全 文 ：磁处理土壤对油菜幼苗生理生化指标的影响*
顾继光* * 周启星
(中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳 110016)
摘要 用室外盆栽方法, 将土壤磁效应与生物磁效应相结合, 研究磁处理土壤对油菜( Brassica napus )
幼苗硝酸还原酶活性、可溶性糖含量、根系活力以及生物量的影响. 结果表明, 200mT 磁处理土壤可提高
油菜幼苗硝酸还原酶活性 10. 76% , 300mT 和 100mT 处理均使可溶性糖含量增加 11. 05%以上,根系活力
增加 26. 40% .生物量增加, 地上部鲜重以 300mT 处理最大,比对照增加 13. 28% ,地下部的鲜重以 200mT
处理最大, 比对照增加 13. 17% , 根冠比降低 10. 00% ,说明土壤健康质量得到了改善.
关键词 磁化土壤 油菜 生理生化指标 土壤健康质量
文章编号 1001- 9332( 2003) 05- 0794- 03 中图分类号 Q945. 12 文献标识码 A
Effects of magnetized soil on physiological and biochemical indexes of Brassica napus seedlings. GU Jiguang ,
ZHOU Qix ing ( K ey Laboratory of T er restrial Ecological Process , I ns titute of App lied Ecology , Chinese A cade
my of Sciences, Shenyang 110016, China) . Chin . J . A pp l. Ecol . , 2003, 14( 5) : 794~ 796.
N itrate r eductase, perox idase, w atersoluble sugars, root vitalit y and total biomass o f Brassica napus seedlings
were investigated w ith soil after magnetization treatment. The r esults showed that nitr ate reductase activity was
incr eased by 10. 76% after 200 mT treatment. The contents o f w atersoluble sugars were increased by 11. 05%
and root vitalit y by 26. 40% for 300 and 100 mT treatments, respectively . T otal biomass also show ed a trend of
incr ease as the magnetizat ion incr eased. T he highest biomass of the aboveground parts was achieved at 300mT ,
which w as 13. 28% higher than that of control. In addition, to tal biomass of belowgr ound parts was t he highest
at 200mT , which was 13. 17% higher than that of control, and the r atio of belowground to aboveground parts
decreased by 10. 00% , suggesting that the overall env ironmental quality of the soil was improved significantly.
Key words Magnetized soil, Brass ica napus , Physiological and biochemical index, So ilhealth quality.
* 国家重点基础研究发展规划项目( G1999011808) 和中国科学院知
识创新重要方向项目资助( KZCX2SW416) .
* * 通讯联系人.
2002- 09- 20收稿, 2003- 02- 18接受.
1 引 言
油菜( Brassica napus )作为北方地区冬、春季节
的重要蔬菜品种之一,它适应性广, 生育期短, 而且
富含大量的叶绿素及各种营养物质成分. 油菜不仅
能提供给人体所需的多种维生素、矿物质和各种微
量元素,且能提供给人体较多的碳水化合物、蛋白
质.此外,还具有维持人体酸碱平衡的重要作用, 是
深受人们喜爱的叶菜类蔬菜. 因此,油菜的营养特性
与增产的施肥研究得到高度重视,有一些研究了油
菜施用磁肥的效果,例如,秦松[ 3]和王亚莉[ 5]报道,
在油菜上施用多元磁肥, 提高了油菜的产量, 经济效
益显著;顾时针[ 1]研究表明, 磁化尾矿作为磁肥应
用于油菜, 对油菜有增产效果; 曾宪文[ 7]用磁场处
理油菜种子,对油菜生长发育、产量和品质均有良好
的作用.另有报道,磁场处理可以影响土壤的理化性
质[ 4] .但是,用磁场直接处理土壤是否通过土壤健
康质量的改善对油菜产量产生影响,尤其是否通过
土壤健康质量的改善影响油菜幼苗生理生化特性,
目前尚未见报道.本文就磁场直接处理土壤对油菜
生理生化特性和产量的影响进行了初步研究.
2 材料与方法
2 1 供试土壤
土壤采自沈阳市东陵区农田, 为发育于冲积母质上的草
甸土. 其基本理化性质为: 土壤有机质 18. 9 g! kg- 1 , pH
( H2O) 6. 6,全氮 1. 08 g!kg- 1 , 碱解氮 76. 8 mg!kg- 1, 速效
磷 9. 8 mg!kg- 1 ,速效钾 125. 9 mg!kg- 1 .
将土壤放在磁处理器 100mT 、200mT、300mT、400mT、
500mT 磁场强度下磁化 5 min, 以未经磁化的原土为对照
( CK ) . 每盆装风干土 5. 5kg, 每公斤土施入尿素(相当于0. 2g
N )、过磷酸钙(相当于 1. 5g P2O5)为底肥, 混匀后装盆. 为防
止磁性物质干扰, 均用聚乙烯盆,重复 3次, 随机区组排列.
2 2 供试作物
油菜品种为五月蔓. 盆栽前,选取籽粒饱满、大小一致的
油菜种子, 用 0. 5% 次氯酸钠灭菌、消毒. 自来水冲洗干净
后, 浸种 12 h, 催芽后播种.
2 3 测试方法
在苗龄两周, 取样进行各种生理、生化指标化学分析, 每
次随机取 3 次重复. 土壤理化性质的各种指标均用常规方
应 用 生 态 学 报 2003 年 5 月 第 14 卷 第 5 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, May 2003, 14( 5)∀794~ 796
法[ 2] .油菜硝酸还原酶用磺胺法测定[ 8] , 根系活力用 萘胺
法测定[ 8] , 可溶性糖用蒽酮法测定[ 8] .
3 结果与讨论
31 磁处理土壤对油菜叶片硝酸还原酶活性影响
多方面的资料表明, 硝酸还原酶是作物氮代谢
过程中的关键酶,也是硝酸盐同化过程中的限速酶,
硝酸还原酶活性的高低与作物体内正常的生理生化
反应密切相关[ 6, 8] . 表 1为磁处理土壤对油菜叶片
硝酸还原酶活性的测试结果. 磁处理组油菜的硝酸
还原酶活性的提高与对照差异均达到极显著水平.
对不同磁场强度处理土壤的油菜硝酸还原酶活
性的比较表明, 300mT 处理的硝酸还原酶活性最
高,与其余 4个处理的差异也达到极显著水平. 而
200mT 处理与 100mT 处理的油菜硝酸还原酶活性
的差异不显著, 但与 500mT 处理、400mT 处理差异
达到显著水平, 且与 400mT 处理的差异达到极显著
水平. 从不同处理的硝酸还原酶活性大小的顺序来
看,依次为 300mT 处理> 200mT 处理> 100mT 处
理> 500mT 处理> 400mT 处理, 分别比对照增加
54. 17%、39. 81%、36. 96%、24. 26%和 10. 76%. 由
此可见,磁处理土壤可能由于改善了土壤的健康质
量[ 9, 10] , 进而改善了油菜生长环境的营养条件, 从
而能够提高油菜叶片硝酸还原酶活性.
表 1 磁处理土壤对油菜叶片硝酸还原酶活性的影响
Table 1 Effect of magnetized soil on activity of nitrate reductase in rape
leaves
磁场强度
Intensity of
magn etic
f ields( mT)
硝酸还原酶活性
Activity of
nit rate reductase
(g NO 2- !g- 1!h- 1FW)
显著性水平
Level of signif icance
0. 05 0. 01
300 6. 77 a A
200 6. 14 b B
100 6. 01 b B
500 5. 45 c BC
400 4. 86 c C
CK 4. 39 d D
F= 268. 35 F0. 05= 3. 23 F0. 01= 5. 64
注:表中相同字母表示平均数间差异不显著 Note: Means at colum
follw ed by same letter were not signif icant ly diff erent .下同 T he same
below .
32 磁处理土壤对油菜可溶性糖含量的影响
油菜中可溶性糖含量代表其体内碳水化合物的
合成和运转状况,同时油菜中可溶性糖含量的高低,
也是评价蔬菜食用品质的一个重要指标.例如,在一
些污染土壤上出产的油菜, 常常因为可溶性糖含量
太低,或者其它一些因素的作用,不仅影响其食用口
感,味不甘甜, 而且色泽黯淡1) . 磁处理土壤对油菜
可溶性糖含量的测试结果列于表 2. 从表 2可知, 磁
处理土壤组的油菜可溶性糖含量均高于对照. 其中
200mT 处理比对照增加 29. 68% ,并与其它处理差
异达到显著水平. 300mT 处理与 100mT 处理之间
差异不显著, 但与 400mT 处理、500mT 处理、对照
的差异达到显著水平. 400mT 处理、500mT 处理、对
照之间的差异不显著. 300mT 处理和 100mT 处理
的油菜可溶性糖含量比对照增加 13. 1% 和
11. 05% .
表 2 磁场处理土壤对油菜可溶性糖含量的影响
Table 2 Effect of magnetized soil on watersoluble sugars in rape
seedl ings
磁场强度
Intensity of
magnet ic fields
( mT)
可溶性糖含量
Watersoluble
sugar( % FW)
显著性水平
Level of significance
0. 05 0. 01
200 1. 127 a A
300 0. 983 b B
100 0. 965 b B
400 0. 897 c C
500 0. 885 c C
CK 0. 869 c C
F= 87. 69* * F0. 05= 3. 33 F0. 01= 5. 64
据薛毓华[ 6]的研究报道,磁处理能引起蔬菜作
物的可溶性糖含量增加, 主要是与磁处理后叶绿体
的光化学特性提高、光合磷酸化速度增加有关. 从土
壤生态系统健康的角度, 或许与土壤经过磁化致使
土壤健康质量得到改善有一定关系[ 9~ 11] ,这有待进
一步研究.
33 磁处理土壤对油菜根系活力的影响
作物的根系是吸收水肥的主要器官, 同时又是
物质同化、转化和合成的重要器官,根系生长发育状
况直接影响作物的正常生命活动. 根系活力大则吸
收能力强,反之,根系活力小则吸收能力弱.因此,研
究磁处理土壤对作物根系活力的影响, 对于指导调
节作物的生理代谢具有重要意义. 从表 3 可看出,
200mT、100mT 和 400mT 处理的根系活力与
300mT、500mT 及对照的差异均达到极显著水平.
200mT 处理油菜根系活力与其它几个处理的差异
达到显著水平,除 100mT 处理外, 达到极显著水平.
其中 , 100mT处理、400mT处理 , 分别比对照增加
1)周启星.土壤健康质量与农产品安全.北京:科学出版社(待出版)
表 3 磁场处理土壤对油菜根系活力的影响
Table 3 Effect of magnetized soi l on the vital ity of rape roots
磁场强度
Intensity of
magnet ic
f ields (mT )
根系活力
Root vitality
(g naphthy
lamine!g- 1!FW)
显著性水平
Level of significance
0. 05 0. 01
200 2. 76 a A
100 2. 57 b A
400 2. 25 c B
300 1. 92 d C
500 1. 87 d C
CK 1. 78 d C
F= 20. 12* * F0. 05= 3. 33 F0. 01= 5. 64
7955 期 顾继光等:磁处理土壤对油菜幼苗生理生化指标影响的初步研究
44. 38%和 26. 40% . 或许, 磁处理土壤可能由于改
善了土壤的健康质量[ 9~ 11] ,从而促进了油菜根系活
力的提高.
34 磁处理土壤对油菜幼苗生物量的影响
在一定时间和单位土壤面积上,油菜生物量的
多少,即油菜的产量, 是土壤肥力质量的表征, 也在
一定程度上说明其环境质量和健康质量的状
况[ 9~ 11] .磁处理土壤不仅对油菜幼苗的生理生化指
标产生了影响, 而且对油菜幼苗的地上部、地下部鲜
重和干重也产生一定影响.从表 4可知,油菜地上部
的鲜重以 300mT 处理最大, 比对照增加13. 28%;地
下部的鲜重以 200mT 处理最大,比对照增加13. 17%.
表 4 磁处理土壤对油菜幼苗生物量的影响
Table 4 Effect of magnetized soil on biomass of rape seedlings
磁场强度
Intensity o f
magnet ic
fields(mT)
鲜重F resh
weight
( g!plant - 1)
地上部
Above
g round
地下部
Under
g round
干重Dry
weight
( g!plant- 1)
地上部
Above
ground
地下部
U nder
ground
根冠比
Root / Shoo t
CK 4. 645 0. 425 0. 314 0. 039 0. 124
100 4. 734 0. 422 0. 328 0. 035 0. 106
200 5. 168 0. 481 0. 372 0. 046 0. 123
300 5. 261 0. 454 0. 369 0. 042 0. 114
400 4. 695 0. 354 0. 289 0. 032 0. 111
500 4. 872 0. 398 0. 291 0. 033 0. 113
干重无论地上部、地下部均以 200mT 处理最大, 分
别较对照增加 18. 56%和 17. 95% .根冠比的结果则
是 200mT 处理与对照接近,其余各处理均小于对照
10% .可见,磁处理土壤可能由于改善了土壤的肥力
质量、健康质量和环境质量[ 10, 11] ,特别是由于土壤
健康质量的改善能够显著降低油菜的根冠比, 从而
促进了油菜#有效∃产量的提高. 有关更为详细的机
理,有待进一步研究.
4 结 论
41 磁处理土壤能够提高盆栽油菜苗期叶片硝酸
还原酶活性, 300mT 磁处理的效果最为显著.
42 磁处理土壤增加油菜可溶性糖含量的作用, 以
200mT 处理最为明显.
43 磁处理土壤能够明显增强油菜根系的活力.
44 磁处理土壤提高油菜地上部的鲜重,降低了油
菜的根冠比,提高了油菜的有效产量.
45 磁处理土壤对油菜的有益影响,主要是磁处理
改善了土壤健康质量.
参考文献
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作者简介 顾继光, 男, 1966 年出生, 博士, 现为中国科学院
沈阳应用生态研究所博士后, 主要研究方向为土壤健康质量
与修复. 发表论文 10 余篇. Email: gujiguang@ hotmail. com
796 应 用 生 态 学 报 14卷