喷施小分子有机物对小油菜生长发育和养分吸收的影响

于会丽， 林治安， 李燕婷， 袁 亮， 赵秉强

(中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业部植物营养与肥料重点实验室， 北京 100081)

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验地点在中国农业科学院德州实验站禹城试验基地，位于华北平原中东部，东经116°34′，北纬36°50′，属暖温带半湿润季风气候。

供试土壤取自中国农业科学院德州实验站禹城试验基地多年匀地试验耕层土壤，质地为轻壤，主要养分含量全氮0.65 g/kg、 速效磷(P2O5)16.29 mg/kg、 速效钾(K2O)90.15 mg/kg、 有机质9.43 g/kg、 pH 7.98。

供试作物为小油菜，品种京华一号。

供试小分子有机物为山梨醇(分析纯，分子量182.17)、 葡萄糖酸钠(分析纯，分子量218.14)、 甘氨酸(分析纯，分子量75.07)。

试验以盆栽方式进行，共设置13个处理。 喷施清水为对照(CK)，3种小分子有机物(山梨醇、 葡萄糖酸钠和甘氨酸)各采用4个喷施浓度(见表1)。每个处理重复4次，随机区组排列。

表1 试验因素和水平

试验播种前，将过2 mm筛风干土壤与肥料混匀，装入内径为24 cm、 高15 cm的塑料盆中，每盆装风干土3.25 kg。所用肥料为尿素(N 46.2%)、 磷酸二铵(18-46-0)、 硫酸钾(K2O 50%)，施肥量为每千克土施N 0.25 g、 P2O50.15 g、 K2O 0.15 g，其中，磷、 钾肥一次性施入，氮肥施入60%，其余40%在出苗后第35天追施。试验于2013年6月29号播种出苗后1周定苗，每盆保留长势一致的健壮苗4株。

按照试验设计，小油菜三叶期开始进行喷施处理，每次20 mL/盆，每隔7天喷施一次，共喷施4次。喷施时用塑料薄膜遮盖盆中土壤和相邻盆，避免喷施液进入土壤和喷到相邻盆中的小油菜苗。其他管理按当地常规措施和方式。2013年8月13日收获。

1.2 样品采集及测定

收获时迅速将新鲜植株样品带回实验室进行植株硝酸盐、 可溶性糖及可溶性蛋白等项目的测定分析。

株高 用直尺测量植株，从露出土壤根部至顶端的距离；

叶长 用直尺测量植株顶部倒数第3片展开叶叶尖至叶基距离；

叶宽 用直尺测量倒数第3片叶最宽部分距离；

小油菜叶面积=叶长×叶宽×0.75[17]。

1.3 数据处理与分析

试验数据采用Microsoft Excel 2003和SAS 8.0软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 小分子有机物对小油菜生长发育的影响

根据试验结果(表2)，叶面喷施小分子有机物能明显提高小油菜产量。与对照相比，山梨醇、 葡萄糖酸钠和甘氨酸不同浓度处理的小油菜干重平均增加了9.80%、 26.37%、 25.40%，增加率顺序为葡萄糖酸钠>甘氨酸>山梨醇。山梨醇在喷施浓度为30 mg/kg(T1)、 90 mg/kg(T2)、 150 mg/kg(T3)时对小油菜产量的影响不大，当喷施浓度为300 mg/kg(T4)时，小油菜产量较对照提高25.60%，差异达显著水平。葡萄糖酸钠在不同喷施浓度下对小油菜产量均有显著提高作用，与对照相比，增幅可达31.87%，但不同浓度间差异不显著。喷施甘氨酸，随着施用浓度的增加小油菜产量也随之增加，在喷施浓度为250 mg/kg(T3)时，小油菜产量增幅最大，较对照提高35.87%，但继续提高喷施浓度小油菜产量反而降低。可见，3种小分子有机物在适宜浓度下均能明显提高小油菜的产量(干重)。

由表2可以看出，小分子有机物能促进小油菜生长，提高小油菜叶面积和株高。与对照相比，喷施不同浓度的山梨醇、 葡萄糖酸钠和甘氨酸，小油菜叶面积平均分别增加了5.23%、 23.35%、 18.97%，株高平均分别增加了3.27%、 4.95%、 5.53%。其中，当施用山梨醇150 mg/kg(T3)时小油菜叶面积和株高达到最大，分别比对照增加9.58%、 7.31%，差异均达显著水平。喷施葡萄糖酸钠150 mg/kg(T1)处理时小油菜的叶面积最大，喷施1200 mg/kg(T4)小油菜株高最高，明显高于对照6.77%。喷施甘氨酸250 mg/kg小油菜叶面积和株高达到最大。由此可见，山梨醇、 葡萄糖酸钠及甘氨酸在适宜的施用浓度下均可提高小油菜的叶面积和株高，增加小油菜的产量。

表2 小分子有机物对小油菜生物量、 叶面积、 株高的影响

2.2 小分子有机物对小油菜品质的影响

喷施小分子有机物能显著降低小油菜硝态氮含量(图 1)。喷施不同浓度小分子有机物山梨醇、 葡萄糖酸钠及甘氨酸小油菜硝态氮含量平均分别降低了50.62%、 45.63%、 50.70%，差异显著。同一物质不同浓度处理间小油菜硝态氮含量差异不明显。可能由于小分子有机物质加强碳代谢为氮代谢提供能量和碳骨架，提高硝酸还原酶能力，从而促进了硝酸盐同化，降低硝酸盐含量[20]。

图1 小分子有机物对小油菜硝态氮、 可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响Fig.1 Effect of low molecular organic compounds on the soluable sugar and soluable protein contents of rape leaves

综上所述，本文所选用3种小分子有机物(葡萄糖酸钠、 山梨醇、 甘氨酸)在适宜的用量范围内可以促进小油菜生长、 提高小油菜品质。

2.3 小分子有机物对小油菜SPAD值的影响

从图2中可以看出，小油菜SPAD值随着小分子有机物喷施浓度的增加呈先增加后降低的趋势，但总体来说，喷施小分子有机物处理的小油菜SPAD值均高于对照。与对照相比，喷施不同浓度的山梨醇、 葡萄糖酸钠及甘氨酸的小油菜SPAD值平均分别增加了12.59%、 18.69%、 13.50%。甘氨酸在喷施浓度为120 mg/kg(T2)时小油菜SPAD值最高，较对照提高16.52%，差异显著；山梨醇、 葡萄糖酸钠分别在施用浓度为150 mg/kg(T3)、 600 mg/kg(T3)时小油菜SPAD值达到最高，分别比对照提高19.08%、 22.30%，差异显著；三种小分子有机物在T4处理下小油菜SPAD值较T3处理虽均表现为降低，但二者间差异不显著。

图2 小分子有机物对小油菜SPAD值的影响Fig. 2 Effect of low molecular organic compounds on SPAD values of rape leaves

2.4 小分子有机物对小油菜养分吸收的影响

喷施3种小分子有机物对小油菜氮、 磷、 钾吸收总量的影响(图3)。结果表明，喷施小分子有机物山梨醇、 葡萄糖酸钠和甘氨酸不同浓度处理的小油菜对氮素的吸收能力明显提高，与对照相比氮的吸收量平均提高17.23%、 25.23%、 19.96%。其中，随着山梨醇和葡萄糖酸钠施用量的增加小油菜氮素吸收量相应的增加，喷施浓度分别为300 mg/kg(T4)、 1200 mg/kg(T4)时小油菜氮素吸收量最高，较对照分别增加34.31%、 35.41%，差异显著，但不同浓度处理间对小油菜氮素吸收量影响不明显；喷施甘氨酸，随着施用浓度的增加小油菜氮素吸收量呈先增加后降低趋势，当喷施浓度为60 mg/kg(T1)时，小油菜氮素吸收量增幅最大，较对照提高29.65%，差异显著。

图3 小分子有机物对小油菜氮、 磷、 钾养分吸收的影响Fig. 3 The effets of low molecular organic compounds on N、 P、 K uptake of rape

2.5 小分子有机物喷施浓度与小油菜生物量、 养分吸收量及品质的相关性

表3 小分子有机物喷施浓度与小油菜生物量、 品质和养分吸收之间的相关性(r值)

3 讨论

施用小分子有机物不仅能够促进作物生长，而且可以提高作物品质，一方面是因为小分子有机物能为代谢提供能量，另一方面是因为小分子有机物还可同时为脂类、 蛋白质和核酸的合成提供碳骨架，如糖醇类小分子有机物通过光合作用和碳源代谢产生不同的糖信号参与调节、 激发植物生长发育[22-23]，氨基酸类则是酶和蛋白质的组成成分，可以为核苷酸、 叶绿素、 激素第二代谢产物合成提供原料(N)，提高一些酶的活性，调控植物体内生理生化过程，从而提高作物产量和品质[20,24]。Awad等[25]研究表明，施用氨基酸和腐殖酸可促进马铃薯生长发育，提高产量及品质；Mondal[26]等研究发现，喷施谷氨酸和脯氨酸不仅可以改善处于毒害状态下的草莓生长，还能提高果实产量，较对照提高50%；闫素芳和宋海星等[27-28]分别在小白菜和小麦上喷施蔗糖，可明显降低小白菜叶片硝酸盐含量，提高小麦幼苗可溶性糖含量。本研究与前人的研究结果相一致，喷施山梨醇、 甘氨酸和葡萄糖酸钠3种小分子有机物不仅促进小油菜生长，提高产量，还能改善品质(图1)，根据相关性分析(表3)，小分子有机物喷施浓度与小油菜产量和品质之间呈显著的二次曲线相关，可见，喷施适量的小分子有机物可促进小油菜生长、 改善品质。

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