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固体酸调配营养液对竹芋生长和地上部对养分吸收的影响



全 文 :·园林花卉·植物 北方园艺2016(19):96~100
            
第一作者简介:王男男(1988-),女,河北沧州人,硕士研究生,研究
方向为土壤养分资源与利用。E-mail:376874686@qq.com.
责任作者:王甲辰(1965-),男,博士,研究员,现主要从事功能肥料
庭院园艺肥料与施肥等研究工作。E-mail:13021121195c@163.
com. 
基金项目:北京市农林科学院科技创新能力建设资助项目
(KJCX20140412)。
收稿日期:2016-04-26
DOI:10.11937/bfyy.201619025
固体酸调配营养液对竹芋生长和
地上部对养分吸收的影响
王 男 男1,王 殿 武1,陈 延 华2,董   畔1,2,王 甲 辰2
(1.河北农业大学 资源与环境学院,河北 保定071001;2.北京市农林科学院 植物营养与资源研究所,北京100097)
  摘 要:以“青苹果”竹芋为试材,采用盆栽种植与室内分析相结合的方法,分析了在固体酸
调配营养液不同pH条件下对竹芋生长及地上部对养分吸收的影响。结果表明:在自来水配制和
固体酸调配营养液pH的植株可以正常生长。与CK相比,各固体酸处理下叶面积不存在显著性
差异;第106天时,除处理N1+SPA1和N2+SPA2外,CK与其它处理株高差异不显著,固体磷
酸处理下植株叶绿素含量均呈增长趋势;Mo、Zn含量最高的N3+ASA3和N3+SPA3处理植株
的2种元素含量相对处理CK显著降低了46.50%、23.13%,N3+SPA3处理的植株Mo含量在所
有固体酸处理中最高,但积累量显著降低了45.09%。综上,该试验选取N3+SPA3为自来水配
制配方肥料营养液的最佳养分浓度和固体磷酸调酸剂。
关键词:固体调酸剂;养分吸收;竹芋
中图分类号:S 147.4;S 682.1+61 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2016)19-0096-05
  竹芋(Maranta arundinacea L.)属竹芋科竹芋属草
本植物,是主要观叶植物之一,因其四季常绿,叶片斑纹
艳丽多彩,深受消费者喜爱。竹芋原产于巴西,喜高温
      
多湿的半阴环境,适宜在酸性环境下生长[1]。花卉生产
园区为使其健壮生长,多采用去离子水配制营养液,但
家庭园艺往往采用自来水浇灌。北方自来水pH较高,
有些地方可达8.5以上,水中氯离子含量偏高,对植物生
长及元素吸收造成不利影响[2],致使营养失衡、株体变
弱,失去观赏功能。目前,关于营养液的研究往往过于
繁琐,不适宜家庭园艺中简单便捷的施肥方式[3-4]。该
试验在参考通用标准配方,用自来水配制、固体酸调配
营养液pH的条件下,研究营养液在不同浓度梯度下对
竹芋生长、养分吸收和累积的影响,进而获得最佳肥料、
浓度、固体酸添加剂量,以期为家庭园艺简化水肥一体
  
spectroscopy(FTIR).The results showed that Mn stress caused obvious oxidative damage,such us the dramatical
increase of the generation rate of O·2 ,the accumulation of H2O2and MDA in great quantities,and the obvious decreases
of the content of soluble protein and photosynthetic pigment in leaves.The content of the soluble sugar decreased after an
increase in short.The antioxidant system was destroyed.Along with the increase of Mn concentration,the activity of
catalase(CAT)and superoxide dismutase(SOD)declined after increasing.But the activity of peroxidase(POD)in leaves
increased gradualy,and the levels of GSH,vitamin C and vitamin E increased sharply.The content of proline increased
obviously.The activity of the Ca2+-ATP enzyme obviously decreased after increasing.The infrared spectra showed that
the peak increased firstly and then decreased in the place of 3 396cm-1,2 920cm-1,1 658cm-1 and 1 062cm-1,which
reflected the content of amino acid,sugars,proteins and carboxylic acid were obviously efected by the Mn stress.In a
conclusion,oxidative damage of the S.polyrrhiza was obvious under Mn treatment.The balance of antioxidant system
has been broken.The activity of the Ca2+-ATP enzyme changed obviously.In addition,the content of amino acids,sugars,
carboxylic acid were also significantly afected.In other words,S.polyrrhiza was obviously damaged by the Mn stress.
Keywords:Mn;Spirodela polyrrhiza;oxidative damage;fourier transform infrared spectroscopy(FTIR)
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北方园艺2016(19):96~100 植物·园林花卉·
施肥理论奠定基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
  供试竹芋品种“青苹果”,由北京市大兴苗圃提供;
供试16孔塑料花盆,上口径18cm,下口径13.2cm,高
17cm;供试基质丹麦品氏泥炭土,主要成分为水藓泥炭;
供试自来水为北京市大兴苗圃抽取的自来水,硝态氮含
量0.777mg·L-1,有效磷含量4.6mg·L-1,pH 7.5,
氯离子含量18mg·L-1。
全营养液原液的配制:对原料有效养分含量逐一
进行分析、计算,按比例把原料粉碎、称取、混匀(采用
Agilent7700XICP-MS测定的同时进行校正),最终确定
实际所需单体原料添加的肥料施加量,用固体酸调节溶
液pH保持在6.0(表1)。目标营养液的配制:按照要配
制的浓缩储备液的体积和浓缩倍数计算出配方中各化
合物的用量,将原料按照A、B、C母液的方式分别溶解、
放置保存。需要时根据试验处理浓度进行稀释。
表1 目标营养液养分浓度
  Table 1 The ratio of nutrient solution  mg·L-1
大量元素
Macro element
浓度
Concentration
微量元素
Microelement
浓度
Concentration
铵态氮 4.50 铁 1.00
硝态氮 19.00 硼 0.22
磷 28.00 锰 0.68
钾 153.00 铜 0.15
- - 锌 0.35
- - 钼 0.05
1.2 试验方法
试验于2015年3月6日至8月6日在北京市大兴
苗圃竹芋栽培温室进行。选用经过一次换盆,生长状况
一致、生长时间为1个月的健壮竹芋苗。选取5株测量
其基础指标,株高均值15.5cm,叶绿素SPAD均值
41.79,叶长均值16.82cm,叶宽均值15.10cm。全营养
肥料(N)设3个浓度梯度为0.8、1.2、1.6g·L-1,营养
液调酸剂为氨基磺酸(ASA)和固体磷酸(SPA),以大兴
花卉公司竹芋标准营养液(CK)为对照(表2)。试验共
设7个处理,4次重复,其中每重复6盆,随机排列。3月
6日进行第1次浇灌,每次每盆500mL,约每8d浇灌
  表2 试验处理
  Table 2 Test treatment
序号
No.
处理
Treatment
CK 大兴花卉公司竹芋标准营养液(搭配去离子水使用)
N1+ASA1 全营养肥料0.8g·L-1+3.86g氨基磺酸(搭配自来水使用)
N2+ASA2 全营养肥料1.2g·L-1+3.83g氨基磺酸(搭配自来水使用)
N3+ASA3 全营养肥料1.6g·L-1+3.30g氨基磺酸(搭配自来水使用)
N1+SPA1 全营养肥料0.8g·L-1+1.03g固体磷酸(搭配自来水使用)
N2+SPA2 全营养肥料1.2g·L-1+1.13g固体磷酸(搭配自来水使用)
N3+SPA3 全营养肥料1.6g·L-1+1.24g固体磷酸(搭配自来水使用)
1次,共浇灌22次,于试验的第1、36、71、106天分别测定
竹芋叶面积、株高、叶绿素相对含量及地上部干生物量。
于2015年8月6日收获竹芋,8月7日测定植株地上部
营养元素含量。
1.3 项目测定
1.3.1 形态指标的测定 每处理随机抽取4盆,测定株
高、叶长、叶宽及叶绿素相对含量。株高采用直尺测量,
以基质表面为基准,测叶柄最高点为每盆的株高值;选
取每株的最大叶片采用直尺测量叶长最长处和叶宽最宽
处,计算叶面积=叶长×叶宽;叶绿素含量采用SPAD-502
叶绿素仪活体进行测定,选取叶色最深、展开完全的叶
片,选取叶片两翼的中部及尾部,每片叶测3次,取其平
均值作为每株叶绿素相对含量。
1.3.2 生物量的测定 每处理随机抽取4株,用剪刀贴
基质剪断地上部分。植株样用去离子水洗净擦干,用电
子天平测定样品鲜质量。鲜样在105℃杀青30min,然
后在75℃烘干至恒重,使用电子天平测定样品干生物量。
1.3.3 营养元素指标测定 采用凯式定氮法[5]测定全
N元素含量;采用微波 HNO3-H2O2 消煮法[5]测定P、
Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、B等元素含量。
1.4 数据分析
采用Excel 2007软件处理试验数据并绘制图表;采
用SPSS 17.0软件对试验数据进行单因子方差分析
(ANOVA)。
2 结果与分析
2.1 不同营养液浓度和调酸剂对竹芋生长的影响
2.1.1 对竹芋形态的影响 由图1可知,各处理竹芋不
同时期的株高、最大展开叶片面积均随时间延长呈现增
长趋势。在不同调酸剂和剂量水平下处理间出现差异,
第36天时,处理N3+SPA3相对于N3+ASA3显著增
大了10.27%。但随着时间延长,各处理叶面积趋于一
致,不存在差异。株高在第36天时各处理间无显著性
差异。随时间推移,第106天时CK处理的株高均高于
其它处理,除N1+SPA1、N2+SPA2外,与处理间差异
均不显著。与CK相比,针对该项指标,除N1+SPA1、
N2+SPA2外,其它配方均能够达到园区商业化生产
需求。
2.1.2 对竹芋叶绿素相对含量的影响 由图2可知,与
CK处理相比,第106天除处理N3+SPA3植株叶绿素
含量显著提高外,其它处理差异均不显著。在2组固体
酸处理中,虽然使用氨基磺酸时,3组处理的叶绿素含量
没有显著差异,但在使用固体磷酸(SPA)作为调酸剂时,
随营养液浓度的增加,叶绿素含量呈现增长趋势。其中
处理 N3+SPA3的叶绿素含量显著高于处理 N1+
SPA1,说明固体磷酸中的P或是少量的尿素加速了植
株生长。与CK处理下的形态和叶绿素含量指标相比,
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·园林花卉·植物 北方园艺2016(19):96~100
  
图1 各处理对不同生长阶段竹芋株高和叶面积的影响
Fig.1 Efect of diferent treatments on leaf area and plant height of arrowroot under diferent stages
图2 各理对不同生长阶段竹芋新展开
叶片叶绿素相对含量的影响
Fig.2 Efect of diferent treatments on relative chlorophyl content of
the biggest newly developed leaf of arrowroot under diferent stages
除N1+SPA1处理外,其它由自来水配制营养液的5个
配方均可选用。
2.2 对竹芋地上部干生物量的影响
由图3可知,CK与其它各处理的干生物量差异均
不显著,说明自来水配制的营养液与园区标准营养液功
效相当。但是,2组调酸剂处理间存在差异,以氨基磺酸
(ASA)作为调酸剂时,随养分浓度的增加干生物量不存
在显著性差异,而以固体磷酸(SPA)处理的N1+SPA1、
N2+SPA2、N3+SPA3干生物量却表现出随养分浓度变
大而增加的趋势。其中处理N3+SPA3处理显著高于
N1+SPA1处理,增加了15.68%。在该试验条件下,可
以选取固体磷酸作为调酸剂。
2.3 不同营养液浓度和调酸剂对竹芋地上部营养元素
含量的影响
2.3.1 对竹芋地上部大量元素含量的影响 由表3可
知,植株体内各处理的N、P含量变化差异显著。与CK
相比,虽然处理N3+ASA3和N3+SPA3的N含量显著
增加,但与其它处理间不存在显著性差异;在2个调酸
剂处理中,N含量随营养液浓度的增加而增加;CK植株
P含量显著高于处理N2+SPA2,与其它处理差异均不
显著。在2种固体酸处理中,P含量在以固体氨基磺酸
图3 不同营养液浓度和调酸剂处理对
竹芋地上部干生物量的影响
Fig.3 Efect of aboveground dry biomass of arrowroot under
diferent nutrient solution concentrations and diferent acid agents
(ASA)为调酸剂的条件下随营养液浓度增加而增加,且
处理N3+ASA3的P含量显著高于处理N1+ASA1,提
高了11.93%。以固体磷酸为调酸剂处理的植株P浓度
也是随着营养液浓度增大呈现先降低后显著增加的趋
势;各处理间K含量不存在显著性差异。说明营养液中
K含量的高低不影响植株的吸收。
表3 各处理对竹芋地上部大量元素含量的影响
  Table 3 Efect of diferent treatments on content of macro
elements of arrowroot aboveground  mg·g-1
处理
Treatment
N含量
N content
P含量
P content
K含量
K content
CK  25.19±0.15bc  5.28±0.43abc  55.89±6.45a
N1+ASA1  24.22±0.12c 4.86±0.39cd  49.49±6.24a
N2+ASA2  26.28±0.11ab  4.99±0.02bcd  49.76±2.46a
N3+ASA3  27.49±0.09a 5.44±0.30ab  51.12±2.51a
N1+SPA1  26.83±0.03ab  4.92±0.11cd  54.52±2.18a
N2+SPA2  28.49±0.16ab  4.72±0.41d 48.23±5.87a
N3+SPA3  28.16±0.18a 5.58±0.23a 55.89±5.20a
2.3.2 对竹芋地上部微量元素含量的影响 由表4可
知,各处理间植株微量元素含量除Fe外,均存在不同程
度的差异。与CK相比,处理N3+ASA3和N3+SPA3
植株中Mn和B的含量均显著提高;CK中Cu含量最
高,且显著高于处理N2+SPA2,与其它处理差异均不显
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北方园艺2016(19):96~100 植物·园林花卉·
著,说明不同调酸剂处理下植株对Cu浓度变化影响不
明显;CK中Zn含量显著高于其它处理,各处理间Zn含
量不存在显著性差异,处理N3+ASA3和N3+SPA3相
对于CK分别降低了21.10%和23.13%。与Zn类似,
其它各处理植株中的 Mo含量显著低于CK,其中处理
N3+SPA3含量降低了46.50%,说明在该试验剂量梯度
条件下,植株中Mo含量不受营养液浓度含量的影响。
  表4 各处理对竹芋地上部微量元素含量
  Table 4 Efect of diferent treatments on content of microelements of arrowroot aboveground μg·g-1
处理
Treatment
Fe含量
Fe content
Mn含量
Mn content
Cu含量
Cu content
Zn含量
Zn content
B含量
B content
Mo含量
Mo content
CK  340.50±43.37a  151.0±13.14b 5.21±0.06a 40.37±7.38a 17.03±1.02c 8.46±1.54a
N1+ASA1  326.25±104.67a 167.0±34.58ab  4.47±0.26ab  35.05±2.42b 19.75±2.03b 2.70±0.30c
N2+ASA2  314.75±37.75a 174.0±37.9ab  4.61±0.48ab  33.40±3.57b 21.60±1.43b 2.16±1.34bc
N3+ASA3  345.25±89.15a 206.5±19.60a 4.87±0.40a 31.85±0.45b 26.20±1.02a 2.02±0.31bc
N1+SPA1  397.50±78.66a 186.0±21.95ab  4.98±0.18a 33.20±1.11b 21.25±1.27b 3.65±2.24bc
N2+SPA2  325.50±66.22a 167.5±44.43ab  4.20±0.45b 28.10±4.65b 20.90±2.70b 2.28±0.20c
N3+SPA3  330.75±37.21a 216.0±37.56a 4.69±0.17ab  31.03±0.67b 25.05±2.38a 4.53±3.38b
2.4 不同营养液浓度和调酸剂对竹芋地上部元素积累
量的影响
2.4.1 对竹芋地上部大量元素积累量的影响 如表5
所示,CK处理下植株 N累积量显著低于处理 N3+
ASA3和N3+SPA3,显著降低了16.42%和21.62%,与
其它处理不存在显著性差异;同样,CK中的P积累量相
对于处理N3+SPA3显著降低了15.42%,与其它处理
累积量差异均不显著;与CK相比,虽然植株中K累积
量存在差异,但差异均不显著。在不同调酸剂处理中,
随养分浓度的增加植株体内N、P、K累积量也存在增加
趋势,其中处理N3+SPA3的植株N、P累积量显著高于
处理N1+SPA1的累积量。但从整体看,处理 N1+
ASA1、N1+SPA1的N、P、K元素累积量与CK不存在
显著差异,表明该处理的营养液配方基本上能够满足植
株生长对大量元素的需求。
2.4.2 对竹芋地上部微量元素积累量的影响 由表6
可知,CK植株的Fe、Cu积累量与其它处理不存在显著
性差异;CK植株的 Mn积累量显著低于处理 N3+
ASA3、N3+SPA3;CK植株的B累积量显著低于处理
N3+ASA3、N2+ASA2、N3+SPA3和N2+SPA2,而与
其它处理差异均不显著;CK植株的Zn累积量显著高于
其它处理,且相对于Zn含量最高的处理N2+ASA2显
著增大18.72%,为满足植株生长需求,配方中的Zn浓
度需要最低上调18.72%;与Zn类似,处理CK植株的
Mo含量显著高于其它处理,且相对于 Mo含量最高的
处理N3+SPA3显著增大82.13%,所以配方营养液中
Mo浓度需要至少上调82.13%。不同调酸剂间各元
素的积累量呈现不同规律,其中,Mn、B积累量均随营
养液浓度的增大而增大,Fe、Cu积累量在氨基磺酸作
为调酸剂条件下呈现该趋势,而Zn积累量只有在固体
磷酸作为调酸剂的条件下,才随营养液的浓度增加而
增加。
表5 各处理对竹芋地上部大量元素积累量
  Table 5 Efect of diferent treatments on accumulation content of
macro elements of arrowroot aboveground  mg·g-1
处理
Treatment
N含量
N content
P含量
P content
K含量
K content
CK  46.77±1.52bc  97.84±3.16bc  1 035.38±71.17ab
N1+ASA1  43.78±5.33c 87.72±11.58c 892.13±131.55b
N2+ASA2  49.94±3.56abc  94.72±4.26bc  944.63±54.96b
N3+ASA3  54.45±2.42a 107.63±2.81ab  1 011.51±23.80ab
N1+SPA1  46.91±5.85bc  86.00±10.35c 954.42±132.48ab
N2+SPA2  51.46±5.38ab  91.93±12.70c 938.83±148.29b
N3+SPA3  56.88±6.14a 112.93±13.61a 1 108.09±71.47a
  表6 各处理对竹芋地上部微量元素积累量
  Table 6 Efect of diferent treatments on accumulation content of microelements of arrowroot aboveground μg·g-1
处理
Treatment
Fe含量
Fe content
Mn含量
Mn content
Cu含量
Cu content
Zn含量
Zn content
B含量
B content
Mo含量
Mo content
CK  6 304.04±472.58a 2 806.61±248.73c 91.19±5.52abc  751.42±148.07a 317.03±29.31c 157.76±33.39a
N1+ASA1  5 869.43±1 939.25a 3 038.86±775.81bc  80.34±2.61c 523.63±69.34b 357.30±55.25bc  25.27±6.01c
N2+ASA2  5 996.98±917.42a 3 318.10±798.98abc  87.41±9.42abc  632.93±55.14ab  410.47±36.39b  40.23±22.88bc
N3+ASA3  6 766.96±1 374.27a 4 086.89±350.02ab  98.39±2.04a 603.92±32.27b 518.63±12.47a 39.85±4.83bc
N1+SPA1  7 003.63±1 934.18a 3 275.37±676.72abc  84.87±8.29bc  525.75±68.42b 372.80±61.07bc  60.79±30.62bc
N2+SPA2  6 264.17±929.96a 3 293.17±1 078.14abc  81.75±12.59c 549.22±126.15b 407.42±72.62b  29.00±6.50c
N3+SPA3  6 683.88±972.99a 4 326.547 5±575.42a 94.84±9.49ab  626.95±56.20ab  505.59±62.37a 86.62±59.93b
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·园林花卉·植物 北方园艺2016(19):96~100
3 结论与讨论
该试验竹芋叶绿素随着时间延长,各处理叶面积趋
于一致,不存在显著性差异。其原因是:前期各处理营
养液浓度均减半浇灌小植株,使其适应生长。到中后
期,养分充足的前提下,叶面积不受营养液高低浓度和
调酸剂的影响,其大小可能与品种特性有关。该试验在
参照通用标准配方的前提下,各处理中 Mo元素含量相
对于CK产生了显著差异,且最大浓度处理下,仍降低了
46.50%。造成这种现象的可能原因,一是营养液中的钼
的稳定状态MoO24-价位高于Cl-、NO3-等自来水中常
见阴离子[6],MoO24-与细胞膜组分中的磷脂、硫酸酯和
蛋白质等带电荷基团的反应作用亦强于其它阴离子,从
而使其吸收速率降低[7],限制了植株对Mo的吸收;二是
自来水中原有的SO42- 与肥料中添加的SO42- 与
MoO24-产生竞争,限制了植株对其的吸收[7],具体之间
有何关联及如何治理,需进一步研究。各处理中Zn含
量均与CK存在显著差异,且最大浓度处理下的N3+
ASA3和N3+SPA3相对于CK分别降低了21.10%、
23.13%,分析其原因,可能是植株中P元素对其产生拮
抗作用,从而限制了该元素的吸收。在使用自来水结合
调酸剂配制营养液的情况下,根据竹芋地上部养分元素
含量及目标营养液浓度,在原有标准配方的基础上,需
增加46.50%的Mo元素,23.13%的Zn元素,使其达到
植株需求量。因此,该试验选取N3+SPA3为自来水配
制配方肥料营养液的最佳肥料浓度,固体磷酸为调
酸剂。
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Effect of Growth and Nutrient Uptake of Maranta arundinacea L.With
Nutrient Solution and Solid Acids
WANG Nannan1,WANG Dianwu1,CHEN Yanhua2,DONG Pan1,2,WANG Jiachen2
(1.Colege of Resources and Environmental Sciences,Agricultural University of Hebei,Baoding,Hebei 071001;2.Institute of Plant Nutrition
and Resources,Beijing Academy of Aqriculture and Forestry Sciences,Beijing 100097)
Abstract:The cultivars of Maranta arundinacea L.was used as material,a total of seven treatments pot cultivation and
laboratory analysis methods were studied,using pot experiment and laboratory analysis to study the impact on the growth
and nutrient absorption of Maranta arundinacea L.,under the condition of diferent nutrient solution pH.The results
showed that in the tap-water supply,solid acid pH nutrient solution formulation plants could grow normaly.Compared
with CK,not only al of the solid acid-treated leaf area was no diference,but also plant height was not significantly
diferent,except the treatments of N1+SPA1and N2+SPA2,also the chlorophyl content were not reduced at least.The
results also showed that in al the solid acid treatments,compared with CK,Mo,Zn content of the highest N3+ASA3and
N3+SPA3teatments plants stil significantly decreased 46.50%,23.13%.Even if the treatment N3+SPA3plant Mo
accumulation was the highest in al solid acid treatment,but it was significantly reduced 45.09%.In summary,this study
selected treatment N3+SPA3as the optimum nutrient concentration,solid phosphoric acid as the adjustment agent.
Keywords:solid acids;nutrient uptake;Maranta arundinacea L.
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