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不同氮素形态对凤仙花生长及某些生理指标的影响



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不同氮素形态对凤仙花生长及某些生理指标的影响
何会流1,2
(1.重庆城市管理职业学院,重庆 401331;2.三峡库区生态环境与生物资源省部共建国家重点实验室,重庆 400715)
摘要:为探讨不同氮素形态对凤仙花生长及次生代谢产物的影响,在不同硝铵比条件下测定凤仙花生物量、可溶
性蛋白质含量、可溶性糖含量、丙二醛(MDA)含量及总黄酮含量。结果表明:随着硝铵比的下降,生物量总体呈下降
趋势,但硝铵比 50 /50 时出现最大值;可溶性蛋白质(处理后 12、16 d)、可溶性糖含量在硝铵比 50 /50 时最高,MDA含
量在全铵态氮处理时显著增高;硝铵比≥50 /50 时,总黄酮含量显著高于 CK。表明硝态氮更有利于凤仙花生长、干物
质积累和总黄酮含量提高。
关键词:凤仙花;硝铵比;生物量;生理指标
中图分类号:S681. 101 文献标志码:A 文章编号:1002 - 1302(2013)07 - 0163 - 03
收稿日期:2013 - 03 - 13
基金项目:三峡库区生态环境与生物资源省部共建国家重点实验室
基金(编号:SKL2012 - 01)。
作者简介:何会流(1968—) ,男,重庆人,硕士,副教授,主要从事园林
植物逆境生理研究。E - mail:45461035@ qq. com。
凤仙花(Impatiens balsamina L.)别称急性子、指甲花、凤
仙透骨草,原产中国、印度和马来西亚,一年生草本,茎粗壮,
肉质,叶互生,花单生或 2 ~ 3 朵簇生于叶腋,无总花梗,白色、
粉红色或紫色,单瓣或重瓣,我国各地庭园广泛栽培,为常见
的观赏花卉[1]。植物吸收利用的氮素主要是硝态氮和铵态
氮[2]。氮素是植物最重要的结构物质,也是酶的主要成分,
对植物生理代谢和生长发育有重要作用[3]。不同氮素形态
对植物生长代谢的影响不同[4]。目前,国内外对凤仙花药用
成分、水分及钙盐胁迫等研究较多[5 - 7],但不同氮素形态对凤
仙花生长的影响研究未见报道。本研究测定了不同硝铵比处
理下凤仙花生物量及某些生理指标的变化,同时还测定了次
生药用代谢产物的情况,以期为凤仙花栽培设施中氮肥施用
提供依据和参考。
1 材料与方法
1. 1 材料
供试材料为洋凤仙(Impatiens holstii Engler et Warb.) ,取
自于重庆市九龙坡区白市驿草花基地的绿点花卉公司。将带
土的长势一致的凤仙花苗移栽于盛有充分混匀的介质(珍珠
岩 ∶ 土壤 = 1 ∶ 3,体积比)的黑色营养袋(12 cm × 13 cm)中,
放于西南大学生命科学学院苗圃内培养,Hoagland 完全营养
液每隔 4 d浇 1 次。恢复生长后,2012 年 7 月 12 日将长势一
致的凤仙花幼苗设置 6 个处理组,在对其进行外施氮素前测
定各个指标的含量,之后对各组喷施氮素(CK 喷等量清水) ,
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DOI:10.15889/j.issn.1002-1302.2013.07.124
先采样,后喷施。6 个处理组分别是 CK(100% H2O)、T1(全
硝态氮,100% NO3
- )、T2 (硝铵比 75 /25)、T3 (硝铵比
50 /50)、T4(硝铵比 25 /75)、T5(全铵态氮,100% NH4
+) ,每
个处理重复 3 次。由 KNO3 提供 NO3
-、(NH4)2 SO4 提供
NH4
+,两者均为分析纯。各处理总氮浓度均为 5 mmol /L。
1. 2 方法
1. 2. 1 生物量 处理后 16 d,每样随机取 5 株植株,洗净擦
干,分别测定株高、全株鲜重以及地下部分、地上部分鲜重,并
计算根冠比。80 ℃处理 2 h,60 ℃烘至恒重后,分别称量其
干重。
1. 2. 2 可溶性蛋白、可溶性糖及丙二醛(MDA)的含量测定
测定 5 次,即处理后 0、4、8、12、16 d 随机取 3 株凤仙花的
相同位置的功能叶片。可溶性蛋白质含量测定参照 Bradford
的方法[8],以单位 mg /g 表示可溶性蛋白质含量。可溶性糖
含量及 MDA 含量测定采用张志良等的方法[9],以单位
μmol /g 表示可溶性糖含量、MDA含量。
1. 2. 3 总黄酮含量的测定 随机取处理后 16 d的凤仙花茎
和叶片,80 ℃烘 2 h,60 ℃烘至恒重,粉碎,过 50 目筛,然后参
照李晓明等的方法[10]以芸香苷为标准测定。
本试验指标均重复测定 3 次,数据采用 SPSS 11. 5 进行
统计分析和方差检验,以 Duncans 新复级差法对 6 个处理组
间的差异性进行分析。
2 结果与分析
2. 1 不同氮素形态对凤仙花苗期生物量的影响
不同硝铵配比对不同植物的生物量有不同效应。凤仙花
生长对不同氮素营养的反应差异显著。由表 1 可知,随着硝
态氮所占比例的不断减少,全株鲜重和株高总体呈下降趋势,
但在 T3(硝铵比 50 /50)处理出现了 1 个最大峰值;全铵(T5)
条件下全株鲜重则显著低于其他氮素处理,且试验组株高均
大于 CK。全株干物质重在 T2(硝铵比 75 /25)处理时达到最
大,不同氮素形态之间无显著差异,但均显著高于 CK。T1、
T2 处理根冠比显著低于 CK。以上情况表明,全硝态氮处理
和硝铵配施均比单施铵态氮有利于凤仙花生物量的增加。
表 1 不同铵硝配比对凤仙花苗期生物量的影响
处理 株高(cm) 全株鲜重(g) 干物质重(g) 地上部分鲜重(g) 地下部分鲜重(g) 根冠比
CK 15. 033 ± 0. 921c 15. 924 ± 0. 621b 0. 473 ± 0. 086b 14. 337 ± 0. 448b 1. 443 ± 0. 108ab 0. 1 ± 0. 004a
T1 17. 633 ± 0. 657ab 18. 320 ± 1. 069a 0. 749 ± 0. 028a 17. 025 ± 1. 089a 1. 315 ± 0. 045abc 0. 078 ± 0. 006b
T2 17. 6 ± 0. 351ab 15. 970 ± 1. 036b 0. 789 ± 0. 037a 13. 437 ± 0. 992bc 1. 058 ± 0. 111c 0. 079 ± 0. 005b
T3 17. 933 ± 0. 371a 20. 466 ± 0. 185a 0. 751 ± 0. 042a 18. 121 ± 0. 416a 1. 583 ± 0. 074a 0. 087 ± 0. 003ab
T4 17. 233 ± 0. 581ab 15. 346 ± 0. 211b 0. 721 ± 0. 039a 13. 310 ± 0. 528bc 1. 210 ± 0. 101bc 0. 091 ± 0. 007ab
T5 15. 833 ± 0. 145bc 12. 390 ± 0. 956c 0. 635 ± 0. 042a 11. 240 ± 0. 862c 0. 996 ± 0. 126c 0. 088 ± 0. 008ab
注:表中同列数据后不同小写字母表示差异达显著水平(P < 0. 05)。下表同。
2. 2 不同氮素形态对凤仙花可溶性蛋白含量的影响
蛋白质是植物体内十分重要的结构及功能性物质。从表
2 可以看出,在处理后 4 d 时,T2 处理可溶性蛋白含量最大,
与其他氮素处理差异显著;在处理后 8 d 时,T5 处理可溶性
蛋白含量显著高于 CK;处理后 12 d时 T3 处理可溶性蛋白含
量显著高于 CK;处理后 16 d 时各处理间可溶性蛋白含量无
显著差异,含量大小变化是 T3 > T5 > CK > T4 > T1 > T2。
2. 3 不同氮素形态对凤仙花可溶性糖含量的影响
可溶性糖是植物体内重要的渗透调节物质,对植物增强
逆境适应和减少逆境伤害有非常重要的作用[11]。从表 3 可
以看出,T3、T5 处理可溶性糖含量在各次检测中均较高,T3
处理可溶性糖含量在处理后 4、8 d均和 CK有显著差异;处理
后 12、16 d时各处理之间无显著差异;处理后 16 d 各处理可
溶性糖含量从高到低依次是 T3 > T5 > T1 > T4 > T2 > CK。说
明 T3(硝铵比 50 /50)和全铵态氮处理 T5 对可溶性糖有聚集
作用,提高了植物对环境条件的适应。
表 2 不同氮素形态对凤仙花可溶性蛋白含量的影响
处理
可溶性蛋白含量(mg /g)
0 d 4 d 8 d 12 d 16 d
CK 3. 700 ± 0. 116a 4. 536 ± 0. 027ab 3. 934 ± 0. 088b 4. 168 ± 0. 249b 4. 217 ± 0. 199a
T1 3. 701 ± 0. 115a 4. 406 ± 0. 490bc 4. 186 ± 0. 044ab 4. 275 ± 0. 054b 4. 186 ± 0. 013a
T2 3. 701 ± 0. 115a 4. 711 ± 0. 014a 4. 930 ± 0. 021ab 4. 482 ± 0. 005ab 4. 084 ± 0. 052a
T3 3. 701 ± 0. 117a 4. 307 ± 0. 037c 4. 703 ± 0. 129ab 4. 748 ± 0. 158a 5. 002 ± 0. 749a
T4 3. 703 ± 0. 117a 3. 055 ± 0. 007d 4. 979 ± 0. 037ab 4. 407 ± 0. 030ab 4. 193 ± 0. 044a
T5 3. 703 ± 0. 116a 4. 293 ± 0. 150c 5. 305 ± 0. 895a 4. 497 ± 0. 028ab 4. 229 ± 0. 029a
表 3 不同氮素形态对凤仙花可溶性糖含量的影响
处理
可溶性糖含量(μmol /g)
0 d 4 d 8 d 12 d 16 d
CK 0. 054 ± 0. 004a 0. 068 ± 0. 011bc 0. 070 ± 0. 017bc 0. 047 ± 0. 008a 0. 055 ± 0. 015a
T1 0. 054 ± 0. 004a 0. 066 ± 0. 005bc 0. 058 ± 0. 010c 0. 069 ± 0. 015a 0. 070 ± 0. 013a
T2 0. 059 ± 0. 004a 0. 059 ± 0. 010c 0. 059 ± 0. 010c 0. 075 ± 0. 009a 0. 061 ± 0. 019a
T3 0. 059 ± 0. 004a 0. 114 ± 0. 002a 0. 104 ± 0. 003a 0. 081 ± 0. 009a 0. 086 ± 0. 004a
T4 0. 059 ± 0. 004a 0. 049 ± 0. 009c 0. 075 ± 0. 004abc 0. 069 ± 0. 010a 0. 063 ± 0. 015a
T5 0. 059 ± 0. 004a 0. 090 ± 0. 005ab 0. 094 ± 0. 003ab 0. 072 ± 0. 010a 0. 081 ± 0. 009a
—461— 江苏农业科学 2013 年第 41 卷第 7 期
2. 4 不同氮素形态对凤仙花丙二醛( MDA) 含量的影响
MDA是膜脂过氧化的产物,其含量高低与胁迫伤害存在
着直接相关,反映了膜脂过氧化的程度,常作为胁迫伤害的重
要指标。由表 4 可以看出,经过各种不同处理后的凤仙花苗
叶片 MDA含量产生了不同的变化。随着硝态氮所占比例的
不断减少,MDA含量出现升降升的变化过程,全铵态氮时达
到最大值,处理后 4、8、16 d 时与 CK 比有显著差异。T3(硝
铵比 50 /50)处理的 MDA含量总体在不同氮素形态处理下最
低。说明 T3(硝铵比 50 /50)过氧化程度最低,而全铵态氮
(T5)过氧化程度最高,细胞膜受损比较严重,表现出一定程
度的铵中毒现象。
表 4 不同氮素形态对凤仙花丙二醛(MDA)含量的影响
处理
丙二醛(MDA)含量(μmol /g)
0 d 4 d 8 d 12 d 16 d
CK 1. 439 ± 0. 159a 1. 089 ± 0. 214bc 1. 525 ± 0. 327b 1. 375 ± 0. 343a 1. 219 ± 0. 144b
T1 1. 440 ± 0. 159a 1. 056 ± 0. 096bc 1. 579 ± 0. 141b 1. 848 ± 0. 214a 1. 733 ± 0. 167ab
T2 1. 599 ± 0. 159a 0. 946 ± 0. 195c 1. 638 ± 0. 059b 1. 933 ± 0. 105a 1. 708 ± 0. 225ab
T3 1. 599 ± 0. 159a 0. 783 ± 0. 175c 1. 506 ± 0. 013b 1. 387 ± 0. 291a 1. 603 ± 0. 146ab
T4 1. 599 ± 0. 159a 1. 477 ± 0. 097ab 2. 094 ± 0. 237ab 1. 916 ± 0. 130a 1. 874 ± 0. 020a
T5 1. 599 ± 0. 159a 1. 878 ± 0. 029a 2. 611 ± 0. 132a 2. 127 ± 0. 128a 2. 127 ± 0. 128a
2. 5 不同氮素形态对凤仙花次生代谢产物总黄酮含量的影响
有研究表明,凤仙花含有大量黄酮类、萘醌类、香豆素类、
甾醇类等成分,黄酮、香豆素、萘醌为主要成分,且为凤仙花主
要药理作用的物质基础[5]。从图 1 可以看出,随着硝态氮所
占比例的不断减少,总黄酮含量逐渐降低;硝铵比≥50 /50 处
理的总黄酮含量显著高于 CK。结果表明,硝态氮有助于总黄
酮含量的积累。
3 讨论
有研究表明,大多数药用植物喜好硝态氮,本研究结果亦
证实这一点。在全铵处理时植物生物量最小,全硝和硝铵配
施可以促进药用植物生物量积累,这与于曼曼等对夏枯
草[4]、赵丽莉等对黄芩幼苗[12]的研究结果一致。本研究中
T3(硝铵比 50 /50)处理凤仙花苗可溶性糖、可溶性蛋白质含量
高,和梁雄等的研究结果相似[13];MDA 含量在 T3 处理下比较
小,而在全铵处理时最高,这和张英鹏等[14 -15]对菠菜的研究结
果一致。在全铵处理时可能导致 MDA 的积累,说明此时细胞
中活性氧产生和清除的平衡被打破,膜脂过氧化程度严重,细
胞受伤害程度明显增加,表现出一定的铵中毒现象。
在全铵处理时,凤仙花生物量最小,可溶性糖含量、可溶
性蛋白质含量均较高。这可能是因为过量 NH4
+阻碍植物叶
片扩展致使叶片变小,显示铵态氮并不改变叶片中叶绿体数
量,只是增大叶绿体的体积,使单位面积中叶绿素的含量及可
溶性蛋白质含量等提高[16]。总之,不同形态的氮素处理对凤
仙花苗的生长有比较显著的影响,硝态氮更有利于凤仙花生
长、干物质积累和次生代谢产物总黄酮含量提高。关于不同
氮素形态对凤仙花叶绿素的影响将另文报导。
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