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叶面喷施磷酸二氢钾对菊花蕾期叶片生理生化指标的影响
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【林业工程师职称论文】摘要:为了探究根外补充磷钾肥对菊花蕾期生理生化指标的影响,以菊花(Chrysanthemum morifolium Ramat.)姹紫嫣红为材料,在定头后用1 000、2 000和4 000 mg/L的磷酸二氢钾(KH2PO4)进行全株叶面喷雾处理,测定菊花蕾期叶片生理生化指标的变化。结果表明,随着处理浓 摘要:为了探究根外补充磷钾肥对菊花蕾期生理生化指标的影响,以菊花(Chrysanthemum morifolium Ramat.)姹紫嫣红为材料,在定头后用1 000、2 000和4 000 mg/L的磷酸二氢钾(KH2PO4)进行全株叶面喷雾处理,测定菊花蕾期叶片生理生化指标的变化。结果表明,随着处理浓度的提高,KH2PO4对菊花蕾期叶片生理活动的促进作用先升高后降低,其中以2 000 mg/L处理的效果最佳。2 000 mg/L KH2PO4处理明显提升菊花蕾期叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、硝酸还原酶(NR)活力和降低超氧阴离子自由基(O2.-)产生速率,与对照相比,叶绿素(Chl)、可溶性糖和可溶性蛋白质含量在蕾期的后期极显著增加。当KH2PO4浓度高达4 000 mg/L时,其促进作用下降。 关键词:磷酸二氢钾(KH2PO4);菊花(Chrysanthemum morifolium Ramat.);蕾期;叶片;生理生化 中图分类号:S682.1+1;Q945.79 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2016)01-0124-04 DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.01.033 菊花(Chrysanthemum morifolium Ramat.)为菊科(Compositae)菊属(Chrysanthemum L.)多年生宿根花卉。其种下有极其丰富的变异品种,被誉为世界两大花卉育种奇观之一,具有很高的观赏和经济价值[1]。中国拥有丰富的菊花品种,是菊花的起源中心和菊属种质资源的分布中心。菊花是国际公认的四大切花之一,在许多国家的花卉生产中均是很重要的产业方向,在生产比例中名列前茅[2,3]。 磷酸二氢钾(KH2PO4)是一种常用的优质无氯磷钾复合肥,已广泛施用于各种粮食、经济作物及瓜果、蔬菜等,尤其适用于烟草、柑橘、茶叶等忌氯作物,是农业部指定推广发展的优良化肥品种[4]。KH2PO4既提供磷也提供钾,适用于各种土壤和作物[5,6]。根外追肥技术是利用植物叶片可以吸收养分的特点,人为向叶片喷施营养元素用以满足植物对养分需求的一种施肥技术,对改善植物营养状况和促进植物生长具有重要作用[7]。王文学等[8]的研究表明根外追肥能提升桑树的品质与产量;王兴军[9]报道根外追肥能提高新疆杨树叶片内叶绿素含量及保护酶活性。有关资料显示,国内外对菊花分类、鉴定、化学、临床、药理等方面的研究均有报道,但有关根外追肥对菊花影响的研究较少,而根外追施KH2PO4对菊花的影响国内尚未见相关报道。为此,采用不同浓度的KH2PO4水溶液处理营养生长时期的菊花,力求通过改善营养生长提高叶片的生理活动而使其对花器官的发育起调节与促进作用,进一步提高菊花的观赏价值,以期为菊花的优质栽培提供一定的依据。 1 材料与方法 1.1 选材及处理 菊花选用姹紫嫣红品种,菊花试验样品取自河南师范大学花卉园。 选取生长一致的菊花姹紫嫣红植株,从定头(即最后一次摘心)至花蕾出现,用1 000、2 000和4 000 mg/L的KH2PO4进行全株叶面喷雾处理,每3 d处理一次(18:00~19:00进行),共处理6次,以喷洒去离子水作为对照,各处理最终选取长势一致的菊花30株作为试验材料。 1.2 生理生化指标的测定 当菊花花蕾达到小米粒大小时(9月8日)对其叶片(从花蕾往下取第4、5节的叶片)进行生理生化指标的测定,每5 d测定1次,至花开为止,每个样品3次重复,测定结果取平均值。各指标的测定值均以鲜重计。叶绿素(Chl)含量的测定采用分光光度法[10];可溶性蛋白质含量的测定采用考马斯亮蓝G-250比色法;过氧化物酶(POD)活力的测定采用愈创木酚法;超氧化物歧化酶(SOD)活力的测定采用氮蓝四唑法[11];可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法;超氧阴离子自由基(O2.-)产生速率的测定采用羟氨氧化法[12];硝酸还原酶(NR)活力的测定采用磺胺比色法[13]。 1.3 数据分析 试验数据用SPSS 13.0软件进行统计分析。 2 结果与分析 2.1 KH2PO4对菊花姹紫嫣红蕾期叶片叶绿素含量的影响 由图1至图3可知,菊花姹紫嫣红蕾期叶片中Chla、Chlb以及总Chl含量前期变化不大,后期略有上升。KH2PO4各浓度处理总体上均能提高菊花蕾期叶片中Chl含量,其中以2 000 mg/L KH2PO4提高效果最为明显。在9月28日,与对照相比,2 000 mg/L处理菊花姹紫嫣红叶片中Chla、Chlb和总Chl含量分别提高了22.1%、18.7%和25.5%,4 000 mg/L处理菊花姹紫嫣红叶片中Chla和总Chl含量分别提高了18.5%和18.6%,与对照相比差异均达极显著水平。 2.2 KH2PO4对菊花姹紫嫣红蕾期叶片可溶性糖含量的影响 由图4可知,菊花姹紫嫣红蕾期叶片中可溶性糖含量随时间推移呈小幅上升趋势,在蕾期后期(即开花之前)上升速度加快。经不同浓度KH2PO4处理后,各处理菊花姹紫嫣红蕾期叶片的可溶性糖含量与对照相比有不同程度的增加,其中2 000 mg/L KH2PO4处理的效果最好。9月18日和9月23日,2 000 mg/L KH2PO4处理可溶性糖含量与对照相比分别提升了29.2%和26.8%,差异达显著水平。9月28日,2 000 mg/L和4 000 mg/L KH2PO4处理下菊花姹紫嫣红可溶性糖含量与对照相比分别提升了41.9%和37.4%,差异均达极显著水平。 2.3 KH2PO4对菊花姹紫嫣红蕾期叶片可溶性蛋白质含量的影响 由图5可知,菊花姹紫嫣红蕾期叶片中可溶性蛋白质含量从中期开始明显上升,不同浓度的KH2PO4处理总体上提高了菊花姹紫嫣红叶片中可溶性蛋白质的含量。经2 0 2.3 KH2PO4对菊花姹紫嫣红蕾期叶片可溶性蛋白质含量的影响 由图5可知,菊花姹紫嫣红蕾期叶片中可溶性蛋白质含量从中期开始明显上升,不同浓度的KH2PO4处理总体上提高了菊花姹紫嫣红叶片中可溶性蛋白质的含量。经2 000 mg/L KH2PO4处理后,菊花姹紫嫣红叶片中可溶性蛋白质的含量提高最明显。9月13日,与对照相比,2 000 mg/L KH2PO4处理菊花姹紫嫣红可溶性蛋白质含量提高23.4%,两者差异达显著水平;9月18日,1 000、2 000和4 000 mg/L KH2PO4处理的可溶性蛋白质含量分别比对照高23.9%、26.7%和18.5%,与对照相比差异均达极显著水平;9月23日,2 000 mg/L KH2PO4处理的可溶性蛋白质含量比对照高17.8%,两者差异达极显著水平,而1 000和4 000 mg/L KH2PO4处理的可溶性蛋白质含量分别比对照高10.4%和13.5%,两者差异达显著水平;9月28日,2 000 mg/L KH2PO4处理的可溶性蛋白质含量比对照高16.2%,两者差异达极显著水平。 2.4 KH2PO4对菊花姹紫嫣红蕾期叶片NR活力的影响 由图6可知,菊花姹紫嫣红叶片中NR活力在整个蕾期小幅度持续上升,中后期的上升程度较前期明显,该变化与可溶性蛋白质含量的变化趋势基本一致。经不同浓度的KH2PO4处理后,NR活力总体有不同程度的提高,其中2 000 mg/L KH2PO4处理的提高较明显。 2.5 KH2PO4对菊花姹紫嫣红蕾期叶片POD活力的影响 由图7可知,菊花姹紫嫣红蕾期叶片中POD的活力在前期(9月18日之前)上升较快,之后较为平稳。在不同浓度的KH2PO4处理中,2 000 mg/L KH2PO4处理的POD活力提升较明显。 2.6 KH2PO4对菊花姹紫嫣红蕾期叶片SOD活力的影响 由图8可知,菊花姹紫嫣红蕾期叶片中SOD活力随花蕾的发育呈现持续上升趋势。经不同浓度的KH2PO4处理后,菊花姹紫嫣红叶片SOD活力总体高于对照,其中2 000 mg/L KH2PO4处理的提高较大。 2.7 KH2PO4对菊花姹紫嫣红蕾期叶片O2.-产生速率的影响 据图9可知,菊花姹紫嫣红在整个花蕾期叶片中O2.-产生速率一直保持比较稳定的状态,直到开花临近时才有一定幅度的下降。不同浓度的KH2PO4处理均降低了菊花蕾期叶片中O2.-的产生速率,其中2 000 mg/L KH2PO4处理的最低。 3 小结与讨论 磷肥可促进氮素代谢,又是多种重要化合物如三磷酸腺苷等大分子物质的结构组分,在提高植物抗逆性方面也具有重要的作用[14,15]。钾与植物体内的许多代谢过程密切相关,如光合作用、呼吸作用和碳水化合物、脂肪、蛋白质的合成等[16,17]。故磷肥和钾肥是农作物不同生长发育阶段最常利用的根外追肥。 Chl在植物叶片中的含量通常是用来衡量叶片光合作用强弱的主要指标之一[18]。可溶性糖在细胞中既可作为植物主要的渗透调节剂,对原生质胶体状态的稳定有很重要的作用,又能作为生命活动的主要能量来源,并为细胞中其他有机溶质的合成提供碳架[19]。据谭家伟[20]报道,0.2%的KH2PO4溶液能促进盆栽金盏菊幼苗生长,增加其Chl含量,满足金盏菊生长对养分的长期需求。本研究结果显示,经不同浓度的KH2PO4处理后,菊花姹紫嫣红蕾期叶片中Chl和可溶性糖含量都有不同程度的提高,尤其是在蕾期后期(9月28日),2 000 mg/L KH2PO4处理与对照相比,两种物质的含量均达极显著差异,变化趋势相近。表明KH2PO4可能通过提高菊花叶片中叶绿素含量来促进叶片光合作用能力的提升,提高干物质的积累,保证其对生殖生长的代谢库——花器官营养物质的输送,为促进开花,延长花寿命奠定了重要的物质基础。 NR是植物氮素代谢的关键酶和限速酶,其活力的高低与植物对氮素的同化与利用和细胞中有机氮化合物的含量密切相关,同时也对植物的光合、呼吸及其他代谢活动产生重要影响[21]。因此,植物叶片内的蛋白质含量多少与植物体中硝酸还原酶含量的高低有直接的联系。在作物栽培上,硝酸还原酶的活力是作物营养的重要指标[22]。植物体内的可溶性蛋白质一般是参与各种代谢反应的酶类,其含量是一个重要的生理生化指标,植物花器官的形态建成是一个强烈代谢变化伴随形态变化的过程,对可溶性蛋白质的需求量很大[23]。本研究表明,菊花姹紫嫣红花蕾初期,叶片中可溶性蛋白质含量增加不明显,但随花蕾的发育其含量在中期快速上升并稳步增加,这与NR活力的变化趋势相呼应。经过KH2PO4处理后,菊花姹紫嫣红蕾期叶片NR活力上升,可溶性蛋白质含量增加,代谢活动提高,使叶片作为代谢源的能力加强,对花蕾发育有明显的促进作用。 植物体伴随代谢活动过程会产生并积累活性氧与自由基,这些活性氧与自由基能够破坏植物体内许多生物大分子物质。SOD和POD是活性氧与自由基伤害酶系统的两种重要的保护酶[24]。O2.-自由基是氧气转化产生的第一个自由基,该自由基自身具有毒性,并且在经过一系列反应之后还可以生成其他活性氧类的物质,导致生物体遭受到进一步的毒害作用[25]。本研究发现,不同浓度KH2PO4处理的菊花姹紫嫣红蕾期叶片的SOD和POD活力与对照相比均有提升,O2.-的产生速率都有不同程度的下降,表明KH2PO4对于清除自由基,阻止叶片衰老,保持和提升叶片细胞的正常生理活动有着积极的作用。 总之,以1 000、2 000和4 000 mg/L的KH2PO4对菊花姹紫嫣红从定头到花蕾出现期进行根外追施处理,菊花蕾期叶片中Chl和可溶性糖含量增加,二者变化趋势一致,其中以花蕾发育的中后期即开花前期增加尤其明显,为开花提供了重要的物质基础,有助于花器官形成;NR活力和可溶性蛋白质含量的增加以蕾期中期最为明显,二者动态变化基本一致,使得叶片代谢活动加强,有利于营养物质的筹备以及对花蕾的供应;主要抗氧化酶SOD和POD活力提升与O2.-的产生速率的下降也以蕾期的中后期较为明显,有利于清除叶片细胞活性氧类物质,保持和提升其生理活动。上述各浓度处理的效果均以2 000 mg/L KH2PO4处理的较佳。 参考文献: [1] 陈俊愉.中国花卉品种分类学[M].北京:中国林业出版社,2001. 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