王傳勝　劉中良

摘 要：為研究硫對大蒜光合特性和N、P、K元素吸收的影響，試驗采取設施水培大蒜。結果表明，在0～2.25 mmol·L-1硫濃度范圍內，光合色素含量、光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）和胞間CO2濃度（Ci）隨施硫濃度增加而升高，至硫濃度為2.25 mmol·L-1時最高；蒸騰速率（E）在1.50 mmol·L-1時最高；當硫處理濃度為3.75 mmol·L-1時，鱗莖和蒜薹中全氮含量最高；鱗莖和蒜薹中全P和全K含量均以2.25 mmol·L-1時最高，較不施硫處理分別高出235.98%，152.03%，41.11%和44.85%。

關鍵詞： 硫；大蒜；光合特性；NPK吸收

中圖分類號：S633.4 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.11.021

硫是作物生長發(fā)育的主要營養(yǎng)元素之一，僅次于氮、磷和鉀元素之后居第4位的大量元素，與作物生長發(fā)育、品質及產量形成具有極大關系，而品質的提高、產量的形成主要依賴于葉片的光合特性和根系的吸收作用[1-8]。硫主要以SO42-的形式被植株吸收，而谷胱甘肽是植株硫酸鹽吸收的調節(jié)信使，通過調節(jié)根系和地上部硫素營養(yǎng)，保證了根系和地上部硫素營養(yǎng)的協(xié)調，促進了植株的正常生長發(fā)育[9-10]。但由于長期以來種植戶對氮肥的過量施用，加上不合理的施肥方式，導致土壤肥料失衡。一方面，作物產量明顯提高，增加了土壤中的硫肥消耗，另一方面隨著各國對環(huán)境安全意識的提高和重視，減少了對大氣中二氧化硫的排放量，向土壤沉降的硫也相應減少[11-12]，缺硫已成為限制農作物產量品質提高的因素之一[13]，以往的研究主要局限于土壤施硫，對大蒜的影響研究較少[7]，且在水培條件下硫素營養(yǎng)對大蒜地上部、地下部代謝的影響還缺乏研究[14]。

本研究旨在設施水培條件下，排除其他元素的干擾，探究硫對大蒜光合色素含量、光合速率及氮、磷、鉀營養(yǎng)元素吸收的影響，旨在探明大蒜的適宜硫肥施用量，以便為無土農業(yè)種植提供指導。

1 材料和方法

1.1 試驗設計

試驗于2008年10月—2009年5月在山東農業(yè)大學蔬菜實驗基地及教育部園藝作物生物學重點開放實驗室中開展。試驗以金鄉(xiāng)紫皮蒜為試材，以Hoagland營養(yǎng)液為基礎[15]，設6個硫水平梯度：S1（0 mmol·L-1）、S2（0.75 mmol·L-1）、S3（1.50 mmol·L-1）、S4（2.25 mmol·L-1）、S5（3.00 mmol·L-1）和S6（3.75 mmol·L-1），硫由Na2SO4提供，營養(yǎng)液pH值控制在5.8～6.2。

試材于2008年10月7日播種，試驗材料種植于拱棚水培箱中種植，水培箱規(guī)格長寬深為70，50，15 cm，每個試材處理種植200株，自然光照，棚溫控制在0～25 ℃之間，種植大蒜株行距為15 cm×15 cm。試材生長初期，營養(yǎng)液每12 d換1次，進入旺盛生長期，7 d更換1次營養(yǎng)液，除硫處理外，均常規(guī)管理。

1.2 測定項目與方法

光合參數(shù)采用CIRAS-Ⅱ光合儀于2009年4月19日上午10：00—10：30進行測定，從頂部數(shù)第4片葉中間測定，3次重復，每個處理測10株。光合色素含量采用丙酮比色法測定[16]。氮含量采用凱氏定氮法測定，磷和鉀含量分別用釩鉬黃比色法和火焰光度法測定[17]。

試驗數(shù)據(jù)采用DPS6.0和EXCEL2003軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 硫對大蒜葉綠素及類胡蘿卜素含量的影響

葉綠體是植物光合作用的主要場所。圖1和圖2表明，硫可顯著提高大蒜葉片葉綠素和類胡蘿卜素含量，隨營養(yǎng)液中硫濃度的提高，葉綠素和類胡蘿卜素含量隨著增加，至2.25 mmol·L-1時最高，當硫濃度超過2.25 mmol·L-1時，色素含量隨硫處理濃度的增加而降低。在2.25 mmol·L-1處理濃度時，葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素及葉綠素（a+b）的含量均達到最大；各硫濃度處理之間，葉綠素b含量增加不顯著。由此可見，硫處理濃度為2.25 mmol·L-1時最有利于光合色素的積累。

2.2 硫對大蒜葉片光合參數(shù)的影響

2.3 硫對大蒜NPK元素吸收的影響

3 結論與討論

本試驗就硫對大蒜光合色素含量、光合速率和NPK吸收的影響進行了探究。結果顯示，當硫的處理濃度為2.25 mmol·L-1時，光合色素含量最高，光合速率最強，其主要原因是有機硫是構成葉肉細胞中葉綠體蛋白的主要成分之一，所以生產中硫的供應水平對植物葉片葉綠體的形成和功能發(fā)揮起重要的作用[18-21]，陳屏昭等[22]認為硫以硫脂形式參與葉綠體基粒片層構成，此外，硫參與氧化蛋白半胱氨酸-SH的組成，并在光合作用中起傳遞電子的作用，從而提高葉綠素含量，促進光合速率。本試驗結果與楊鳳娟等[5]和閆冰杰[7]通過土壤施硫提高大蒜光合特性的結論一致。張秋芳等[21]和Jarvan[23]研究發(fā)現(xiàn)有機硫是葉肉細胞中葉綠體蛋白的主要成分之一，植株生長過程中缺硫可導致包括類囊體在內的所有膜結構發(fā)育不全或出現(xiàn)功能缺陷，從而影響葉綠體形成和功能的發(fā)揮。李海云等[24]研究發(fā)現(xiàn)，硫對大白菜光合色素含量及光合速率也有促進作用。當硫的處理濃度超過2.25 mmol·L-1時，光合色素含量和光合速率下降，主要在于硫過量時會產生一些有害含硫成分，如SO2、SO32-、HSO3-等，這些成份具有氧化作用，可以將光合色素漂白而“清除”，導致其含量下降，光合速率下降[22]，同時，施硫可以促進ATP反應，加速光合磷酸化以及與光合磷酸化活力有關的跨類囊體膜質子梯度，繼而提高光合速率[25]。本研究表明，營養(yǎng)液中加入一定的硫可以促使大蒜葉片凈光合速率和胞間CO2濃度成正比，這與楊鳳娟等[5]試驗測定結果不同，究其原因可能是與氣孔限制有關[25]。

已有研究結果表明，硫能促進作物NPK含量[7，27]，這與本研究結果一致。本研究表明，鱗莖和蒜薹中全氮的吸收隨著硫處理濃度而增加，成一定的正相關，這與Daigger[27]、Mahler[28]和閆冰潔[7]的試驗結果一致。也有報道認為，硫肥對植株中氮的吸收影響不大[29]。馬友華[30]研究表明，煙草前期各部位的氮含量與施硫密切關聯(lián)，但施硫過量反而會降低煙草中氮含量。鱗莖和蒜薹中全磷和全鉀的含量在2.25 mmol·L-1時最高，高于此濃度產生抑制作用，這主要在于硫、磷之間存在拮抗作用，這種拮抗作用是由硫酸根和磷酸根以相同途徑進入植物體內或者植株吸收部位相互競爭所致。Mahler[28]、Modaish[31]指出，適量的硫促進植株對磷的吸收，只有二者在高濃度下，才顯現(xiàn)拮抗作用。鉀、硫之間在營養(yǎng)吸收上有相互促進的作用[4]。本研究表明，當營養(yǎng)液中硫的處理濃度為2.25 mmol·L-1時，最利于大蒜光合特性的提高及NPK元素的吸收、積累。

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