不同氮素水平对大丽花形态指标及生理特性的影响

丁雪梅，苑兆和，冯立娟，王晓慧，甄红丽

(1.山东省果树研究所，山东 泰安 271000；2.山东农业大学林学院，山东 泰安 271018)

大丽花(Dahliapinnata)别名大理花，是菊科大丽花属的多年生球根草本花卉，是世界名花之一，色彩绚丽夺目，具有极高的观赏价值[1]。原产于墨西哥及危地马拉海拔1 500 m以上的高原上，目前在世界各地广泛栽培。

氮素是影响植物生长发育的重要因素之一，氮肥充足，植物生长旺盛，花朵增大；氮肥过量，植物开花延迟，茎徒长，对病虫害抵抗力减弱，而且往往发育不良，甚至出现严重毒害现象[2]。近年来，关于大丽花品种分类与栽培技术[3]、花芽分化[4]、干旱胁迫[5]和病虫害防治[6]等报道较多，但在施肥对大丽花生长发育影响方面的研究鲜有报道。Singh和Gupta[7]认为，不同氮磷钾配比对大丽花块根数量、大小及质量有显著影响。因此，施肥对大丽花生长发育的影响还需深入研究，且研究合理施用氮肥，对提高氮肥利用率和植物的产量、品质，保护生态环境非常重要，故本研究探讨了不同施氮量对大丽花形态和生理生化指标的影响，以期为大丽花的科学施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1试验设计 试验于2010年9-11月在山东省果树研究所观赏园艺室进行。供试材料为大丽花品种‘深玫红’扦插苗。4月下旬在山东省果树研究所苗圃扦插育苗，15 d生根后选取生长健壮、长势一致的扦插苗定植于上口径28 cm、高30 cm的塑料盆内，常规栽培管理[8]。本研究采用盆栽试验，每盆基质(土壤土、沙土按体积比9∶1配制)12 kg，共设4个处理，分别为施纯氮 0、0.15、0.30和0.45 g·kg-1(分别以N0、N1、N2和N3表示)，各处理磷、钾肥用量相同，按P2O5、K2O均为0.30 g·kg-1施用。每处理3次重复，每重复6盆，每盆1株。氮、磷、钾肥品种分别为尿素(含N 46.4%)、过磷酸钙(含P2O516%)、氯化钾(含K2O 54%)。植株现蕾时(9月18日)开始施肥，每15 d一次，共2次。肥料穴施(沿着盆沿挖穴7～10 cm深，将肥料撒入)入盆中。9月17日第1次采样，施肥后每7 d采一次样，每处理选新梢3～5节位的功能叶片，放入冰盒中，带回试验室进行生理生化指标的测定。

1.2测定指标及方法 叶绿素含量采用80%丙酮浸提法[9]测定；蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250比色法[10]测定；脯氨酸含量采用酸性水合茚酸酮法[10]测定；丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法[10]测定；硝酸还原酶(NR)采用离体法[11]测定；超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮蓝四唑(NBT)光还原法[11]测定；过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法[9]测定；过氧化氢酶(CAT)活性采用紫外分光光度法[9]测定。植株现蕾后用游标卡尺(精确度0.1 mm)测量茎粗(离地面2 cm处总茎粗)；用卷尺(精确度1 mm)测量叶面积(S=长×宽×2/3)；盛花期用直尺(精确度1 mm)测量花径并观察花期；用电子天平(感量0.01 g)称量块根质量。每处理测定均重复3次。

1.3数据处理 采用Excel软件处理数据，用SPSS 17.0统计软件对数据进行方差分析、多重比较和相关分析。

2 结果与分析

2.1施氮水平对‘深玫红’形态指标的影响 不同施氮水平对‘深玫红’生长发育影响显著，随施氮量的增加，茎粗、叶面积、花径、花期和块根质量逐渐增加，均高于不施氮处理(表1)。在N1处理条件下，除叶面积外，其他性状均与不施氮处理差异显著。N2处理条件下，茎粗、叶面积、花径和块根质量都显著增加(P<0.05)，较不施氮处理分别增加48.09%、34.03%、30.22%和40.38%，花期较不施氮处理延长4.4 d。N3处理下，较不施氮处理茎粗、叶面积、花径和块根质量分别增加40.74%、46.87%、23.74%和33.15%，花期延长3 d，差异显著;但较N2处理，除叶面积有所增加外，其他生长性状都有所降低。因此，N2处理是最适宜的施氮水平。

表1 不同施氮水平下大丽花形态指标

2.2施氮水平对‘深玫红’叶片叶绿素含量的影响 ‘深玫红’叶片中叶绿素含量随着处理时间的延长逐渐增加，随后逐渐降低(表2)。在N2处理条件下，叶片叶绿素含量增加量高于其他处理，处理后显著高于与不施氮处理(P<0.05)。不施氮处理叶绿素含量在整个处理期间一直处于较低水平，可能是营养不足的缘故。

2.3施氮水平对‘深玫红’叶片渗透调节物质含量和丙二醛含量的影响 与不施氮处理相比，施氮均可不同程度地提高‘深玫红’叶片的可溶性蛋白和脯氨酸含量，降低MDA积累量(表2)。随着处理时间的延长，叶片中可溶性蛋白和脯氨酸含量均呈先上升后下降的变化趋势，且随施氮量的增加而增加，各处理的可溶性蛋白和脯氨酸含量均显著大于不施氮处理。叶片中可溶性蛋白含量以N2处理最高，各处理间差异显著(P<0.05)。叶片中脯氨酸含量N2处理高于N1和不施氮处理，N3处理显著增加，即使在处理后期，N3仍比N1和N2显著增加，各处理与不施氮处理之间均呈显著差异。

2.4施氮水平对‘深玫红’叶片硝酸还原酶活性的影响 不同处理NR活性总体上呈先上升后下降的动态变化，在7 d时达到峰值，其中N2>N1>N3>N0，随后酶活性开始下降(表3)。施肥后各处理NR活性较不施氮处理显著提高(P<0.05)，在一定施肥范围内，随施氮量的增加，施肥效果增强。施肥前，各处理NR活性与不施氮处理差异不显著。施氮后各处理NR活性与不施氮处理差异显著，尤其是N2处理效果最显著。N2处理氮肥用量较高，NR活性相应也较高，且与不施氮处理差异显著，N3处理NR活性比N2处理低。说明氮施用量达到一定水平后，再增加氮肥量已不能显著提高‘深玫红’叶片NR活性，而过多的氮肥则会使叶片NR活性降低。

表2 不同施氮水平处理下大丽花叶片叶绿素、可溶性蛋白、脯氨酸和丙二醛含量

2.5不同施氮水平对‘深玫红’叶片SOD、POD和CAT活性的影响 随着施氮水平的提高，‘深玫红’叶片SOD、POD和CAT活性先上升后下降的变化趋势(表3)。随着处理时间的延长，‘深玫红’叶片SOD和CAT活性先上升后下降，而POD活性呈降→升→降的变化趋势。与不施氮处理相比，其他施氮水平均显著提高了SOD、POD和CAT活性(P<0.05)，以N2处理效果最佳。这说明适宜的氮肥可使大丽花叶片的抗氧化酶SOD、POD和CAT活性增强，但氮肥过量可能降低对SOD、POD和CAT活性的增加效果。

‘深玫红’叶片中SOD在N2处理下活性最大且与其他处理差异显著(P<0.05)，N0和N3处理差异不显著(P>0.05)。在各处理条件下，POD活性变化不稳定，但施氮后各处理与不施氮处理差异显著。CAT在N2处理下活性最大，与其他各处理差异显著，N1和N3处理条件下差异不显著。

2.6不同施氮水平下‘深玫红’叶片各生理生化指标的相关分析 不同施氮水平处理下，大丽花叶片各生理生化指标的相关分析结果表明(表4)，叶片叶绿素含量与可溶性蛋白含量、脯氨酸含量和NR活性均呈极显著正相关(P<0.01)。MDA含量与可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、NR活性和SOD活性均呈极显著负相关，与POD活性呈显著正相关。SOD和CAT与叶绿素含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量和NR活性呈极显著正相关。可溶性蛋白含量与脯氨酸含量和NR活性均呈极显著正相关。NR活性与脯氨酸含量呈极显著正相关。

表3 不同施氮水平处理下大丽花叶片NR、SOD、POD和CAT活性

表4 不同施氮水平下大丽花叶片各生理生化指标的相关

3 讨论

3.1不同施氮水平对大丽花植株生长性状的影响 茎粗和叶面积是反映植株长势强弱的重要指标。有研究表明，在相同的磷钾肥用量下，氮肥显著增大了植株茎粗，因而促进了细胞的伸长，且供应充足的氮肥能使植株长势强壮，保证植株在生长后期光合物质继续顺利运输到块根[2]。宋春凤[12]认为，氮有利于叶面积的扩大，这是因为氮是叶绿素的组分，叶绿素生产的光合产物为叶的生长代谢提供了足够的能量。本研究表明，各处理茎粗均与不施氮处理差异显著，且在N2处理条件下，大丽花茎粗显著增加，此时生长最为旺盛，说明不同施氮水平对茎粗影响显著，施氮量的增加促进了茎粗的增长，增强了植株的抗倒伏能力，有利于植株健壮。各处理对叶面积大小均有促进作用，以N3处理的促进作用最明显。表明随氮肥施用量的增加，各处理大丽花叶面积逐渐增大。不同氮用量下，花径不同程度的增加，花期也有所延长。有研究表明，随着氮用量的增加，块根质量也在增加[7]，本研究中，各处理大丽花块根质量也均比不施氮显著增加。N2处理大丽花叶片颜色浓绿，叶光亮度增加，植株着叶状况良好，从而提高了观赏价值。综合各项指标，以N2处理对大丽花性状影响为最优，说明适宜的氮用量能够促进营养物质积累，提高开花品质，这与董运斋和王四清[13]研究结果一致。

3.2不同施氮水平对大丽花叶片氮素代谢的影响 氮是叶绿素的组分，叶绿素生产的光合产物为叶的生长代谢提供了足够的能量，而且施用氮肥可以减缓叶绿素下降的速度，为后期植株生长提供光合产物。有研究表明，施氮过量，叶绿素含量会下降[14]。本研究中，随施氮量的增加，叶绿素含量也随之增加。7 d和28 d后各处理间差异显著，N2>N1>N3>N0。说明大丽花不同氮用量可显著提高叶绿素含量，且适宜的氮用量使叶绿素含量处理前期增加得快，后期衰减得慢，而不施氮肥或氮肥不足，叶片叶绿素含量在处理前期增加缓慢，后期衰减加快。其中以N2处理效果最好，不仅显著提高各阶段叶绿素含量，而且维持在较高水平，为后期较高的光合速率奠定基础。

硝酸还原酶是氮代谢过程中的第1个酶，也是硝酸盐同化过程中的限速酶，因而，其活性常被作为衡量植物体内氮素代谢的重要指标[15]。许多研究表明，硝酸还原酶活性能较好地反映植株的氮素营养状况[16-18]。本研究表明，大丽花施肥后硝酸还原酶活性较不施氮处理显著增加，且各处理间差异显著。随施氮量的增加，硝酸还原酶活性逐渐增强，这与李春喜等[19]、张淑艳等[20]的研究结果一致。N3处理条件下，酶活性较N2处理有所降低，这表明适度增大氮用量有利于大丽花氮代谢和氮吸收作用的加强，但施氮过量对氮代谢和氮素的吸收利用有抑制作用。相关分析表明，大丽花叶片硝酸还原酶活性与叶绿素含量呈极显著正相关，说明适宜的施氮量，增加了叶绿素含量，增强了植株的光合作用，进而提高了硝酸还原酶活性，促进了大丽花的氮素代谢。

3.3不同施氮水平对大丽花叶片渗透调节物质的影响 丙二醛是细胞膜脂过氧化作用的最终分解产物，能降低膜的稳定性，促进膜的渗漏，其含量可以反映植物遭受逆境伤害和衰老的程度[21]。因此丙二醛含量的增加是植物细胞受损的直接原因，植株体内丙二醛积累的越多说明组织的保护能力越弱，植株衰老的就越快。本研究结果显示，大丽花处理后期不施氮处理丙二醛含量增加迅速，而N1、N2和N3处理丙二醛含量相对降低，以N2处理叶片丙二醛含量最低。这说明氮肥缺乏或过量均会使叶片膜脂过氧化程度加剧，使大丽花较早地进入衰老状态；适量的氮营养对膜脂过氧化有一定的抑制作用，能够抵抗外界逆境，延缓衰老，这与廖德志等[22]的研究结果一致。

可溶性蛋白质与游离脯氨酸对细胞的渗透调节起重要作用，是最重要和有效的有机渗透调节物质。有研究表明[23]，植物在逆境或衰老过程中蛋白质的合成速度减缓，蛋白质的含量会有所下降。汤章城[24]认为脯氨酸作为重要的植物渗透调节物质在植物抗逆生理研究中日益受到重视。本研究中，不同处理可溶性蛋白含量总体上呈先上升后下降的变化趋势。大丽花叶片中可溶性蛋白含量随施氮量的增加而增加，但测定后期，高施氮量(N3)处理叶片中可溶性蛋白含量比N2处理有所下降，这表明适宜的氮用量提高了大丽花叶片可溶性蛋白含量，施氮过量则会降低可溶性蛋白含量，不利于植株的生长，这和王帅等[25]的研究结果相同。随施氮量的增加脯氨酸含量呈上升趋势，尤其是N3处理下显著增加，此时的氮肥用量已对大丽花产生逆境胁迫，使叶片内脯氨酸含量增加来稳定大分子的生物结构，降低细胞酸性，提供合成蛋白质的碳源和氮源，解除氨毒，提供代谢能源[26]。由相关性分析可知，丙二醛含量与可溶性蛋白和脯氨酸含量均呈极显著负相关，说明适宜的氮用量可显著增加可溶性蛋白和脯氨酸含量，降低丙二醛积累量。

3.4不同施氮水平对大丽花抗氧化作用的影响 超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶是植物体内的3种保护酶。超氧化物歧化酶能将活性氧(O2-)转化成O2与H2O2，而H2O2又能在过氧化氢酶、过氧化物酶等的作用下转化成H2O和O2，维持活性氧代谢的平衡，保护膜结构，在一定程度上缓解或抵御逆境胁迫[27-28]。本研究中，施用氮肥可显著提高超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性，且随施氮量的增加，抗氧化酶活性不同程度的增加。说明合理施肥可提高3种保护酶活性，增强大丽花对逆境的抵抗能力，延缓叶片衰老，延长叶片功能期，这与周录英等[29]在花生(Arachishypogaea)上的研究结果一致。

超氧化物歧化酶是植物处于逆境中最主要的一种抗氧化酶，是细胞内清除O2-系统中的重要酶，它对维持植物体内活性氧代谢的平衡和保护膜结构起着重要作用，能够提高植物组织的抗氧化能力[27]。本研究表明，在不同生长阶段，在N0处理条件下超氧化物歧化酶活性最低，N2处理条件下超氧化物歧化酶活性总体处于较高水平，但N3处理显著低于N2处理，甚至低于N1处理，这些结果说明适量的氮肥激增了大丽花细胞内超氧化物歧化酶活性，增强了细胞对活性氧的清除能力，N2处理的氮用量较为适中，最有利于大丽花超氧化物歧化酶活性的增强。

过氧化氢酶和过氧化物酶都是植物细胞内起清除H2O2作用的活性酶，它们参与清除H2O2的积累来维持细胞内H2O2的正常水平，其活性是H2O2转化的重要信号[30]。本研究中，过氧化氢酶活性先上升后下降，而过氧化物酶活性先降后升，这两者的增减趋势有可能反映了组织内H2O2浓度变化趋势。这与Halevy和Mayak[31]所得结果一致。由相关分析可知，不同氮素水平下，叶片的超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性与可溶性蛋白含量呈极显著正相关，与丙二醛呈显著负相关，尤其N2处理与其他处理差异显著。这说明合理施用氮肥(N2)可提高大丽花叶片保护酶活性，增加叶片可溶性蛋白含量，降低丙二醛积累量。

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