤pH，而秦秦等[2]則發(fā)現(xiàn)，種植黑麥草更有利于土壤有效鐵含量的提高。上述這些結(jié)果說(shuō)明，種植禾本科草類(lèi)（如紫羊茅、黑麥草）很可能是減輕獼猴桃缺鐵黃化的有效策略之一。

該試驗(yàn)表明，施用Fe-EDDHA或種植禾本科草類(lèi)（紫羊茅、高丹草）均可緩解重碳酸鹽誘發(fā)缺鐵下獼猴桃植株的缺鐵黃化問(wèn)題。

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