全 文 ：铝对盆栽平邑甜茶生长及吸收·分配和利用15 N的影响
张大鹏1，姜远茂1* ，彭福田1，李 艳1，刘建材1，丁 宁1
(1．山东农业大学园艺科学与工程学院，山东农业大学作物生物学国家重点实验室，山东泰安 271018)
摘要 ［目的］为酸化果园土壤治理提供理论依据。［方法］以盆栽平邑甜茶为试材，采用15N同位素示踪技术研究铝对其生长及吸收、
分配和利用15N的影响。［结果］高浓度铝处理(1 000 mg /kg)显著抑制植株的生长与15N吸收、分配和利用，其株高、茎粗、地上部干重和
地下部干重分别为 21． 81 cm、0． 29 cm、1． 91 g、2． 94 g，分别为对照的 87． 87%、85． 29%、51． 76%、79． 24%。低浓度铝处理(250 、500 、750
mg /kg)与对照相比，均以地下部15N吸收征调能力(Ndff)最高，其次为地上部;高浓度铝处理则以地上部 Ndff最高，其次为地下部;不同
的铝浓度处理，植株对15N分配情况不一致，低浓度铝处理与对照相比，均为地上部高于地下部，在高浓度铝处理下，则为地下部高于地
上部;高浓度铝处理下，其15N吸收量和利用率分别为 0． 76 mg和 2． 4667%，分别为对照的 43． 75%和 52． 11%。［结论］在低浓度铝处理
下，平邑甜茶的生长及15N的吸收、分配、利用率的提高不会受到影响;高浓度铝胁迫则抑制平邑甜茶的生长及15N的吸收、分配和利用。
关键词 铝胁迫 ;盆栽平邑甜茶;生长;15N;吸收;分配;利用
中图分类号 S661． 1;S143． 6 文献标识码 A 文章编号 0517 －6611(2011)32 －19700 －03
Effect of Aluminum on Growth and Isotope 15N Absorption，Allocation and Utilization of Potted Malus hupenhensis
ZHANG Da-peng et al (College of Horticulture Science and Engineering，State Key Laboratory of Crop Biology，Shandong Agricultural Uni-
versity，Taian，Shandong 271018)
Abstract ［Objective］The theoretic reference for the treatment of acidic orchard soil was provided through the experiment． ［Method］ The
effect of the aluminum，which was traced with isotope 15N，on the Malus hupenhensis growth and the absorption，allocation and utilization of 15N
in the plant in potted experiment． ［Result］The results showed that the treatment of high aluminum stress could more significantly restrain plant
growth，and the absorption，allocation and utilization of 15N inside plant and the height of plant，diameter of stem ，dry weight of aerial and un-
derground part of the treatment were 21． 81 cm，0． 29 cm，1． 91 g and 2． 94 g，which were 87． 87%，85． 29%，51． 76% and79． 24% more than
those of CK，respectively． Under the treatment of low aluminum stress(250，500 or 750 mg /kg)，the content of 15N absorption and utilization ef-
ficiency(Ndff)in the tissue of underground part was higher than that in aboveground part，under the treatment of high aluminum stress，the con-
tent of Ndff in the tissue of aboveground part was higher than that in underground part，compared with that of CK，respectively． The treatments
of different aluminum stress resulted in the various allocation of 15N inside plant，under the treatment of low aluminum stress the content of 15N in
aerial part was higher than that in subterranean part and high aluminum stress the content of 15N in subterranean part was higher than that in aeri-
al part，compared with that of CK，respectively． Under the treatment of high aluminum stress，the amount of 15N absorption and utilization effi-
ciency was 0． 76 mg and 2． 4667%，which were 43． 75% and 52． 11% higher than those of CK． ［Conclusion］The treatment of low concentration
of aluminum did not affect the Malus hupenhensis growth and the absorption，allocation and utilization of 15N in the plant and the high level of a-
luminum stress would inhibit the Malus hupenhensis growth and the absorption，allocation and utilization of 15N in the plant．
Key words Aluminum stress;Malus hupenhensis in potted experiment;Growth;15N;Absorption;Utilization;Allocation
基金项目 现代苹果产业技术体系(MATS)。
作者简介 张大鹏(1986 － ) ，男，山东昌乐人，硕士研究生，研究方向:
苹果氮素营养，E-mail:lyzdp_1986@ 126． com。* 通讯作者，
教授，博士生导师，从事果树营养生理和土壤肥力研，E-
mail:ymjiang@ sdau． edu． cn。
收稿日期 2011-08-16
铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第 3 位，是地
壳中含量最丰富的金属元素［1］。自然条件下，铝通常以难溶
性的硅酸盐或氧化铝的形式存在，对植物没有毒害［2］。但近
年来由于农业化肥的大量使用和酸雨的影响，土壤酸度增
加，使难溶性铝转化成可溶性铝。研究发现，在 pH低于 5． 2
时，会对植物生长产生毒害［3 －4］。植物铝毒害的一个主要机
制就是严重影响植物吸收、运输养分，导致植物营养亏缺或
失衡［5］。目前，有关铝对植株生长及营养元素吸收影响的研
究已有不少报道，如江寰新等研究表明，低浓度铝处理可以
促进柑橘实生幼苗的生长［6］;而陈志澄等则报道，低浓度铝
处理对黄皮幼苗的生长没有促进作用［7］;肖祥希等发现，低
浓度铝可以促进龙眼幼苗植株对氮素的吸收［8］;而陈志澄等
则认为，低浓度铝处理并没有促进亚热带果树黄皮幼苗植株
对氮素的吸收［7］。
平邑甜茶是湖北海棠(Malus hupehensis Rehd．)中的一
个优良大叶类型，是目前苹果生产中广泛应用的砧木之一，
而铝对苹果及其砧木生长及15 N 吸收、分配和利用特性的研
究未见报道。为此，笔者利用15 N 同位素示踪技术研究铝对
平邑甜茶生长及15N吸收、分配和利用的影响，以期为酸化果
园土壤治理提供理论依据。
1 材料与方法
1． 1 材料 盆栽平邑甜茶。
1． 2 方法
1． 2． 1 试验设计。试验于 2010 年在山东农业大学园艺试
验站进行，供试土壤为壤土，理化性质:有机质含量为 10． 312
g /kg，速效磷含量为 30． 542 mg /kg，速效钾含量为 128． 896
mg /kg，碱解氮含量为 112． 327 mg /kg，土壤中有效铝含量为
40． 000 mg /kg，每盆装风干土 1． 8 kg。
于 2010年 3月 20日将平邑甜茶种子播入盆中，待植株
生长至三叶一心时选取长势一致、健壮、无病虫害的植株，每
盆留实生苗 3 株，于 2010 年 6 月 20 日向盆中加入稀释的
Al2(SO4)3·12H2O溶液 1L，共设 5 个铝浓度梯度处理:分别
为 0(对照)、250、500、750、1 000 mg /kg，稀释液 pH为 5． 2，同
时每盆施入 10． 25%的15N －尿素(上海化工研究院生产)0． 3
g和过磷酸钙 2 g、硫酸钾 1． 2 g。每个处理 10次重复。每隔
2d称重补充水分。
1． 2． 2 测定方法及计算公式。分别于 7 月 28 日、8 月 25
日、9月 8日测量植株的株高、茎粗，于 9月 20日进行破坏性
整株采样。整株解析为根、茎、叶 3 部分。样品按清水→洗
涤剂→清水→1%盐酸→3次去离子水顺序洗净后，105 ℃下
杀青 30 min，随后在 75 ℃下烘干至恒重，粉碎后过 0． 25 mm
责任编辑 张杨林 责任校对 李岩安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2011，39(32):19700 － 19702
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2011.32.228
筛，混匀后装袋备用。
将带回的土壤放在实验室内风干，然后用玛瑙研钵
(1mm筛)研磨过筛，用于不同项目的分析。取过 1 mm筛的
土样 10 g，加入 20 ml蒸馏水中搅拌静置 30 min后，用 PHS-
25型 pH计测定 pH;有机质测定采用重铬酸钾外加热法;碱
解氮采用蒸馏法测定;速效钾采用 1 mol /L醋酸铵浸提，火焰
光度计法测定。速效磷测定:取过 1 mm筛土样，用盐酸 －氟
化铵提取液浸提，振荡 30 min，用无磷干滤纸过滤，滤液用磷
钼蓝比色法在 752 型紫外分光光度计上于波长 660 nm 处
测定。
有效铝测定:用浓度 1 mol /L KCl浸提，提取液用原子吸
收光谱法测定。
样品全氮用凯氏定氮法［8］测定。15N丰度用 ZHT －03(北
京分析仪器厂)质谱计［7］测定。
Ndff指植株器官从肥料中吸收分配到的15N量对该器官
全氮量的贡献率，它反映了植株器官对肥料15 N 的吸收征调
能力［9］。计算公式:
Ndff =(植物样品中15 N 丰度 － 15 N 自然丰度)/(肥料
中15N丰度 － 15N自然丰度)×100% (1)
氮肥利用率 =［Ndff ×器官全氮量］/施肥量 ×100% (2)
1． 2． 3 数据处理。应用 DPS 7． 05 软件进行数据的统计分
析，采用单因素方差分析和差异性分析
2 结果与分析
2． 1 铝对平邑甜茶幼苗生长的影响 由表 1可知，低浓度铝
处理(250、500、750 mg /kg)与对照相比株高、茎粗、地上部干重
和地下部干重没有差异;高浓度铝处理(1 000 mg /kg)显著抑
制植株的生长，其株高、茎粗、地上部干重和地下部干重分别为
21． 81 cm、0． 29 cm、1． 91 g、2． 94 g，分别是对照株高、茎粗、地上
部干重、地下部干重的 87． 87%、85． 29%、51． 76%、79． 24%，表
明低浓度铝胁迫对平邑甜茶幼苗生长影响不显著，而高浓度铝
胁迫对平邑甜茶幼苗生长抑制显著。
表 1 不同铝处理下平邑甜茶株高、茎粗与干重
Table 1 Plant height，stem diameter and dry weight of Malus hupe-
hensis Rehd． under different Al concentrations treatments
铝浓度
Al con-
centration
mg /kg
株高
Plant height
cm
茎粗
Stem
diameter
cm
地上部干重
Aboveground
dry weight
g
地下部干重
Underground
dry weight
g
0 24． 82 aA 0． 34 aA 3． 69 aA 3． 71 aA
250 24． 62 aAB 0． 33 aAB 3． 66 aA 3． 71 aA
500 24． 35 aAB 0． 33 aAB 3． 65 aA 3． 70 aA
750 24． 28 aAB 0． 33 aAB 3． 69 aA 3． 69 aA
1000 21． 81 bB 0． 29 bB 1． 91 bB 2． 94 bB
注:同列后不同小写与大写字母分别表示在 0． 05 与 0． 01 水平存在差
异。
Note:Different lowercase and capital letters in the same columns represent
difference at 0． 05 and 0． 01 levels．
2． 2 铝对平邑甜茶15N吸收、分配和利用特性的影响
2． 2． 1 对平邑甜茶各器官 Ndff 的影响。由图 1 可知，低浓
度铝处理(250、500、750 mg /kg)与对照相比，均以根 Ndff 值
最高，其次为地上部各器官(茎、叶) ，高浓度铝处理(1 000
mg /kg)则以地上部各器官(茎、叶)Ndff 值最高，其次为根，
表明在低浓度铝处理(250、500、750 mg /kg)下植株各器官对
氮素征召能力更强，不影响植株根系的生长及分布，从而促
进了对15N的吸收;而高浓度铝处理(1 000 mg /kg)明显抑制
了根系的生长。
图 1 平邑甜茶不同器官在不同铝浓度处理下的 Ndff值
Fig． 1 Ndff value in different organs of Malus hupehensis Rehd．
under different Al concentrations treatments
2． 2． 2 对平邑甜茶地上部和地下部15 N分配率的影响。由
表 2 可知，不同的铝胁迫处理，植株对15 N分配情况不一致，
低浓度铝处理(250、500、750 mg /kg)与对照相比，均为地上
部高于地下部，高浓度铝处理(1000 mg /kg)则为地下部高于
地上部。可见，在铝胁迫浓度达到 1000 mg /kg时，明显抑制
了植株根系对氮素的分配，使植株根系吸收的15 N 大量地残
留到根系中，使得地上部低于地下部。差异性分析表明，高
浓度铝胁迫与对照及低浓度铝胁迫之间的差异显著。铝浓
度处理不同，植株地上部与地下部15 N 分配比值从 0． 75 到
1． 12不等。由此可知，高浓度铝胁迫处理明显抑制植株根系
对15N的分配，低浓度处理下并不影响15N向地上部的分配。
2． 2． 3 对平邑甜茶15N利用率的影响。由表 3可知，低浓度
铝处理(250、500、750 mg /kg)与对照相比15N吸收量和15 N肥
料利用率没有差异，高浓度铝处理(1 000 mg /kg)15 N吸收量
和15N肥料利用率分别为 0． 76mg和 2． 4667%，分别为对照的
表 2 不同铝浓度处理平邑甜茶地上部和地下部15N分配率
Table 2 15N allocation in the aboveground and underground part of
Malus hupehensis Rehd． under different Al concentrations
treatments
铝浓度
Al concen-
tration
mg /kg
地上部15N分配率
15N allocation
of abovegr-
ound part∥%
地下部15N分配率
15N allocation
of undergr-
ound part ∥%
地上部 /
地下部
Aboveground /
underground
0 51． 01 aA 48． 99 aA 1． 04
250 50． 23 aAB 49． 77 aAB 1． 01
500 52． 82 aAB 47． 18 aAB 1． 12
750 50． 29 aAB 49． 71 aAB 1． 01
1 000 42． 72 bB 57． 28 bB 0． 75
注:同列后不同小写与大写字母分别表示在 0． 05 与 0． 01 水平存在差
异。
Note:Different lowercase and capital letters in the same columns represent
difference at 0． 05 and 0． 01 levels．
表 3 不同铝胁迫处理下平邑甜茶15N利用率
Table 3 15N utilization rate of Malus hupehensis Rehd． under different
Al concentrations treatments
铝浓度
Al concentr-
ation∥mg /kg
15N吸收量
15N absor-
ption∥mg
15N肥料利用
15N utilization
rate∥%
0 1． 62 aA 4． 733 3 aA
250 1． 52 aA 4． 723 3 aA
500 1． 53 aA 4． 696 7 aA
750 1． 55 aA 4． 706 7 aA
1 000 0． 76 bB 2． 466 7 bB
注:同列后不同小写与大写字母分别表示在 0． 05 与 0． 01 水平存在
差异。
Note:Different lowercase and capital letters in the same columns represent
difference at 0． 05 and 0． 01 levels．
1079139 卷 32 期 张大鹏等 铝对盆栽平邑甜茶生长及吸收·分配和利用15N的影响
43． 75%和 52． 11%，表明低浓度铝胁迫对平邑甜茶吸收和利
用15N没有影响，而高浓度铝胁迫会抑制平邑甜茶对施入15 N
的吸收与利用，这与铝抑制平邑甜茶根系的生长，从而抑制
了根系对15N的吸收和利用有关。
3 结论与讨论
(1)该试验结果表明，在低浓度铝处理下，平邑甜茶的生
长及15N的吸收、分配、利用率的提高不会受到影响;高浓度
铝胁迫则抑制平邑甜茶的生长及15N的吸收、分配、利用。陈
志澄等通过对亚热带果树黄皮的研究结果也得出类似的结
论［7］。这可能是因为果树属于木本植物对铝毒害不够敏感
造成的。从数据分析结果可以得到 1000 mg /kg是该试验的
一个铝胁迫临界点，铝胁迫浓度在 250、500、750 mg /kg时，各
项指标差异不显著。可见，平邑甜茶植株对低浓度铝胁迫不
敏感，但是过高浓度铝胁迫处理不利于植株的生长与氮素吸
收、分配和利用，由于该试验铝胁迫定额设计局限，没有验证
到这一点，究竟铝胁迫浓度达到多大时开始抑制平邑甜茶的
生长与15N的吸收、分配和利用还有待进一步研究。
(2)在以往的试验中，前人主要在大豆［10 －11］、水稻［12］、
荞麦［13］、芥菜［14］等一些对铝胁迫敏感的作物上以及柑橘［6］、
龙眼［15］等南方果树上进行研究，得出的结论是低浓度铝胁
迫促进植株的生长及氮素的吸收、分配和利用，高浓度铝胁
迫抑制植株的生长及氮素的吸收、利用。而该试验在平邑甜
茶上进行的研究结论是平邑甜茶幼苗对低浓度铝胁迫不敏
感，只有铝胁迫浓度达到 1000 mg /kg时，平邑甜茶的生长及
对15N的吸收、分配和利用才会明显受到抑制。鉴于此，在果
园生产中，要结合果树的生长状况及肥料利用状况，适当地
调节肥料的投入量，避免土壤严重酸化，形成铝毒害，以达到
二者的平衡结合点，最大限度地提高经济效益。
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645 －648．
(上接第 19699页)
表 3 6-BA 和 NAA 组合对丛芽产生的影响
Table 3 Effect of the combination of 6-BA and NAA on the induction of cluster buds
6-BA浓度
Concentration of
6-BA∥mg /L
NAA
mg /L
茎段数
No． of stem slices
愈伤组织生长情况
Growth condition
of calluses
芽数
No． of buds
平均芽数
Average number of buds
平均芽高
Average height
of buds∥cm
1． 0 0 20 + + 69 3． 4 3． 6
1． 0 0． 05 20 + + + 64 3． 2 3． 5
1． 5 0 20 + + 90 4． 5 3． 0
1． 5 0． 05 20 + + + + 84 4． 2 3． 0
2． 0 0 20 + + 87 4． 4 2． 8
2． 0 0． 05 20 + + + + 80 4． 0 2． 7
注:－指无愈伤组织或很少;+指愈伤组织直径小于 0． 5 cm;+ +指愈伤组织直径0． 5 ～1． 0 cm;+ + +指愈伤组织直径1． 0 ～1． 5 cm;+ + + +
指愈伤组织直径大于 1． 5 cm。
Note:－ refers to no callus or less;+ refers to the diameters of calluses are less than 0． 5 cm;+ + refers to the diameters of calluses are 0． 5 －1． 0 cm;+
+ + refers to the diameters of calluses are 1． 0 －1． 5 cm;+ + + + refers to the diameters of calluses are greater than 1． 5 cm．
(2)该试验增殖采用诱导茎段腋芽形成丛芽的途径，该
途径的优点在于繁殖速度较快，变异率低。结果表明，适合
诱导形成丛芽的基本培养基为 MS，加入 6-BA1． 5 mg /L较适
合 GR891木薯形成丛芽;6-BA与 NAA组合使丛芽基部愈伤
组织增多，芽变弱，数量减少，因此，在芽的继代增殖培养基
中不需添加 NAA，6-BA的浓度为 1． 5 mg /L即可。
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