劉明月，嚴(yán)逸男，尚春雨，陳 露，李家明，鐘鳳林，林義章

(福建農(nóng)林大學(xué) 園藝學(xué)院，福州350002)

尖葉萵苣(LactucasativaL.)屬菊科萵苣屬，以嫩梢、嫩葉為食用部位。其營養(yǎng)豐富、抗病性和適應(yīng)性強(qiáng)、生長周期短，是無土栽培研究的模式植物之一，也是生產(chǎn)規(guī)模較大的水培綠葉蔬菜，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益[1-2]。

氮素是植物體內(nèi)重要的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，也是植物生理代謝中重要的調(diào)節(jié)物質(zhì)，對植物生理代謝和生長有著重要作用[3-4]。根系是植株吸收氮素的主要器官，在多種控制條件下影響植物的生長發(fā)育，植株地上部有機(jī)物的合成也受到氮素的影響[5-7]。在設(shè)施高復(fù)種指數(shù)下，為保證作物質(zhì)量和產(chǎn)量，人們偏施或過量施用氮肥，導(dǎo)致土壤表面易發(fā)生次生鹽漬化。徐福利等[8-10]報(bào)道，硝酸鹽是引起次生鹽漬化的主要原因之一，硝態(tài)氮的分布與過量施用氮肥且施用次數(shù)較多有關(guān)，使栽培環(huán)境極易累積硝酸鹽和加劇次生鹽漬化[11-12]。另外，施用尿素和銨態(tài)氮肥過多，易產(chǎn)生大量氨氣，相對于露地土壤環(huán)境而言，設(shè)施條件下的空氣流動(dòng)性較差，當(dāng)氣體濃度升高到閾值時(shí)會(huì)發(fā)生氨氣毒害，使葉肉組織壞死，葉綠素解體，葉脈間出現(xiàn)褐色斑點(diǎn)或塊狀壞死斑等癥狀[13]，這些都成為當(dāng)今現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展所需解決的問題。

鎳作為植物生長必不可少的微量元素，也是一些酶的重要組成成分。植物吸收的鎳主要是離子態(tài)鎳(Ni2+)，其次吸收絡(luò)合態(tài)鎳，如Ni-EDTA和Ni-DTPA；植物體內(nèi)鎳的運(yùn)輸較為迅速，在木質(zhì)部中鎳可與有機(jī)酸和多種肽形成螯合物[14]，在一些植物的生長發(fā)育上具有必要性和不可替代性[15]。低濃度的鎳會(huì)刺激作物生長，其作用主要表現(xiàn)在促進(jìn)種子萌發(fā)[16]、加速幼苗生長[17]；在增加植株的總蛋白質(zhì)與總氮含量，加速貯藏蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化及結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)與催化蛋白質(zhì)的累積(提高氮素利用率，促進(jìn)增產(chǎn))、促進(jìn)葉綠素、胡蘿卜素與葉黃素的合成、增加光合速率上效果顯著[18]。Walker[19]發(fā)現(xiàn)在碗豆的生殖生長階段，鎳參與了其體內(nèi)的氮代謝過程，且鎳是脲酶的組成成分，脲酶的作用是催化尿素分解成NH4+，供植物吸收利用，鎳通過提高脲酶的活力，提高尿素的利用率，闡明了鎳與植物氮代謝的關(guān)系[20]。

由于氮素對植物生長的積極作用，導(dǎo)致生產(chǎn)上氮肥施用量過多，利用率降低，從而使環(huán)境受到污染。鎳作為植物生長過程中不可缺少的元素，使其受到越來越多的關(guān)注，但鎳在植物生長環(huán)境中也是作為一種重金屬存在，所以對它的研究主要集中在鎳脅迫以及鎳濃度的篩選上，而對通過施加一定濃度鎳來減少氮肥施用量上還有待進(jìn)一步研究。迄今，本課題組開展了大量關(guān)于氮素對尖葉萵苣生長影響的研究，主要集中在栽培[21]、光合作用[22]、硝態(tài)和銨態(tài)氮配比[23]等方面，深入探究尖葉萵苣氮代謝的調(diào)控機(jī)理及提高氮素利用效率的措施。鎳參與氮代謝的過程，本試驗(yàn)在前期研究基礎(chǔ)上采用水培方法進(jìn)行營養(yǎng)液的調(diào)控，在保障尖葉萵苣產(chǎn)量、品質(zhì)的前提下，通過施加適宜濃度的鎳并降低氮肥施用量并與無鎳處理比較，明晰鎳對植株氮素吸收的作用，分析鎳對萵苣生長和生理的影響，以期達(dá)到提高氮肥利用效率、增產(chǎn)增收、平衡自然生態(tài)的迫切要求。

1 材料和方法

1.1 材料培養(yǎng)和處理

供試尖葉萵苣品種為‘全年油麥菜’(LactucasativaL.)，于2017年3月種植于福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院園藝科技樓蔬菜研究所植物培養(yǎng)室，待尖葉萵苣幼苗長至2片真葉時(shí)定植于各處理的栽培盆，每個(gè)處理2盆，每盆種植42株，清水緩苗1 d。營養(yǎng)液參考Hoagland營養(yǎng)液配方[24]，其中N濃度為112 mg·L-1，各處理的氮濃度依據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)調(diào)整。通過前期試驗(yàn)篩選發(fā)現(xiàn)0.1 mg·L-1Ni2+、22.4 mg·L-1N處理的尖葉萵苣長勢最好，1 mg·L-1Ni2+、22.4 mg·L-1N處理的尖葉萵苣長勢顯著降低，所以本試驗(yàn)設(shè)置T1(0 mg·L-1Ni2+、112 mg·L-1N)、T2(0 mg·L-1Ni2+、22.4 mg·L-1N)、T3(0.1 mg·L-1Ni2+、22.4 mg·L-1N)、T4(1 mg·L-1Ni2+、22.4 mg·L-1N) 4個(gè)處理，研究適宜濃度Ni2+對尖葉萵苣氮素吸收、生長、生理及品質(zhì)上的影響。其中，T1為對照，鎳源為NiSO4，1 mg·L-1的NiSO4中S含量僅占營養(yǎng)液中S含量的0.7%，所以NiSO4中S的影響可忽略。營養(yǎng)液pH值控制在6.5，本試驗(yàn)周期為9 d，緩苗完畢為第0 天，并分別在第0、3、6、9 天(每隔3 d)取樣測定各項(xiàng)指標(biāo)。另外，為檢驗(yàn)Ni2+在植物體內(nèi)的累積情況，將培養(yǎng)10～18 d的營養(yǎng)液改為無Ni2+處理，在N含量不變的條件下測定第9、18 天Ni及其他礦質(zhì)元素在植株體內(nèi)含量。

1.2 測定指標(biāo)及方法

1.2.1形態(tài)指標(biāo)將待測葉片和根系樣品用蒸餾水沖洗干凈，采用電子天平測定樣品鮮重和干重，采用Epson Perfection 4990 PHOTO根系掃描儀(愛普生(中國)有限公司)進(jìn)行樣品掃描，應(yīng)用WinRHIZO根系分析系統(tǒng)對根系總長度、總表面積、總體積、平均直徑、分根數(shù)、根尖數(shù)、葉片總表面積和葉片總體積等形態(tài)參數(shù)進(jìn)行分析，每個(gè)處理隨機(jī)選取3株苗，每個(gè)指標(biāo)重復(fù)測定3次。

1.2.2光合指標(biāo)采用李合生[25]的方法測定尖葉萵苣葉片中葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量。采用LI-6400型號便攜式光合作用測定儀(美國LI-COR公司)于上午9：00～11：30，在光照強(qiáng)度1 000 μmol·m-2·s-1、CO2濃度400 μmol·mol-1、溫度25 ℃、相對濕度40%～50%條件下，測定各處理尖葉萵苣上數(shù)第3片完全展開功能葉的凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)，待各數(shù)值穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)，每個(gè)處理隨機(jī)選取3株苗，每個(gè)指標(biāo)重復(fù)測定3次。

1.2.3品質(zhì)指標(biāo)和抗氧化酶活性采用NaOH滴定法測定尖葉萵苣葉片中有機(jī)酸含量[26]，采用蒽酮法[27]測定葉片中可溶性糖含量，采用考馬斯亮藍(lán)G-250法測定葉片中可溶性蛋白含量，采用NBT光化學(xué)還原法測定葉片和根系中超氧化物歧化酶(SOD)活性，采用愈創(chuàng)木酚氧化法測定葉片和根系中過氧化物酶(POD)活性[27]。

1.2.4礦質(zhì)元素含量將尖葉萵苣葉片和根系分別于烘箱110 ℃下殺青30 min，并在70 ℃條件下烘干至恒重，粉碎過40目篩，用于各處理下第9 天和第18 天礦質(zhì)元素含量的測定，采用硫酸-雙氧水消解、微量凱氏定氮法測定植物總N含量[28]，采用硝酸-雙氧水消解、ICP-aes法測定B、Ca、Cu、Mg、Ni的含量[29]，每個(gè)處理隨機(jī)選取3株苗，每個(gè)指標(biāo)重復(fù)測定3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及作圖，并用DPS(V3.01)進(jìn)行單因素方差分析、LSD檢驗(yàn)法進(jìn)行多重比較，差異顯著水平取α=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 鎳離子對尖葉萵苣幼苗生長的影響

2.1.1植株表型圖1顯示，Ni2+處理對尖葉萵苣生長表型的影響顯著。其中，Ni2+處理9 d后，T3處理尖葉萵苣植株根系較T1、T2長且粗壯旺盛，其地上部也明顯較其他處理生長茂盛，植株高大；而T2和T4處理下尖葉萵苣的根系短而稀疏，地上部植株矮小。

T1.112 mg·L-1 N; T2.22.4 mg·L-1 N;T3.0.1 mg·L-1 Ni2++22.4 mg·L-1 N;T4.1 mg·L-1 Ni2++22.4 mg·L-1 N;下同圖1 外源鎳離子處理下尖葉萵苣生長表型T1.112 mg·L-1 N; T2.22.4 mg·L-1 N;T3.0.1 mg·L-1 Ni2++22.4 mg·L-1 N;T4.1 mg·L-1 Ni2++22.4 mg·L-1 N; The same as belowFig.1 The morphology of lettuce seedlings under exogenous Ni2+ treatments

2.1.2葉片生長由圖2可知，尖葉萵苣的葉片鮮重、干重、表面積、體積的變化趨勢一致，均隨處理時(shí)間的增加而逐漸上升，且處理過程中均表現(xiàn)為T3處理最高，T4處理次之，T2、T1相對較低。其中，T3的鮮重和干重在第3 天時(shí)就與其他處理表現(xiàn)出顯著性差異，且生長速率較快；處理第9 天時(shí)，T3的葉片鮮重、干重分別比T1顯著增加了78.59%、100.99%，與其他處理差異顯著，T4的葉片鮮重和干重較T1、T2無顯著性差異(圖2，A、B)。同時(shí)，各處理葉片表面積在處理第3 天時(shí)開始出現(xiàn)差異，T3的表面積最大，并與T1和T2差異顯著；第9 天時(shí)，T3與其余組的差異更大，表現(xiàn)為T3>T4>T1>T2，且處理間均差異顯著(圖2，C)。另外，葉片體積的變化趨勢與表面積相似，在處理第3 天時(shí)以T1最大，隨著處理時(shí)間的增加，T3的葉片體積增長速度加快；在第9 天時(shí)，葉片體積表現(xiàn)為T3>T4>T1>T2，T3與其余各組間差異顯著，而T4與T1間差異不顯著(圖2，D)。

2.1.3根系生長及根冠比由圖3來看，T3處理對尖葉萵苣根系生長的影響顯著，主要表現(xiàn)在根系總長度、平均直徑、表面積、體積、根尖數(shù)、分根數(shù)和干重的增加上；隨著處理時(shí)間的延長，各處理組的根系生長指標(biāo)均呈逐漸增加趨勢，T3與其他3組處理之間的差異逐漸加大，T4與T1、T2間的差異較小。其中，在處理第9 天時(shí)，T3的根系各項(xiàng)指標(biāo)均顯著高于其他3組處理。與此同時(shí)，T1、T2和T4間的根系總長度和平均直徑的差異未達(dá)顯著水平，且它們根系表面積和體積的生長趨勢相似；T4的根尖數(shù)與T2無顯著差異，但顯著低于T1，而其分根數(shù)與T1無顯著差異，但顯著高于T1；T4的根系干重顯著高于T1、T2，而T1與T2間差異不顯著。與根系生長指標(biāo)不同，各處理根冠比隨著處理時(shí)間的延長均呈先上升后下降的趨勢，T2和T4均在第3 天達(dá)到最大值，而T1和T3均在第6 天達(dá)到最大值；T3處理根冠比在各時(shí)期始終處于較高水平，其在處理第9 天時(shí)顯著高于其余3組處理，T4次之并顯著高于T1、T2處理。結(jié)果表明，尖葉萵苣幼苗的葉片和根系生長指標(biāo)、根冠比和植株表型均以T3處理(0.1 mg·L-1Ni2+、22.4 mg·L-1N)表現(xiàn)最佳，T4處理次之，T1和T2相近且較差，說明0.1 mg·L-1Ni2+處理有利于低氮水平下尖葉萵苣根系的生長，從而促進(jìn)了氮素吸收和地上部的生長，植株生長粗壯、茂盛。

圖2 施鎳條件下尖葉萵苣葉片鮮重、干重、葉總表面積及葉總體積的變化Fig.2 The fresh weight, dry weight, total blade surface area and total blade volume of leaves of lettuce seedlings applied exogenous Ni2+

圖3 施鎳條件下尖葉萵苣幼苗根系生長及根冠比的變化Fig.3 The root growth and root and shoot ratio of lettuce seedlings applied exogenous Ni2+

2.2 鎳離子對尖葉萵苣幼苗光合作用的影響

2.2.1葉片光合色素含量圖4顯示，各處理尖葉萵苣葉片光合色素含量均隨處理時(shí)間的整體增加呈上升趨勢，且同期均在T3處理下達(dá)到最大值，而T2和T4處理均低于T1處理，又以T2處理最低。處理第9 天時(shí)，與T1處理相比，T3處理葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量分別顯著增加了37.48%、49.03%、41.06%、10.39%，而T4處理的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量則分別下降了7.42%、11.67%、8.73%，其類胡蘿卜素含量增加了5.50%，但均未達(dá)顯著水平。結(jié)果表明，0.1 mg·L-1Ni2+處理能顯著增加低氮水平下尖葉萵苣葉片光合色素含量。

圖4 施鎳條件下尖葉萵苣幼苗葉片光合色素含量的變化Fig.4 The photosynthetic pigment contents in leaves of lettuce seedlings applied exogenous Ni2+

圖5 施鎳條件下尖葉萵苣幼苗葉片光合參數(shù)的變化Fig.5 The photosynthetic parameters in lettuce seedlings applied exogenous Ni2+

2.2.2光合氣體交換參數(shù)隨著處理時(shí)間的延長，各處理尖葉萵苣葉片光合氣體交換參數(shù)Pn、Gs和Tr均逐漸增加，而其Ci均逐漸降低；但各處理對光合氣體交換參數(shù)的影響有顯著差異，Pn、Gs和Tr均以T3處理最高，T1和T4次之，T2最低，而Ci則以T2最高，T1次之，T3和T4最低(圖5)。處理第9 天時(shí)，T2葉片的Pn、Gs和Tr比T1處理均顯著降低，T3葉片Pn、Gs和Tr則比T1處理分別顯著提高了15.96%、73.51%和48.56%，T4的Gs比T1處理顯著提高，但其Pn和Tr與T1無顯著差異；同時(shí)，尖葉萵苣葉片Ci在各處理間均存在顯著性差異，T2顯著高于T19.87%，T3和T4則分別比T1顯著下降了9.24%和3.82%。結(jié)果表明，適宜濃度的外源Ni2+能顯著提高低氮條件下尖葉萵苣葉中Gs和Tr，而降低Ci，從而顯著提高其Pn，促進(jìn)植株生長。

2.3 鎳離子對尖葉萵苣有機(jī)酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響

圖6顯示，各處理尖葉萵苣地上部有機(jī)酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量均隨著處理時(shí)間而增加，處理之間有明顯差異，同期有機(jī)酸含量基本上以T2最高，T3最低，而可溶性糖和可溶性蛋白含量均基本以T3、T4較高，T1、T2較低。其中，在處理第9 天時(shí)，有機(jī)酸含量在各處理間的差異均達(dá)到顯著水平，T2比T1顯著提高了14.88%，T3比T1顯著降低了20.93%，T4僅次于T2(圖6，A)；同時(shí)，可溶性糖和可溶性蛋白含量均表現(xiàn)為T3顯著高于其余處理，它比T1分別顯著增加了69.74%、19.29%，T4僅次于T3并顯著高于T2和T1，而T2和T1間無顯著差異(圖6，B、C)。結(jié)果表明，外源Ni2+能顯著提高低氮條件下尖葉萵苣地上部可溶性糖和可溶性蛋白含量，降低有機(jī)酸含量。

2.4 鎳離子對尖葉萵苣根葉POD和SOD活性的影響

不同Ni2+處理下尖葉萵苣地上部和根系POD和SOD活性隨著處理時(shí)間均表現(xiàn)出升-降-升的變化趨勢，但處理間有明顯差異，且這種差異在SOD活性上表現(xiàn)得更明顯(圖7)。在處理第9 天時(shí)，尖葉萵苣幼苗葉片中(圖7，A、C)POD和SOD活性均以 T3處理最高，并顯著高于其余處理，T1處理的2種酶活性次之，T2和T4處理2種酶活活性顯著低于T1處理，且這2組處理POD活性之間的差異不顯著。同時(shí)，在處理第9 天根系中(圖7，B、D)，T4處理POD活性最高，但與T1處理差異不顯著，兩者顯著高于T2和T3處理，又以T3處理活性最低；根系中的SOD活性在各處理間均差異顯著，其在T3處理下達(dá)到最大值，T2處理次之，在T1處理下最小。結(jié)果表明，適宜濃度的外源Ni2+可提高尖葉萵苣葉片的POD和SOD活性，有利于延緩葉片衰老，且對根系的POD和SOD活性具有一定促進(jìn)作用。

圖6 施鎳條件下尖葉萵苣葉片中有機(jī)酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量的變化Fig.6 The organic acid, soluble sugar and soluble protein contents in leaves of lettuce seedlings applied exogenous Ni2+

2.5 鎳離子對尖葉萵苣礦質(zhì)元素含量的影響

表1顯示，尖葉萵苣植株體內(nèi)礦質(zhì)元素含量在不同Ni2+處理下均有明顯差異。在處理第9 天時(shí)，尖葉萵苣葉片和根系中N含量在T1處理最高，在T4處理最低。根系中Ni含量在T4處理最高，其次是T2處理，在T1中最低；葉片中Ni含量則是T1處理最高，T3處理最低。Cu含量表現(xiàn)為根系高于葉片，根系和葉片中Cu含量均以T2處理最高，分別以T3和T4最低。葉片中的B含量高于根系，B含量在葉片和根系中分別以T1和T2最高，均以T4最低；Ca含量在各處理尖葉萵苣體內(nèi)表現(xiàn)與B含量表現(xiàn)一致。Mg在葉片中的含量高于根系，T2葉片中Mg含量顯著高于其他處理，并以T4最低，根系中則以T2最高，T1最低。在處理第18 天時(shí)，尖葉萵苣葉片中N含量以T3最高，T4僅次于T3，T1最低，根系中N含量以T2最高，T1最低；葉片和根系中Ni含量均以T4較高，T3最低；Cu含量在根系和葉片中均以T3最高，T4次之；根系中B含量以T2處理最高，葉片中則是T3最高，根系和葉片均以T1最低；Ca含量在根系和葉片中分別以T2和T1最高，均以T4最低；Mg含量表現(xiàn)為葉片明顯高于根系，其在T3葉片中顯著高于其他處理，在T2根系中含量顯著低于其余處理。結(jié)果表明，Ni在尖葉萵苣根系中的含量高于葉片，T3葉片中Ni含量較低，隨著施Ni2+水平的增加尖葉萵苣葉片中Ni含量逐漸升高，且前9 d適量施Ni2+會(huì)促進(jìn)第18 天無Ni2+處理根系中N的含量，增加B、Ca和Mg含量，Cu含量隨Ni2+增加而降低。

3 討 論

氮素是植物生理代謝中的重要組成部分，對植物生長發(fā)育有重大影響，而鎳是植物生長必不可少的微量元素，作為脲酶的金屬輔基參與植物氮代謝過程，對氮素吸收、地上部和根系生長具有促進(jìn)作用[30-31]。本研究中，隨著處理時(shí)間的增加，Ni2+濃度對尖葉萵苣根系和地上部生長的影響越來越顯著，與T1處理(對照，0 mg·L-1Ni2+、112 mg·L-1N)相比，T2處理(0 mg·L-1Ni2+、22.4 mg·L-1N)尖葉萵苣根系長度、平均直徑、表面積、體積、分根數(shù)、根尖數(shù)、地上部葉片表面積和體積均顯著降低，說明將氮素減少到22.4 mg·L-1對植株根系的生長具有明顯的抑制作用，不足以滿足根系對氮素的吸收利用，從而影響地上部葉片表面積和體積生長；而在22.4 mg·L-1N處理下，施加0.1 mg·L-1的Ni2+，能顯著促進(jìn)根系的生長，植株在根系長度、平均直徑、表面積、體積、分根數(shù)和根尖數(shù)上顯著高于T1處理，根系是氮素吸收的主要器官，同時(shí)氮素營養(yǎng)也決定了根系的生長發(fā)育，說明0.1 mg·L-1Ni2+可以刺激根系生長，提高根系對氮素的利用率，使其能在氮素減少到22.4 mg·L-1N條件下，促進(jìn)根系對氮素的吸收和利用，增加葉片表面積和體積，這與Khoshgoftarmanesh[32]在營養(yǎng)液中施加適量鎳能顯著促進(jìn)生菜根和葉生長的研究結(jié)果一致；另外，在22.4 mg·L-1N處理下，施加1 mg·L-1Ni2+較0.1 mg·L-1Ni2+在根系和葉片生長上有所下降，可能是由于Ni2+濃度較高開始對根系產(chǎn)生一定程度毒害作用，影響根系和地上部葉片生長。

圖7 施鎳條件下尖葉萵苣葉片(A、C)和根系(B、D)POD和SOD活性的變化Fig.7 POD and SOD activities in leaves(A and C) and roots(B and D) of lettuce seedlings applied exogenous Ni2+

表1 施鎳條件下尖葉萵苣葉片和根系礦質(zhì)元素含量的變化

注：同列數(shù)據(jù)后不同字母表示同期根葉處理間差異達(dá)0.05顯著水平

Note: Values followed by different letters in a column within same stage mean significant difference among treatments at the 0.05 level

光合色素在光合作用的光吸收中起核心作用，其含量變化在一定程度上反映出植物的光合特性。本試驗(yàn)中尖葉萵苣葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量總體隨處理時(shí)間增加呈上升趨勢，與T1處理相比，T2處理的光合色素含量下降，施加0.1 mg·L-1的Ni2+能有效促進(jìn)植株光合色素生成，這與聶先舟等[33]在水稻孕穗期和齊穗期用適宜濃度Ni2+噴施，能使葉片保持較高水平葉綠素含量的結(jié)論一致?？赡苁怯捎阪嚲哂泻軓?qiáng)的親硫性[34]，葉片吸收的硫元素可同化為蛋氨酸，而葉綠素分子V環(huán)的形成必須由蛋氨酸提供甲基[35]，而本試驗(yàn)中施加1 mg·L-1的NiSO4中的S含量僅占營養(yǎng)液中S含量的0.7%，所以NiSO4中S含量的影響可忽略。然而，施用1 mg·L-1的Ni2+則使尖葉萵苣葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量下降，類胡蘿卜素含量增加，可能是由于Ni2+濃度較高產(chǎn)生脅迫，使尖葉萵苣葉片中的色素合成過程減弱，抑制了光合作用中光能的吸收與轉(zhuǎn)化，從而表現(xiàn)出葉綠素含量下降[36]。由于氮和硫是形成葉綠素的重要組成部分[37]，結(jié)合Ni2+對根系生長的影響可以得出，施加0.1 mg·L-1的Ni2+能促進(jìn)尖葉萵苣植株根系對氮和硫的吸收，使其在22.4 mg·L-1N條件下就能滿足光合色素合成需要，提高氮的利用率，增加光合色素含量。

同時(shí)，光合色素含量與植株進(jìn)行光合作用的強(qiáng)弱有關(guān)，葉綠素含量的增加促進(jìn)氣孔開放，提高CO2的利用率。本試驗(yàn)中與T1處理相比，T2和T4(1 mg·L-1Ni2+、22.4 mg·L-1N)處理下的尖葉萵苣植株的凈光合速率、胞間CO2濃度和蒸騰速率均有所下降，而T3(0.1 mg·L-1Ni2+、22.4 mg·L-1N)處理的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率都顯著得到提升，這與李琳[38]、葉子飄[39]在研究凈光合速率隨葉綠素含量的提高而升高、氣孔導(dǎo)度與凈光合速率之間存在著一定的正相關(guān)關(guān)系，以及提高氣孔導(dǎo)度可以改善作物的光合速率[40, 41]的研究結(jié)果相一致。說明Ni2+對光合作用的影響是多方面的，可能是由于T3處理更有利于植物葉片形成光合色素，從而促進(jìn)光合速率，也可能是0.1 mg·L-1Ni2+能影響氣孔導(dǎo)度，從而改善光合速率的原因。

氮素在植物體內(nèi)大多以有機(jī)氮的形式存在，而無機(jī)態(tài)氮轉(zhuǎn)化為有機(jī)態(tài)氮需要消耗有機(jī)酸[42]，本試驗(yàn)結(jié)果顯示，與T1對照相比，T2處理尖葉萵苣有機(jī)酸含量最高，T4處理次之，T3處理有機(jī)酸含量最低，說明施用0.1 mg·L-1的Ni2+能有效促進(jìn)尖葉萵苣有機(jī)酸的消耗，增強(qiáng)植株將無機(jī)態(tài)氮轉(zhuǎn)化為有機(jī)態(tài)氮的能力。同時(shí)， T3處理可以促進(jìn)尖葉萵苣可溶性糖和可溶性蛋白含量的增加，這與鄒邦基[18]在研究冬小麥與玉米時(shí)得出Ni2+加速了貯藏蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化及結(jié)構(gòu)蛋白、催化蛋白質(zhì)和可溶性糖含量積累的結(jié)果一致。說明0.1 mg·L-1Ni2+可以促進(jìn)氮素吸收，提高N的同化作用并且增加CO2利用率為光合碳同化提供較多原料，更有利于營養(yǎng)物質(zhì)的合成和積累。SOD作為超氧自由基的清除劑，其活性與植物體的抗逆性有關(guān)[43]，POD是細(xì)胞保護(hù)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成成分，能有效去除自由基，影響植物體生長和代謝，在適度改變環(huán)境因子的情況下，SOD和POD活性增加可提高植株的適應(yīng)能力[44]。本試驗(yàn)的缺N(22.4 mg·L-1N)條件下，施加0.1 mg·L-1的Ni2+增加了尖葉萵苣葉片的SOD和POD活性，說明0.1 mg·L-1的Ni2+對由N營養(yǎng)缺乏引起的超氧自由基的清除具有重要作用，且有研究表明，適宜濃度Ni2+能顯著提高水稻幼苗POD活力[45]且阻止葉片在衰老過程中SOD活性的下降[46]，本試驗(yàn)的研究結(jié)果與之相符。另外，植物體對N的吸收情況不僅影響植物體自身的氮素含量，還影響著其他元素的吸收和利用[47]，而Ni作為植物生長發(fā)育所必不可少的微量元素，影響氮代謝的同時(shí)可能也與其他元素存在關(guān)聯(lián)。在本試驗(yàn)中，施加一定濃度Ni2+對尖葉萵苣體內(nèi)礦質(zhì)元素含量也產(chǎn)生了顯著影響，在處理第18 天時(shí)仍存在顯著差異。其中，在處理第18 天時(shí)，T3處理葉片中的N、Mg含量最高，其根系中的N含量也相對較高；Ni主要集中在根系中，第9 天時(shí)T3處理葉片中Ni含量較低，T4較高，第18 天時(shí)葉片和根系中Ni含量均以T4處理較高，T3處理葉片中的Ni含量較低，Ni2+在植物體內(nèi)的含量一般在0.015～0.055 mg·g-1[48]，本試驗(yàn)T3處理葉片中的Ni含量在此安全范圍內(nèi)；根中Cu含量以第9 天的T2和第18 天時(shí)的T3最高，葉片中的Cu含量是T3處理較高；根系和葉片中B和Ca含量在第18天與第9 天的表現(xiàn)一致。

綜上所述，低濃度(0.1 mg·L-1)Ni2+對低氮條件下尖葉萵苣植株的生長發(fā)育具有一定的促進(jìn)作用，在促進(jìn)氮素吸收的生理過程中Ni2+的作用也較為明顯。施加0.1 mg·L-1的Ni2+能將氮素施用量減少到22.4 mg·L-1，在保證植株葉片和根系正常生長發(fā)育的前提下，其生長形態(tài)相對正常氮素處理的對照(112 mg·L-1N)受到顯著的促進(jìn)作用。綜合考慮尖葉萵苣地上部和根系的生長狀況，其在0.1 mg·L-1Ni2+、22.4 mg·L-1N的處理下能更正常、健壯生長，適宜濃度Ni2+促進(jìn)了植株根系生長，從而提高氮素利用效率，為尖葉萵苣地上部光合作用提供基礎(chǔ)，合成更多有機(jī)物，提高植株抗逆性及體內(nèi)礦質(zhì)元素含量，同時(shí)施Ni處理下尖葉萵苣葉片中Ni含量小于無Ni2+處理，沒有造成尖葉萵苣鎳污染和品質(zhì)的下降。