缺氮对叶用甘薯生长及生理的影响

何亮珍，蒋元利

（1. 道县农业委员会，湖南 道县 425300；2. 湖南生物机电职业技术学院，湖南 长沙 410128）

缺氮对叶用甘薯生长及生理的影响

何亮珍1，蒋元利2

（1. 道县农业委员会，湖南 道县 425300；2. 湖南生物机电职业技术学院，湖南 长沙 410128）

以叶用型甘薯品种台农 71 和莆薯 53 为试验材料，研究了在水培条件下正常供氮、缺氮以及缺氮后恢复供氮 3 种处理对不同叶用甘薯生长和生理代谢的影响。结果表明：缺氮条件下，2个品种的藤蔓生长量下降，根系生长增加，叶绿素含量、叶片净光合作用、气孔导度和蒸腾速率均显著下降，叶和根的硝酸还原酶活性下降，而谷氨酰胺酶活性上升，大多数的必需氨基酸和非必需氨基酸含量均显著下降，且台农71品种的变化程度大于莆薯 53 品种；缺氮后恢复供氮，相应的指标均呈恢复趋势，其中各指标在莆薯 53 品种中均恢复到正常供氮水平，表明 2个叶用型甘薯对氮素的敏感性不同，品种台农 71 对氮素的反应比品种莆薯 53 更敏感。

缺氮；叶用型甘薯；生长；氨基酸

随着人们生活水平的提高，优质、营养、无公害的食品越来越受到人们青睐。叶菜型甘薯由于口味好，营养价值高，具有健身、抗癌、延缓衰老等多种功能，作为新型的保健食品受到广泛的关注[1]；另外，由于其具有生长旺盛、栽培简单，产品容易达到有机食品标准等优点，近年来在国内外市场广受欢迎，已为越来越多的普通家庭所接受[2-4]。

缺氮往往导致植物光合器官与产品器官生长失调，从而使产量和品质下降。然而，随着种植面积的扩大，生产中肥料的不恰当施用，尤其是氮肥的过量施用不仅使投入成本提高，而且使环境负担增加。目前我国叶菜用甘薯的研究多集中在品种选育以及栽培技术方面[5-6]，对叶菜用甘薯尤其是施氮条件下光合特性和氨基酸生理代谢的研究报道还较少见。笔者在水培条件下研究氮素的施用对叶菜型甘薯光合特性及氨基酸含量的影响，以期为叶菜型甘薯的优质高产栽培和产业化发展提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为叶菜型甘薯品种台农 71 和莆薯 53，由徐州农业科学院提供。

1.2 试验设计

试验于 2015 年在道县营江大棚内进行。于 2015年 5 月 15 日剪取生长一致、长约 20 cm 且带 2 个节的薯藤，将其插植于采用蛭石作为基质，高 20 cm 和上、下直径分别为 18 和 12 cm 的塑料盆内，每盆插植3株。然后将塑料盆放置于装有霍格兰营养液的大塑料盆中培养。培养液中含 1.44 mmol/L 硝酸铵，0.3 mmol/L 磷酸二氢钠，0.5 mmol/L 硫酸钾，1.0 mmol/L氯化钙，1.6 mmol/L 硫酸镁，0.17 mmol/L 硅酸钠，0.06 μmol/L 钼酸铵，15 μmol/L 硼酸，8 μmol/L 氯化锰，0.12 μmol/L 硫酸铜，0.12 μmol/L 硫酸锌，29 μmol/L 氯化铁，pH 值 6.0[7]。在 30/25 °C（白天 /晚上），70%～80% 相对湿度和 800 μmol/m2·s 光照强度条件培养 10 d。

试验设置3个处理，既正常供氮、缺氮（培养液中不含硝酸铵）和缺氮后重新供氮（缺氮 10 d 再添加硝酸铵），设置 4 次重复。试验在缺氮处理 10 d 后重新供氮，重新供氮后 10 d 取样测定各项指标。

1.3 测定项目与方法

取从茎尖数倒数第3片叶进行光合作用、叶绿素素、酶活性和氨基酸含量的测定。光合作用采用 Licor 6400 光合仪测定 ；叶绿素和类胡萝卜素含量采用二甲基亚砜提取，用分光光度计测定；硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性采用分光光度计测定；氨基酸含量采用高效液相色谱-质谱法测定。

1.4 数据统计与分析

采用DPS和Excel软件进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 氮处理对蔓和根系 生长的影响

由表1可知，缺氮及缺氮后重新供氮对2个叶用甘薯品种的藤蔓和根系的生长具有显著影响。在缺氮条件下，2个品种的藤蔓生长量与对照相比均显著降低，其中台农71降低程度更大，但缺氮促进了根系的生长，从而提高了根/冠比。与缺氮相比，缺氮后重新供氮显著促进了2个叶用甘薯藤蔓的生长，但仍低于正常供氮处理；缺氮后重新供氮处理下根系长度显著高于正常供氮，但仍低于缺氮处理。

表1 氮处理对叶用甘薯蔓和根系生长的影响

2.2 氮处理对叶菜型甘薯叶绿素含量的影响

叶绿素是光合作用中能量转化的物质基础，其含量是衡量叶片衰老和光合功能的一个重要参数。由图1可知，缺氮后2个叶用型甘薯的叶绿含量显著降低，尤其是台农 71 ；缺氮后重新供氮，台农 71 和莆薯 53的叶绿素含量均比缺氮处理下显著升高，但台农71的叶绿素含量仍低于正常供氮，而莆薯53的叶绿素含量则与正常供氮处理无显著差异。

图1 氮处理对不同叶菜型甘薯品种叶绿素含量的影响

2.3 氮处理对叶菜型甘薯光合作用的影响

从表2可以看出，缺氮对2个叶用型甘薯的光合作用有显著影响。与正常供氮相比，缺氮处理下2个甘薯品种的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著降低，其中在台农71中下降更大；缺氮后恢复供氮，2个品种的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率与缺氮相比均有所升高，其中在莆薯53中跟正常供氮无显著差异，而在台农71中则仍显著低于正常供氮。

表2 氮处理对不同叶菜型甘薯品种光合特性的影响

2.4 氮处理对叶菜型甘薯氮代谢相关酶活性的影响

硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶在植物体内氮代谢中起着重要的作用，其活性的大小与氮素的代谢和利用密切相关。由表3可知，在缺氮处理下，2个叶用型甘薯的根和叶中的硝酸还原酶活性与正常供氮相比均显著下降，在台农71品种中，其根和叶的硝酸还原酶活性下降至正常供氮水平的 34% 和 27% ；而在莆薯 53品种中，其根和叶的硝酸还原酶活性仅下降至正常供氮水平的 74% 和 87% ；恢复供氮后，台农71 和莆薯 53 这 2 个品种的根和叶的硝酸还原酶活性与缺氮相比显著升高，其中莆薯53品种与正常供氮无显著差异，而台农71根和叶的硝酸还原酶活性仍显著低于正常供氮水平。在缺氮处理下，两个叶用型甘薯的根和叶中的谷氨酰胺合成酶活性与正常供氮相比均显著升高，在台农 71品种中，其根和叶的谷氨酰胺合成酶活性比正常供氮水平高 46% 和 60% ；而在莆薯53品种中，其叶的谷氨酰胺合成酶活性比正常供氮水平高了 48%，而根则无显著差异 ；恢复供氮后，莆薯53品种根和叶的谷氨酰胺合成酶活性与正常供氮相比无显著差异，而在台农 71品种中，则仍显著高于正常供氮水平。

表3 氮处理对不同叶菜型甘薯叶片硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性的影响

2.5 氮处理对叶菜型甘薯叶片氨基酸含量的影响

氮素是植物体内合成氨基酸和蛋白质的重要组成部分，而氨基酸的种类和含量又是食物营养成份和品质优劣的重要指标。由表4可以看出，在缺氮处理下，必需氨基酸中除蛋氨酸和苏氨酸外，非必需氨基酸除丙氨酸和酪氨酸外，其他的必需氨基酸如赖氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸等和非必需氨基酸如甘氨酸、组氨酸、丝氨酸等在2个叶用甘薯品种中与正常供氮相比均显著下降；恢复供氮后，检测到的所有必需氨基酸和非必需氨基酸含量与正常供氮处理相比在2个品种中均显著升高，且在莆薯53品种中与正常供氮处理相比无显著性差异，而在台农71品种中仍显著低于正常供氮水平。

表4 氮处理对不同叶菜型甘薯叶片氨基酸含量的影响 （mg/kg）

3 讨论与结论

叶用甘薯是保健型长寿蔬菜，在我国南方和北方均有食用叶用甘薯的习惯。但是，随着人们对叶用甘薯的青睐和需求量的增加，叶用甘薯在栽培过程肥料的施用量，尤其是氮肥增大，对生产绿色高产优质叶用甘薯提出挑战[2-5]。

氮素不仅是植物叶绿素的一个重要组成部分，而且对植物光合作用中光反应和暗反应的一系列酶的活性有重要影响[6,8-9]。研究结果表明，缺氮条件下，2个叶用甘薯的藤蔓生长量均显著下量，光合作用受到抑制，氮代谢相关酶的活性发生变化，与品质直接相关的氨基酸含量降低，表明氮素的叶用甘薯产量和品质的重要影响因子 ；而台农 71 和莆薯 53 这 2 个品种对缺氮后的反应不同，其中台农71反应更大，表明其对氮素更为敏感。因此，在生产中宜根据不同品种对氮素的利用和敏感性不同来采取合适的施肥量。在恢复供氮后，2个品种的生长和生理指标均不同程度的恢复，表明在生产中一旦缺肥，宜尽快补充，并且宜根据不同品种来确定施肥时间和施肥量。

总之，适量氮肥有利于叶菜型甘薯光合作用和生物产量的形成，而过量的氮肥出现负作用，甚至出现抑制现象。因此，叶菜型甘薯栽培管理宜根据不同品种对氮素的利用和敏感性来控制氮肥用量。

[1]傅玉凡，曾令江，杨春贤，等 . 叶菜型甘薯蔓尖黄酮类化合物含量在不同品种、部位和采收期的变化 [J]. 中国中药杂志，2010，（9）：1104-1107.

[2]欧行奇，任秀娟，周 岩 . 叶菜型甘薯茎尖的氨基酸含量及组成分析 [J]. 中国食品学报，2007，（4）：120-125.

[3]欧行奇，刘志坚，张勇跃 . 不同叶菜型甘薯品种的氨基酸含量及组成分析 [J]. 氨基酸和生物资源，2008，（2）：70-73.

[4]邱永祥，王 伟，蔡南通，等 . N 对叶菜型甘薯硝酸盐积累及品质的影响 [J]. 福建农业大学学报，2005，（2）：145-147.

[5]王 凤，王 洋，张 海，等 . 不同栽植方式对叶用甘薯品质及产量的影响试验 [J]. 农业科技通讯，2015，（11）：79-81.

[6]蔡南通，邱永祥，吴秋云，等 . 叶菜型甘薯栽培技术及施氮安全研究 [J]. 山西农业大学学报（自然科学版），2006，（1）：13-15.

[7]Lin X Y，Liu X X，Zhang Y P，et al. Short-term alteration of nitrogen supply prior to harvest affects quality in hydroponic-cultivated spinach（Spinacia oleracea）[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture，2014，94（5）：1020-1025.

[8]魏 猛，唐忠厚，陈晓光，等 . 不同氮素水平对叶菜型甘薯光合作用及生长特性的影响 [J]. 江苏农业学报，2014，（1）：87-91.

[9]任丽花，余 华，罗土炎，等 . 不同供氮水平对叶菜型甘薯生理指标及叶绿体结构的影响 [J]. 福建农业学报，2011，（3）：360-364.

（责任编辑：肖彦资）

Effects of Nitrogen Deficiency on the Growth and Physiology of Leaf-vegetable Sweet Potato

HE Liang-zhen1，JIANG Yuan-li2
（1. Dao County Agriculture Bureau, Yongzhou 425300, PRC; 2. Hunan Biological and Electromechanical Polytechnic, Changsha 410128, PRC）

Took the leaf-vegetable sweet potato Tainong 71 and Pushu 53 as experimental materials, the effects of normal nitrogen supply, nitrogen defi ciency and nitrogen recovery on the growth and physiological metabolism of different sweet potato under hydroponic conditions were studied. The results showed that under the condition of nitrogen defi ciency, 2 varieties of vine growth decreased, root growth increased, leaf chlorophyll content, net photosynthesis, stomatal conductance and transpiration rate decreased significantly, decreased the nitrate reductase activity in roots and leaves, and the transglutaminase activity increased, most of the non-essential amino acid and essential amino acid content decreased signifi cantly, and the change degree of Tainong 71 more than Pushu 53. After the recovery from nitrogen defi ciency, the corresponding index showed a recovery trend, the index in Pushu 53 varieties were restored to normal level. It was showed that the sensitivity of two leaf-vegetable sweet potatoes were different, Tainong 71 was more sensitive than variety Pushu 53 to nitrogen.

nitrogen defi ciency; leaf-vegetable sweet potato; growth; amino acid

S531

A

1006-060X（2017）03-0020-03

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.003.007

2017-01-03

湖南省教育厅科研项目（16C0948）

何亮珍（1974-），女，湖南道县人，农艺师，从事农产品质量安全检测工作。

蒋元利