全 文 ：　　收稿日期:2003-08-08;修订日期:2003-10-20
　　基金项目:北京市自然科学基金项目 (6992009)、教育部科学技术研究重点项目和北京市教委基金资助项目 (2002KJ-073)
　　作者简介:贾月慧 , 女 , 1970年出生 , 讲师 , 研究方向为土壤和植物营养;＊通讯作者
红小豆不同品种养分效率的差异及其机理研究
贾月慧 , 金文林＊ , 张　颖 , 李　庆
(北京农学院作物遗传育种研究所 , 北京 102206)
摘要:采用田间 、 盆栽及沙培的实验方法 , 研究了在北京地区育成并推广的 3 个红小豆品种产量 、 养分效率
的差异及其机理。结果表明:(1)京农 6 号 (JN6)的生物产量 、 经济产量 、 光合速率和叶绿素含量显著高
于京农 4号 (JN4)和京农 5 号 (JN5);施肥对其产生一定影响。(2)氮 、 钾的吸收和利用效率品种间差异
极显著 , JN6 的氮和钾素吸收效率和利用效率最高。(3)低肥水平下 3 个品种的氮素和磷素吸收效率和利用
效率均最高。(4)施肥可以提高各品种钾的吸收效率和利用效率 , JN6 品种钾的利用效率随施肥的增加提高
极为显著。
关　键　词:红小豆;品种;生理机理;养分效率
中图分类号:S324　　文献标识码:A 　　文章编号:1002-3186(2004)01-0032-04
Studies on the Variation of Nutrient Efficiencies and Physiological
Mechanism with Different Adzuki Bena Varieties
JIA Yue-hui , Jin Wen-lin
(Beijing Agricultural Co llege , Beijing 102206 , China)
Abstract:Soil , pot and sand culture experiments were carried out of three Adzuki bena variet ies w hich were
developed in Beijing to study the dif ferences of outputs and nutrient ef ficiencies.The results showed that(1)
biomass 、economic yields 、photosynthetic rate and the content of cho rophyl of Jing Nong No.6(JN6)were re-
markably higher than those of Jing Nong No.4(JN4)and Jing Nong No.5(JN5).The index were ef fected
by fert ilizers supplied;(2)the significant variations were observed in nitrogen(N)、potassium(K)ef ficiency
among Adzuki bena varieties , the efficiency of JN6 w as the highest;(3)the highest N and phosphor(P)ef-
f iciencies were obtained in low fertilizer among Adzuki bena varieties;(4)The K ef ficiencies w ere increased
w ith increment of fertilizers supplied , the enhance of JN6 w as vary signif icant.
Key words:adzuki bena (Vigna angularis);varieties;nutrient ef ficiency;physiological mechanism
豆类是重要的农作物 ,是食物蛋白的重要来源[ 1] 。红小豆是一种粮 、肥 、药兼用的一年生豆科作物 ,
也是我国主要食用豆类作物之一 ,是我国传统的出口农产品 。红小豆营养丰富 ,具有极高的药用 t 和保
健价值 。随着人民生活水平的提高及加工工业的发展 ,国内外市场的需求逐年增加[ 2] 。但长期以来 ,生
产上种植的红小豆多为地方品种 ,因种植时间较长 ,产生了较严重的混杂与退化 ,产量 、百粒重降低 ,抗
病 、虫害的能力减弱 ,品质不佳;在育种研究上 ,种质资源的鉴定和利用也十分薄弱[ 3-4] ,尤其安全食品的
生产需要以及国际绿色壁垒的形成 ,对作物施用化肥种种限制 ,选育耐瘠 、高效吸收高效利用营养元素的
新品种显得更为迫切 。
第 19卷　第 1期
2004 年 1 月
北　京　农　学　院　学　报
JOURNAL OF BEIJING AGRICU LTU RAL COLLEGE
Vol.19 , No.1
Jan., 2004
DOI :10.13473/j.cnki.issn.1002-3186.2004.01.009
众所周知 ,同一植物的不同品种由于基因型的差异性 ,其体内的生理生化反应也有差别 ,直接影响其
产量和品质 。但红小豆品种间的生理特性到底有哪些差异性 ,这些生理特性与产量 、品质之间有什么关
系 ,国内外研究报道很少[ 5] 。为了提高红小豆的经济产量 ,改善品质 ,适当增施肥料 、改进施肥技术等措
施 ,选育优良品种是可行且可靠的途径[ 6] 。通过对红小豆的长期肥料定位实验表明 ,不同施肥水平 、不同
红小豆品种在吸收和利用土壤养分方面存在着差异。充分利用植物自身的营养遗传特征 ,挖掘植物本身
利用养分的潜力 ,选育节肥高产的新品种(组合)是提高植物养分效率有效的途径 ,选用不同时期育成的
小豆品种 ,通过测定其重要的生理生化指标 、以及氮 、磷 、钾吸收效率 、利用效率(吸收单位土壤养分所产
出的生物产量为该养分吸收效率 ,植物体内单位养分的经济产量为该养分利用效率[ 7])来探明品种间生
理机理的差异 ,为选育高产优质的红小豆新品种提供理论基础。
1　材料与方法
1.1　供试品种　选用北京农学院作物遗传育种研究所豆类室不同时期育成的 3个夏播红小豆品种 。京
农 4号(JN4)于 1993年育成 ,小粒种;京农 5号(JN5)于 1999年育成 ,中粒种;京农 6 号(JN6)于 2002年
育成 ,大粒种。该 3个品种都在华北地区大面积推广应用。
1.2　供试土壤　盆栽和田间试验均为轻壤土 ,其理化性质见表 1。
表 1　供试土壤的主要理化性质
指标 有机质/(g/ g 土)
全氮/
(g/ g 土)
全磷/
(g/ kg)
全钾/
(g/ kg)
有效氮/
(μg/ g)
有效磷/
(μg/ g)
有效钾/
(μg/g)
含量 2.02×10-2 0.138×10-2 1.30 3.33 155 19.5 100
1.3　田间实验　设施肥(磷酸氢二氨 300 kg/hm2)和不施肥(CK)2种处理 , 3次重复 ,随机区组排列。每
小区 5行 ,行长 2 m ,小区面积 4.5 m2 ,出苗后每小区留苗 100株 。小豆成熟后测生物产量 ,经济产量。
1.4　盆栽实验　每盆(米氏盆)装土 20.8 kg。实验设置高肥(N为 0.056 g/kg 风干土 ,P2O5为 0.168 g/kg
风干土 ,K2O为 0.168 g/kg 风干土)、低肥(N 为 0.028 g/kg 风干土 ,P2O5为 0.084 g/kg 风干土 ,K2O 为
0.084 g/kg 风干土)和不施肥(对照 ,CK),其中氮磷钾分别由磷酸氢二氨 、过磷酸钙 、磷酸二氢钾和氯化
钾提供。每盆 6株 ,重复 5次 ,随机区组排列 。在小豆幼苗期分别利用半叶改良法 、比色法和 TTC 法测
定其光合速率 、叶绿素含量和硝酸还原酶活性 。小豆成熟后 ,收取整个植株 ,分别测定生物产量 ,经济产
量 ,千粒重 ,利用凯氏定氮法 、钼蓝比色和火焰光度计分别测定植株体内全氮 、全磷 、全钾的含量 。收获后
的土壤利用凯氏定氮法 、钼蓝比色和火焰光度计测定其全氮 、磷 、钾 ,利用碱解法 、钒钼黄比色和火焰光度
计测定土壤中的有效氮 、磷 、钾的含量。
2　结果与分析
2.1　红小豆品种间的产量性状差异　从表 2 、表 3可以看出 ,小豆生物产量 、经济产量 、经济系数及根冠
比品种间有显著差异 ,且京农 6号优于京农 5号 ,京农 4号相对较差;田间试验与盆栽试验趋势一致 。说
明 3个时期选育的小豆新品种是逐步实现高产目标的 。
表 2　盆栽红小豆生物学产量性状
处理 生物产量/(g/盆) 经济产量/ (g/盆) 经济系数 根冠比
JN4
JN5 JN6 JN4 JN5 JN6 JN4 JN5 JN6 JN4 JN5 JN6
高肥 59.00 85.41 90.49 8.22 21.56 24.66 0.14 0.25 0.27 0.080 0.141 0.157
低肥 45.99 67.15 89.89 8.38 20.05 29.84 0.18 0.30 0.33 0.066 0.074 0.135
对照 43.04 74.83 80.64 8.18 19.78 20.62 0.19 0.26 0.26 0.064 0.078 0.126
　　由表 2 ,施肥也有助于生物产量 、经济产量及根冠比的提高 ,而提高幅度并不随施肥量的增加而成比
例的增加 ,低肥条件下小豆经济产量和经济系数较高 ,说明对小豆施肥的作用需要一个正确的认识 。
2004 年第 1 期 贾月慧 等:红小豆不同品种养分效率的差异及其机理研究 33　
2.2　红小豆品种间生理生化指标的差异　(1)光
合速率　由表 4 ,红小豆的平均光合速率品种间有
明显差异:JN6>JN5>JN4 。施肥也明显影响其光
合速率 ,平均而言 ,施肥量增加光合速率降低。(2)
叶绿素含量　红小豆的平均叶绿素含量品种间有
明显差异:JN6>JN5>JN4 ,沙培结果与此一致。适
表 3　大田栽培红小豆的生物产量 、
经济产量/(g/区)
处理 生物产量 经济产量
JN4 JN5 JN6 JN4 JN5 JN6
施肥 235.9 411.3 684.6 63.2 89.6 154.9
对照 247.9 283.3 579.6 41.3 59.1 134.1
当增加施肥会提高叶绿素含量 。JN5在高肥条件下叶绿素含量最高 ,而 JN6和 JN4在高肥条件下比低肥
要低。(3)硝酸还原酶活性　红小豆的平均硝酸还原酶活性品种间有明显差异:JN4>JN5>JN6;从表 4
中可以看出 , JN4 随着施肥量的增加硝酸还原酶活性明显降低;而 JN5 和 JN6 无此规律。(4)
根系活力　JN4的根系活力显著低于 JN5和 JN6 , JN5与 JN6之间的根系活力差异不大。随着施肥量的
增加根系活力略有增加。
表 4　红小豆品种间生理生化指标的差异
处理
光合速率CO 2
/(umol/m2·s)
叶绿素含量×10-2
/(g/ g FW)
硝酸还原酶的活性
/(ug/ g FW·h)
根系活力
/(mg/ g·h TTC)
JN4 JN5 JN6 JN4 JN5 JN6 JN4 JN5 JN6 JN4 JN5 JN6
高肥 30.72 38.87 49.29 0.178 0.214 0.205 21.49 19.02 20.30 0.217 0.270 0.269
低肥 25.94 42.41 41.84 0.192 0.186 0.214 22.78 21.31 17.69 0.213 0.269 0.266
CK 28.17 49.93 50.39 0.172 0.177 0.195 25.22 19.27 18.61 0.201 0.248 0.255
2.3　红小豆不同品种的氮素效率　(1)植株体内全氮的含量。表 5可见 ,红小豆植株体内全氮的含量品
种间有明显差异 , JN5>JN6>JN4。JN4 在各施肥水平下差异不显著;JN5和 JN6施肥越高体内氮的积
累越多 ,差异达显著 。由此可见 , JN4是一个低产耐瘠型品种 , JN5是一个高产需要高肥的品种 , JN6 是
高产低肥高效品种 ,有利于安全食品生产。(2)氮素效率 。氮素吸收和利用效率品种间差异极显著 。
JN6的氮素吸收效率和利用效率最高 ,其次为 JN5 , JN4最低。低肥水平下3个品种的氮素吸收效率和利
用效率均最高 ,高肥条件下 3个品种的氮吸收效率却显著低于对照 ,而氮素利用效率高肥条件下比未施
肥显著高 。
表 5　各品种红小豆氮素吸收和利用效率
处理
植株体内全氮的含量×10-2
/(g/ g)
氮素吸收效率
(g/g)
氮素利用效率
(g/ g)
JN4 JN5 JN6 JN4 JN5 JN6 JN4 JN5 JN6
高肥 1.241 2.438 1.868 48.03 55.55 57.58 62.44 68.62 70.45
低肥 1.234 2.023 1.706 57.15 60.15 63.17 64.55 70.15 72.17
CK 1.397 1.860 1.663 52.44 58.92 61.45 57.03 63.55 65.58
2.4　红小豆不同品种的磷肥效率　由表 6 ,磷素的吸收效率品种间未达显著差异 ,但品种与施肥的互作
效应显著。低肥时 , 3个品种磷吸收效率显著高于对照和高肥条件下的磷的吸收效率。高肥时 ,磷的吸
收效率高于对照 。当未施肥时 , JN5和 JN6显著高于 JN4;高肥时磷吸收效率 JN4>JN6>JN5。磷素利
用效率 JN5和 JN6显著高于 JN4 , JN5和 JN6之间磷的利用效率差异不显著。随着施肥水平的提高磷的
利用效率也在增加。
表 6　各品种红小豆磷素吸收和利用效率
处理
磷素吸收效率
/(g/ g)
磷素利用效率
/(g/ g)
JN4 JN5 JN6 JN4 JN5 JN6
高肥 315.0 294.0 301.0 312.5 484.3 490.2
低肥 342.0 350.0 330.0 307.7 423.2 424.6
CK 237.5 290.0 287.0 255.8 392.2 347.6
表 7　各品种红小豆钾素吸收和利用效率
处理
钾素吸收效率
(g/gK)
钾素利用效率
(g/gK)
JN4 JN5 JN6 JN4 JN5 JN6
高肥 51.0 66.0 66.0 130.1 149.9 156.7
低肥 49.4 62.0 63.2 127.7 145.8 146.9
CK 43.5 58.8 57.4 100.3 123.8 117.4
2.5　红小豆不同品种的钾效率　从表 7 , JN4的钾素吸收效率在各施肥水平下显著低于 JN5和 JN6 ,而
34　 北　京　农　学　院　学　报 第 19 卷
JN5和 JN6的钾吸收效率差异不显著 。施肥可以提高各品种钾的吸收效率 。从钾素的利用效率来看 ,
各品种在施肥条件下对钾的利用效率与对钾的吸收效率非常一致。 JN6品种钾的利用效率随施肥的增
加提高极为显著 。
3　讨　论
本研究表明 ,京郊地区近年推广应用的京农 5号红小豆是一个高产 、需要高肥支撑的品种 ,而新育成
的京农 6号是一个高产 、低肥 、营养元素吸收和利用高效率的品种 ,有利于发展安全食品生产 。
红小豆品种间生物产量 、经济产量都有显著的差异 ,生物产量和经济产量之间呈极显著正相关(r=
0.873＊＊)。光合速率和叶绿素含量是植物体积累干物质多少的重要指标 ,选择具有较高光合速率的品
种是提高产量的一条途径[ 8] 。光合速率与叶绿素含量达显著相关(r=0.737＊),这一结论支持了于继洲
等(1994)的观点:在一定光照强度下 ,叶绿素含量越高 ,光合速率越快[ 9] 。同时发现 ,叶绿素的含量与生
物产量之间呈显著正相关(r=0.668＊);光合速率与生物产量(r=0.782＊)、经济产量(r=0.740＊)都达
显著相关;在本研究中 ,京农 6号品种的光合速率及叶绿素含量均显著高于京农 4号和京农 5号 ,且是一
个高生物产量和高经济产量的品种 。
硝酸还原酶是植物体内硝酸根离子还原为铵根离子的限速酶 ,硝酸还原酶活性(NRA)的高低 ,代表
了氮素的同化水平(林振武等 ,1992)[ 10] 。在本实验中 ,硝酸还原酶活性与植株体内氮的积累量相关不显
著 ,与生物产量 、经济产量也无显著相关 ,与严小龙 、张福锁(1995)[ 7]的 NRA 与氮积累无关的观点相一
致 ,故 NRA难以作为品种的选择指标 ,其机理有待进一步探讨 。
根系是植物吸收养分 、水分的主要器官 ,根系活力的强弱是关系产量的重要指标(林咸永等 ,
1995)[ 11] 。本实验中根系活力与生物产量 、经济产量的相关达极显著或显著水平(r生=0.804＊＊ , r经=
0.735＊),根系活力可以作为预测高产的一项指标 。
红小豆各品种对氮素的吸收和利用效率有差异 ,低肥条件可以提高氮效率 ,但高肥水平却降低了氮
吸收和利用效率 。这也说明红小豆本身是较耐贫瘠的作物 ,自身具有固氮能力 ,施肥较多 ,反而抑制了它
对养分的吸收[ 1] 。氮素 、钾素吸收效率和利用效率之间均达极显著正相关(rN =0.981＊＊ , rK =
0.900＊＊)。但磷素的吸收效率与利用效率之间相关不显著(r=0.661)。京农 6号品种在低肥条件下其
磷素吸收效率不高 ,但利用效率却不低 。氮 、磷 、钾三元素的吸收效率 、利用效率都具有同步性 ,相关分析
达到极显著水平(rN吸P吸 =0.798＊＊ , rN利P利=0.921＊＊ , rN利P吸 =0.816＊＊ , rN吸P利=0.879＊＊ , rN吸K吸 =
0.920＊＊ , rN吸K利=0.894＊＊ , rN利K利=0.945＊＊);说明养分之间的吸收和利用是相辅相承的 ,相互影响 ,
相互促进 。但根系活力与氮 、磷 、钾吸收效率之间无显著相关 ,其原因有待进一步研究。
参考文献:
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2004 年第 1 期 贾月慧 等:红小豆不同品种养分效率的差异及其机理研究 35