氨基酸硒叶面肥对甜瓜生长发育和光合特性的影响

2022-05-12刘志刚任红松胡西单买买提阿木提库尔班郭红梅王瑞华李海峰胡国智

新疆农业科学 2022年4期

刘志刚，任红松，胡西单·买买提，阿木提·库尔班，郭红梅，王瑞华，李海峰，胡国智

(1.新疆农业科学院吐鲁番农业科学研究所,新疆吐鲁番 838000 ; 2.新疆农业科学院哈密瓜研究中心，乌鲁木齐 830091)

0 引言

【研究意义】甜瓜(CucumicmeloL)属葫芦科(Cucurbitaceae)甜瓜属一年生蔓性草本植物[1]，是一种色、香、味俱佳的水果[2]。甜瓜生长周期较短，种植效益相对较高，在国内外市场上都有很好的竞争优势，近几年新疆甜瓜种植面积稳中有升[3]。甜瓜在结瓜期由于营养生长与生殖生长不平衡，造成根系浅、病害发生及水分和养分供应不足等而发生植株早衰，坐瓜节位叶片尤其容易发生，而坐瓜节位叶片是甜瓜生育后期最重要的功能叶[4]。叶片早衰引起的光合效率降低，植株生长发育停滞，很大程度上限制了作物产量潜能的发挥，研究延缓甜瓜开花坐果后叶片衰老的调控措施具有重要意义。【前人研究进展】硒处理可以明显改善叶片光合能力[5-8]，延缓叶片的衰老[8-11]，增加树体营养[12]，提高树体抗性[13-14]，得出硒具有增加创伤组织的再生能力、抗氧化、延缓细胞衰老和提高抗逆性等功能。氨基酸硒肥近几年在葡萄[15]、榛子[16]、桃[17]、苹果[18]、梨[19]、草莓[20]、枣[21]等作物的应用效果显示，对改善叶片质量，延缓叶片衰老，对促进作物生长发育和光合能力的提高有较好的效果。【本研究切入点】关于在氨基酸硒叶面肥对甜瓜生长发育和光合特性等方面的研究鲜见报道。需研究氨基酸硒肥对秋季露地甜瓜主蔓长、茎粗、叶面积等生长发育和光合特性指标的影响，得出最佳氨基酸硒肥喷施浓度和频次。【拟解决的关键问题】以秋季露地甜瓜为研究对象，研究氨基酸硒肥对甜瓜生长发育和光合特性的影响，分析氨基酸硒肥对延缓甜瓜叶片衰老的调节作用，预防和延缓甜瓜结瓜期植株早衰发生，培育扎根深、叶片绿、茎蔓粗、节间短、产量高的瓜秧，为提高秋季露地甜瓜早衰防控能力和产量潜能提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

田间试验于2018和2019年6至10月在新疆吐鲁番市恰特喀拉乡甜瓜种植基地 (N42°52' 17.892″，E89°26'08.580″，海拔-24 m) 进行，试验地土壤耕层为砂壤土，肥力中等，土壤养分含量中有机质10.440 g/kg，总盐3.3 g/kg，全氮0.703 g/kg，速效氮81.0 mg/kg，速效磷44.4 mg/kg，速效钾315 mg/kg，pH值7.78。

供试材料为当地露地主栽厚皮甜瓜品种西州密17号，市售，由新疆葡萄瓜果技术开发服务公司生产；叶面肥为“硒施宝牌”氨基酸硒叶面肥，由中国农业科学院果树研究所研发。

春季第一茬瓜种植前基肥施入2 000 kg/667m2充分腐熟羊粪，复合肥40 kg，秋季第二茬露地甜瓜种植前基肥施入商品有机肥100 kg/667m2，复合肥20 kg/667m2，播种后适时浇水追肥，病虫害、水肥管理整个生长发育过程均为常规管理。植株采用双蔓整枝，爬蔓栽培，每株留单瓜。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

田间试验采用单因素随机区组试验设计，试验共设4个处理，每个处理3次重复，每个重复种植30株，并将每个处理分为2个区即“观测区”和“采样区”，用于光合特性检测和生理指标检测采样。株行距为0.45 m×2.8 m，双行“V”字形栽培，每株甜瓜对坐瓜节位及上下各5节位叶片(分别用上、中、下表示)标记挂牌，每处理从初花期(8月2日)当天开始至成熟期(9月20日)结束，每个生育期早上09:00～10:00喷施清水及不同浓度(1 500倍液、2 000倍液、2 500倍液)的氨基酸硒叶面肥，依次用A15、A20、A25表示，喷施等量清水为对照，用CK表示。氨基酸硒肥和清水在初花期(8月2日)开始喷施，除成熟期外每个生育期喷施一次，共喷施5次。叶面肥喷至全株叶面都有均匀大小液珠但不下滴为止，且喷施各浓度溶液均未对甜瓜雌花授粉产生影响。表1

1.2.2 测定指标

甜瓜植株的主蔓长、茎粗、节间长和叶面积的测定，测定时间从甜瓜生长的初花期T1(8月 2日)当日第1次喷施开始，依次在盛花期T2(8月9日)、结果期T3(8月17日)、果实膨大期T4(8月26日)、网纹期T5(9月8日)和成熟期T6(9月20日)6个时期各测定1次。主蔓长的测定：使用卷尺测量甜瓜植株第一节点到生长点的之间高度，即为主蔓长(cm)；茎粗的测定：使用数显游标卡尺(精度为0.001 cm)测定甜瓜植株主蔓紧挨子叶下部的茎部直径，即为茎粗(cm)；节间长：使用卷尺测量甜瓜植株结瓜节位的长度，即为节间长(cm)；叶面积：使用卷尺测量甜瓜植株结瓜节位叶片的长度和宽度，计算叶面积采用叶长×最大叶宽× 0.66[22](cm2)。

叶绿素含量、光合气体交换参数均于厚皮甜瓜结果期T3(8月17日)、网纹期T5(9月8日)、成熟期T6(9月20日)检测当天(晴天)09:00～11:00测定叶片各项光合指标。分别取甜瓜植株坐瓜节位及上下各5节位的叶片为材料，每个处理测试5片叶，取平均值。光合气体交换参数的测定采用美国Li-6400便携式光合系统测定仪(北京康高特科技有限公司生产)，测定厚皮甜瓜植株完全展开叶的净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)。表1

1.3 数据处理

利用Exce12007软件制作图表，两年观测的数据取平均数，用DPS14.5软件进行数据单因素方差分析，数据显著性差异运用Dun-can's新复极差法进行多重比较分析，不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。

表1 试验处理Table 1 Treatments of experiment

2 结果与分析

2.1 不同浓度氨基酸硒肥对甜瓜主蔓长的影响

研究表明，叶面喷施不同浓度氨基酸硒肥，随着甜瓜主蔓的生长，主蔓在整个生长过程中呈现“快-特快-快”的“S”曲线变化趋势。喷施氨基酸硒肥后，初花期(T1)到盛花期(T2)各处理主蔓生长速度与对照处理相比均较慢生长，而从盛花期(T2)开始到果实膨大期(T4)各处理主蔓生长为迅速生长期，结果期(T3)开始随氨基酸硒肥浓度的增大主蔓生长速度有一定的减缓，主蔓生长速度和长度排序为对照(CK)>A25>A20>A15，处理A25和处理A20与对照处理(CK)呈显著差异(P>0.05)；主蔓长在果实膨大期(T4)至成熟期(T6)为缓慢生长期，在果实膨大期(T4)到网纹期(T5)，主蔓生长各处理生长速度缓慢，在网纹期(T5)时各处理主蔓长与对照处理相比差异不显著(P>0.05)，在网纹期(T5)后处理A15和处理A20与对照处理相比生长速度有一定增加，主蔓生长速度和长度排序为A15>A20>对照(CK)>A25，各处理与对照处理(CK)相比呈显著差异(P>0.05)。图1

图1 不同浓度氨基酸硒肥下甜瓜主蔓长变化Fig.1 Effects of different concentrations of amino acid selenium fertilizer on main vine length of Muskmelon

2.2 不同浓度氨基酸硒肥对甜瓜主蔓茎粗的影响

研究表明，主蔓茎粗在整个生长过程中呈现“快-慢-快”的变化趋势。各处理茎粗从初花期(T1)到盛花期(T2)茎粗生长为迅速生长期，而从盛花期(T2)开始到果实膨大期(T4)各处理茎粗生长速度有所下降，结果期(T3)到果实膨大期(T4)，随氨基酸硒肥浓度的增大茎粗生长速度逐渐降低，果实膨大期(T4)时茎粗排序为A20>A15>A25>对照(CK)，只有处理A20与对照处理(CK)呈显著差异(P>0.05)；茎粗在果实膨大期(T4)至成熟期(T6)为稳步增长生长期，在果实膨大期(T4)到网纹期(T5)，茎粗生长速度随着氨基酸硒肥浓度的降低而逐渐增加，各处理茎粗与对照处理相比差异显著(P>0.05)，在网纹期(T5)到成熟期(T6)处理A15和处理A25茎粗生长速度迅速增加，成熟期(T6)茎粗排序为A25>A20>A15>对照(CK)，各处理与对照处理(CK)相比呈显著差异(P>0.05)。图2

图2 不同浓度氨基酸硒肥下甜瓜主蔓茎粗变化Fig.2 Effects of different concentrations of amino acid selenium fertilizer on stem diameter of main stem of Mnskmelon

2.3 不同浓度氨基酸硒肥对甜瓜主蔓节间长的影响

研究表明，节间长在整个生长过程中呈现“快-慢-慢”的“S”曲线变化趋势。各处理节间长从初花期(T1)到盛花期(T2)为迅速生长期，而从盛花期(T2)开始到果实膨大期(T4)各处理节间生长速度均有大幅下降，相比对照处理各处理节间生长速度都变得缓慢，在一定范围内波动，果实膨大期(T4)时节间长排序为A20>A15>A25>对照(CK)，处理A20、A15与对照处理(CK)呈显著差异(P>0.05)；节间长在果实膨大期(T4)至成熟期(T6)为稳定增长生长期，在果实膨大期(T4)到网纹期(T5)，节间生长速度随着氨基酸硒肥浓度的增加而逐渐增加，网纹期(T5)除处理A25的其他处理节间长与对照处理相比差异显著(P>0.05)，在网纹期(T5)到成熟期(T6)各处理节间生长速度与对照除相比均有所下降，成熟期(T6)节间长排序为A15>A20>A25>对照(CK)，除处理A25的其他处理与对照处理(CK)相比呈显著差异(P>0.05)。图3

2.4 不同浓度氨基酸硒肥对甜瓜结果节位叶片面积的影响

研究表明，喷施不同浓度氨基酸硒肥，甜瓜叶面积生长进程主要分为3个阶段：第一阶段为初花期(T1)至结果期(T3)甜瓜叶面积迅速生长阶段；第二阶段为结果期(T3)至网纹期(T5)甜瓜叶面积缓慢生长阶段；第三阶段为网纹期(T5)至成熟期(T6)甜瓜叶面积稳定生长阶段。在初花期(T1)至盛花期(T2)的迅速生长阶段，各处理与对照处理间差异较小；在盛花期(T2)至结果期(T3)的迅速生长阶段，不同浓度氨基酸硒肥处理的叶片叶面积迅速增大，与对照处理的差异也逐渐拉大；到结果期(T3)至网纹期(T5)的减缓生长阶段，各处理叶片叶面积增长相比前期逐渐减缓，叶片叶面积大小变化已基本不大，此阶段A15、A20、A25各处理与对照处理叶片叶面积相比差异逐渐显著；在网纹期(T5)至成熟期(T6)过程中，对照处理与A25处理表现为叶片叶面积稳定生长，但A20和A15处理表现为叶片叶面积迅速生长，在成熟期(T6)时叶面积达到最大值，分别为235.84和229.97 cm2，分别比对照处理增加36.27%和32.88%，与对照均呈显著差异(P>0.05)。图4

图4 不同浓度氨基酸硒肥下甜瓜结果节位叶片面积变化Fig.4 Effects of different concentrations of amino acid selenium fertilizer on leafareaof fruitingnode in Muskmelon

2.5 不同浓度氨基酸硒肥对甜瓜不同生育期叶片净光合速率的影响

研究表明，在结果期(T3)、网纹期(T5)、成熟期(T6)3个时期不同节位叶片的Pn虽然都有逐渐降低的趋势，相比对照处理，各处理都不同程度的起到延缓Pn下降的作用。其中在结果期(T3)、网纹期(T5)、成熟期(T6)3个时期A25处理，结瓜节位叶片Pn均最高，分别为23.68、19.22和12.89 μmol/m2·s，比对照处理分别高26.29%、53.51%和301.56%，与对照处理相比差异显著(P>0.05)；随着叶片的逐渐衰老和气温的逐渐降低，在网纹期(T5)、成熟期(T6)各节位叶片Pn有所下降，下部叶片相对其他节位叶片Pn下降较快，对照处理分别下降了50.00%和76.06%，相比对照处理，不同浓度氨基酸硒肥对叶片Pn的下降都有明显的延缓作用，结瓜节位叶片A25处理效果较好，上部、下部节位叶片A20、A25处理效果较好，均与对照处理相比呈显著差异(P>0.05)。结果期(T3)上、下部节位叶也保持较高的Pn，但各处理间差异显著(P>0.05)，结瓜节位以下叶片随节位降低Pn迅速下降，下部老叶生理功能显著衰退。图5

图5 不同浓度氨基酸硒肥下甜瓜不同生育期净光合速率变化Fig.5 Effect of amino acid selenium on net photosyntheticrate of muskmelon at different growth stages

2.6 不同浓度氨基酸硒肥对甜瓜结果期叶片蒸腾速率的影响

研究表明，同节位叶片随喷施氨基酸硒肥浓度的不断下降，蒸腾速率(Tr)先升高后降低。其中上部节位叶片在A25处理时效果较好，各处理蒸腾速率(Tr)均显著高于对照，结果期(T3)、网纹期(T5)和成熟期(T6)分别为6.42、3.44和3.36 mmol/(m2·s)，分别相当于对照处理的1.57、1.68和1.82倍，差异显著(P>0.05)；结瓜节位叶片蒸腾速率(Tr)在结果期(T3)、成熟期(T6)各处理间差异不显著，网纹期(T5)在A25处理时效果较好，与对照处理呈显著差异(P>0.05)；下部节位叶片随着氨基酸硒肥浓度的降低，蒸腾速率(Tr)先升高后降低，但在结果期(T3)、成熟期(T6)A20处理达到了最高值，分别为5.32和2.42 mmol/(m2·s)，网纹期(T5)A25处理达到最高值，为3.62 mmol/(m2·s)，比对照处理的1.25倍，与对照处理相比差异显著(P>0.05)。图6

图6 不同浓度氨基酸硒肥下甜瓜不同生育期蒸腾速率变化Fig.6 Effect of amino acid selenium on transpirationrate of muskmelon at different growth stages

2.7 不同浓度氨基酸硒肥对甜瓜结果期叶片气孔导度的影响

研究表明，结瓜节位叶片各生育期随喷施氨基酸硒肥浓度的降低，均表现为气孔导度先增加后降低的趋势；上、下部节位叶片在结果期(T3)气孔导度随喷施浓度的降低表现为先减小后增大的趋势；网纹期(T5)和成熟期(T6)各节位叶片气孔导度均在A25处理达到最高值，其中在网纹期(T5)各节位气孔导度均在A25处理效果最为显著，上、中、下节位叶片气孔导度分别为0.52、0.45和0.46 mol/(m2·s)，分别是对照处理的1.68、4.09和2.19倍，与对照相比呈显著差异(P>0.05)。图7

图7 不同浓度氨基酸硒肥下甜瓜不同生育期气孔导度变化Fig.7 Effect of amino acid selenium on stomatal conduction of muskmelon at different growth stages

2.8 不同浓度氨基酸硒肥对甜瓜结果期叶片胞间CO2浓度的影响

研究表明，结果期(T3)各节位叶片胞间CO2浓度随喷施氨基酸硒肥浓度的降低，均未表现出明显的变化规律；成熟期(T3)上部、中部叶片胞间CO2浓度随着喷施氨基酸硒肥浓度的降低表现为逐渐降低的趋势，均在A15处理时表现为最大值，分别为320.42和319.88 μmol/mol，分别是对照处理的3.99和2.02倍，与对照处理均呈显著差异(P>0.05)；网纹期(T5)和成熟期(T6)下部节位叶片胞间CO2浓度随喷施氨基酸硒肥浓度的降低表现为逐渐增大的趋势，均在A25处理达到最高值，分别为267.25和351.95 μmol/mol，分别是对照处理的1.12和2.66倍，与对照处理相比呈显著差异(P>0.05)。图8

图8 不同浓度氨基酸硒肥下甜瓜不同生育胞间CO2浓度变化Fig.8 Effect of amino acid selenium on intercellular CO2 concentration of muskmelon at different growth stages

3 讨论

植物茎粗的变化来源于自身生长和体内水势的变化[23]，叶面积的大小对作物生长、发育、抗病性、抗逆性及产量等的影响比较大[24]，节间长是易受到环境影响的性状[25]，甜瓜短节间品种有利于株型紧凑和提高产量品质[26]。然而，甜瓜主蔓长、茎粗、节间长、叶面积都是衡量生长发育的重要农艺性状，受品种类型、水肥管理和环境条件等因素的影响。研究得出，在相同水肥管理等条件下，相比喷施清水对照处理，其他各处理喷施不同浓度氨基酸硒叶面肥后，在结果期(T3)至膨大期(T4)对主蔓长、茎粗和叶面积的增长速度有一定的抑制作用，随着果实与种子的发育，此期硒元素急剧向果肉与种子输送和累积，这与张杨杨[27]的研究结论一致。

低浓度硒对植物生长有刺激作用[28]，不同作物耐受硒的程度不同，促进生长的最佳硒浓度及产生毒害的浓度不同。大豆株高在1次、2次喷施条件下，不同浓度处理均比对照增加，但在3次喷施条件下，株高下降，茎粗略有增加，且浓度越高株高越矮[29]，喷施600倍氨基酸硒叶面肥富硒梨叶面积显著高于对照处理[30]。研究得出，在甜瓜初花期喷施2 000～2 500倍处理浓度的氨基酸硒肥对甜瓜的生长发育较为适宜，对甜瓜茎粗、叶面积的增长都有较好的促进作用，节间长和主蔓长的增长保持在一定范围，而1 500倍的氨基酸硒肥有利于促进主蔓长和节间长的增加，这与张杨杨等[31]在厚皮甜瓜上的研究结论基本一致，只是喷施时间和喷施次数不同。

不同施硒方式和施硒浓度对银杏叶的净光合速率均高于对照，而超过此喷硒量，净光合速率迅速下降[32]。李亚敏等[33]研究得出施硒增强了猕猴桃植株叶净光合速率、蒸腾速率和气孔导度。研究得出，通过叶面喷施氨基酸硒肥，在2 000～2 500倍浓度范围内，可增大叶片的气孔导度，从而提高植株的净光合速率，最终达到提高叶片光合速率，有效的促进植株整体的生长发育和物质代谢。这与张欣等[34]在葡萄上的研究结果一致。