高 研 彭綠春 李世峰 解瑋佳 宋 杰 張 露熊俊芬 趙正雄,
(1云南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,云南 昆明 650201;2云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所/國(guó)家觀賞園藝工程技術(shù)研究中心/云南省花卉育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/云南花卉技術(shù)工程研究中心,云南 昆明 650205)
高山杜鵑(Rhododendronhybrids)是杜鵑花科杜鵑花屬中常綠闊葉種類及其雜交后代的總稱[1]。因其株型緊湊、花苞呈球形開(kāi)放、顏色豐富艷麗,在城市園林綠化及盆花栽培中具有較高的觀賞價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,已成為世界公認(rèn)的高檔盆花[2]。目前云南地區(qū)高山杜鵑數(shù)量占全國(guó)總量的80%以上[3]。粉精靈是云南省農(nóng)科院選育出的高山杜鵑新品種,具香味且易形成花芽,在花卉市場(chǎng)中具有巨大發(fā)展?jié)摿Α?/p>
施肥是花卉栽培管理重要過(guò)程之一,合理施肥不僅促進(jìn)植株增產(chǎn),提高植株品質(zhì),還能提高肥料利用率,減少環(huán)境污染[4]。氮素是植物體內(nèi)重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和信號(hào)物質(zhì),且植物對(duì)氮素需求量高于其他元素[5-6]。銨態(tài)氮和硝態(tài)氮是植物吸收無(wú)機(jī)態(tài)氮的主要形式[7],具有促進(jìn)植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng),提高光合能力,從而保證其正常生長(zhǎng)發(fā)育的功能[8]。氮素形態(tài)不同,對(duì)植物生長(zhǎng)及生理調(diào)節(jié)過(guò)程也存在差異。研究表明,植物對(duì)氮素吸收、運(yùn)輸和同化取決于硝銨比例。相比單一氮源,適當(dāng)比例的硝銨更有利于植物生長(zhǎng)發(fā)育[9]。硝銨比在3∶1 時(shí)會(huì)促進(jìn)辣椒根系發(fā)育,提高谷氨酰胺合成酶與谷氨酸合成酶活性,使編碼酶的基因上調(diào),提高果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)[10]。硝銨比例為1∶5 時(shí),藍(lán)莓根系和地上部分長(zhǎng)勢(shì)最好,光合能力較強(qiáng)[11]。百香果屬于耐銨植物,而銨態(tài)氮濃度超過(guò)臨界值時(shí)會(huì)抑制氮素利用率[12]。非洲菊切花生產(chǎn)中,硝銨比為4∶1 時(shí)的生長(zhǎng)和品質(zhì)最佳[13]。
近年來(lái),云南高山杜鵑盆栽產(chǎn)業(yè)處于快速發(fā)展階段[14],株型是否飽滿是衡量其品相好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)之一,而側(cè)枝質(zhì)量是影響株型結(jié)構(gòu)的重要因素,也是生殖階段花芽形成的重要基礎(chǔ)。由于缺乏相配套的科學(xué)、系統(tǒng)的施肥體系,使苗木和盆花的產(chǎn)品質(zhì)量存在很大的不穩(wěn)定性。目前,生產(chǎn)實(shí)踐中,高山杜鵑施肥配比及施肥量多憑借經(jīng)驗(yàn)和施肥習(xí)慣,造成資源浪費(fèi)和生長(zhǎng)緩慢現(xiàn)象;而前人研究仍主要圍繞施肥方式[15-17]、施用量展開(kāi)[18],關(guān)于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期氮素形態(tài)對(duì)側(cè)枝生長(zhǎng)及生理特性影響的研究鮮有報(bào)道。因此,在施肥前明確高山杜鵑營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期對(duì)不同氮素偏好程度十分必要。鑒于此,本試驗(yàn)通過(guò)探究不同氮素形態(tài)比例對(duì)粉精靈高山杜鵑側(cè)枝生長(zhǎng)、光合參數(shù)、酶活性及營(yíng)養(yǎng)元素積累的影響,旨在為生產(chǎn)栽培中合理有效選擇及施用氮肥、培育優(yōu)質(zhì)苗木提供理論參考。
試驗(yàn)于2022 年6 月14 日—8 月12 日在云南省昆明市云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所大春河基地進(jìn)行。供試材料為三年生粉精靈(Rhododendron,F(xiàn)en Jingling)盆栽苗。栽培基質(zhì)為直徑0~30 mm 的草炭,理化性質(zhì)如下:pH值6.12,電導(dǎo)率(electrical conductivity,EC)0.84 ms·cm-1,銨態(tài)氮24.99 mg·kg-1,硝態(tài)氮16.07 mg·kg-1,有效磷31.83 mg·kg-1,速效鉀65.75 mg·kg-1。本試驗(yàn)所用分析純?cè)噭┚?gòu)自四川西隆科學(xué)有限公司(成都),EDTA-MIX 螯合全元素購(gòu)自歐貝斯農(nóng)業(yè)科技技術(shù)發(fā)展有限公司(連云港)。螯合全元素中養(yǎng)分含量如下:含鐵≥5.6%,含鋅≥4.7%,含錳≥4.7%,含硼≥1.8%,含銅≥1.7%,含鉬≥0.4%。
試驗(yàn)采用營(yíng)養(yǎng)液-基質(zhì)栽培法,栽培過(guò)程中每盆每次根灌營(yíng)養(yǎng)液500 mL,其總N 含量為66 mg,設(shè)置NH4+-N∶NO3--N不同比例共5個(gè)處理,分別為:T1:100∶0;T2:75∶25;T3:50∶50;T4:25∶75;T5:0∶100。每處理11 盆,每盆視為1 次重復(fù),共55 盆,以單一銨態(tài)氮(NH4+-N)和單一硝態(tài)氮(NO3--N)處理為對(duì)照。其中(NH4)2SO4提供NH4+-N,Ca(NO3)2、KNO3提供NO3--N,具體每次單株實(shí)際施用量見(jiàn)表1。其余微量元素由EDTA-MIX螯合全元素提供,Ca2+用氯化鈣進(jìn)行平衡。
表1 營(yíng)養(yǎng)液中不同形態(tài)氮素比例處理下各營(yíng)養(yǎng)元素實(shí)際用量Table 1 Actual amount of each nutrient element under the treatment of different forms of nitrogen ratio in nutrient solution/(mg/株)
2022年6月初選擇打頂后生長(zhǎng)狀況基本一致的健壯苗木,將其定植于裝有2 L 基質(zhì)的上直徑22 cm、下直徑17 cm、高15 cm 容器中,每盆1 株。緩苗7 d 后按表1對(duì)粉精靈進(jìn)行施肥。每隔15 d澆1次處理液,共施3 次,間隔期進(jìn)行正常澆水管理,每次處理液配好后,利用濃鹽酸調(diào)節(jié)pH 值至6.0±0.5 后再澆灌,除試驗(yàn)因素外,其他管理均保持一致。根據(jù)表2 中植株相關(guān)生長(zhǎng)信息進(jìn)行取樣。
表2 植株取樣時(shí)間Table 2 Plant sampling times
1.3.1 植物生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定 分別對(duì)3 個(gè)時(shí)期苗高增量、側(cè)枝干物質(zhì)積累量、側(cè)枝長(zhǎng)度、根冠比進(jìn)行統(tǒng)計(jì),并采集相應(yīng)樣品。用卷尺測(cè)量基質(zhì)表面至植株最高點(diǎn)的距離作為株高,每處理固定3個(gè)植株進(jìn)行株高測(cè)量。施肥處理前的株高為初始值,每次取樣時(shí)測(cè)量固定植株株高,測(cè)量值與初始值差值為苗高增長(zhǎng)量。選取每處理中長(zhǎng)勢(shì)一致3 株,采集每盆中所有新發(fā)側(cè)枝,放入保鮮盒中迅速帶回實(shí)驗(yàn)室,用去離子水洗凈并擦干,稱量側(cè)枝的鮮質(zhì)量,然后用游標(biāo)卡尺測(cè)量側(cè)枝長(zhǎng)度,最后將樣品置于恒溫干燥鼓風(fēng)箱中105 ℃殺青30 min,之后80 ℃烘干至恒重,稱重后用于養(yǎng)分含量測(cè)定。各處理中選取1 株,將其根、莖和葉片分開(kāi)洗凈后,吸干水分,稱取地上部分和地下部分鮮質(zhì)量,根冠比=地下部分鮮質(zhì)量/地上部分鮮質(zhì)量。在側(cè)枝半木質(zhì)化期時(shí),每處理選取長(zhǎng)勢(shì)一致3 株,統(tǒng)計(jì)葉面積、側(cè)枝數(shù)、側(cè)枝著生葉片數(shù)。選取成熟側(cè)枝中部的第3 片葉,使用游標(biāo)卡尺測(cè)量其葉長(zhǎng)和葉寬,葉面積=葉長(zhǎng)×葉寬×0.75。
1.3.2 光合特性與SPAD 值的測(cè)定 光合特性:在2022 年7 月19 日進(jìn)行最后一次施肥,待植株充分吸收肥料后,于2022 年8 月12 日上午9:00—11:00 對(duì)側(cè)枝半木質(zhì)化期光合指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定,每處理隨機(jī)選取3盆,測(cè)定部位為側(cè)枝中部第3 片成熟葉,用LI-6400 XT 光合測(cè)定儀(LI-COR 公司,美國(guó))測(cè)定凈光合速率(net photosynthetic rate,Pn)、氣孔導(dǎo)度(stomatal conductance,Gs)、胞間CO2濃度(intercellular CO2concentration,Ci)、蒸騰速率(transpiration rate,Tr),并計(jì)算水分利用效率(water use efficiency,WUE),其中WUE=Pn/Tr。測(cè)定時(shí)使用紅藍(lán)光源葉室,設(shè)定人工光照強(qiáng)度為1 200 μmol·m-2·s-1,CO2濃度為400 μmol·mol-1[1]。葉綠素相對(duì)含量值(soil and plant analysis development,SPAD):選取測(cè)定光合參數(shù)后的葉片,使用SPAD-502 葉綠素儀(美能達(dá)有限公司,日本)在葉片上、中、下不同位置測(cè)量3次取平均值。
1.3.3 硝酸還原酶活性的測(cè)定 分別于側(cè)芽萌發(fā)期、嫩側(cè)枝期、側(cè)枝半木質(zhì)化期在每處理隨機(jī)選擇3 株植株,取側(cè)枝頂芽從上往下第1~第2 片葉,保存于液氮,待取樣結(jié)束,采用試劑盒法測(cè)定硝酸還原酶活性,硝酸還原酶(nitrate reductase,NR)試劑盒購(gòu)于蘇州格銳思生物科技有限公司。
1.3.4 植物養(yǎng)分含量的測(cè)定 將測(cè)定側(cè)枝半木質(zhì)化期干物質(zhì)積累量的樣品粉碎后過(guò)60 目篩,用于葉片中營(yíng)養(yǎng)元素含量測(cè)定。稱取0.2 g樣品,經(jīng)濃硫酸—雙氧水聯(lián)合消煮后,參考《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[19]采用凱氏定氮法測(cè)定葉片全氮含量,鉬銻抗比色法測(cè)定葉片全磷含量,火焰光度計(jì)法測(cè)定葉片全鉀含量,原子吸收法測(cè)定葉片鐵、鎂含量。每個(gè)指標(biāo)重復(fù)測(cè)定3次。
采用Microsoft Excel 2021 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,SPSS 25.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(one way ANOVA),Duncan 法進(jìn)行多重比較。Origin 2020 軟件進(jìn)行主成分分析(principal component analysis,PCA)。
公式參考文獻(xiàn)[20],利用Microsoft Excel 2021 軟件計(jì)算各綜合指標(biāo)隸屬函數(shù)值及綜合評(píng)價(jià)值:
式(1)~(3)中,μ(Xi)代表第i個(gè)綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值;Xi為第i個(gè)綜合指標(biāo)值;Xmax為第i個(gè)綜合指標(biāo)最大值;Xmin為第i個(gè)綜合指標(biāo)最小值;Wi代表第i個(gè)綜合指標(biāo)在所有綜合指標(biāo)中的重要程度及權(quán)重;Pi為各處理第i個(gè)綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率;D 代表在各處理由綜合指標(biāo)計(jì)算所得綜合評(píng)價(jià)值。
不同氮素形態(tài)對(duì)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期(側(cè)芽萌發(fā)期、嫩側(cè)枝期、側(cè)枝半木質(zhì)化期)粉精靈側(cè)枝生長(zhǎng)均產(chǎn)生影響(圖1)。在側(cè)芽萌發(fā)期時(shí),側(cè)枝干物質(zhì)積累量(圖1-A)、苗高增量(圖1-B)和側(cè)枝長(zhǎng)度(圖1-D)整體隨氮肥中硝態(tài)氮比例增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì),側(cè)枝干物質(zhì)積累量在T3 處理時(shí)達(dá)到峰值,苗高增量和側(cè)枝長(zhǎng)度在T4 處理時(shí)最高。在嫩側(cè)枝期和半木質(zhì)化期時(shí),苗高增量隨著氮肥中硝態(tài)氮比例增加呈波浪形趨勢(shì),即先增高后降低再增高再下降,以T2 處理最高,側(cè)枝長(zhǎng)度呈現(xiàn)相同規(guī)律。與單一氮源相比,混合氮源均有利于提高各生長(zhǎng)期中側(cè)枝干物質(zhì)積累量、苗高增量和側(cè)枝長(zhǎng)度。綜上,側(cè)芽萌發(fā)期時(shí),T3 處理更有利于側(cè)枝干物質(zhì)積累。嫩側(cè)枝期和側(cè)枝半木質(zhì)化期時(shí),T2 和T4 處理更有利于促進(jìn)苗高增量和側(cè)枝長(zhǎng)度的提高,以T2 處理促進(jìn)效果最顯著。在不同生長(zhǎng)期時(shí),不同處理對(duì)根冠比(圖1-B)有不同影響,在半木質(zhì)化期時(shí),以T1 處理最低,表明過(guò)量的銨態(tài)氮會(huì)導(dǎo)致地上與地下部分生物量分配不平衡,從而不利于植物生長(zhǎng)。
圖1 不同處理對(duì)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期粉精靈側(cè)枝生長(zhǎng)的影響Fig.1 Effect of different treatments on the growth of new shoots of Fen Jing-ling
由表3 可知,在側(cè)枝半木質(zhì)化期時(shí),不同處理葉長(zhǎng)、側(cè)枝數(shù)和著生葉片數(shù)均無(wú)顯著差異,而葉寬和葉面積在部分處理間差異顯著。表明不同氮素形態(tài)并不會(huì)對(duì)葉長(zhǎng)、側(cè)枝數(shù)和著生葉片數(shù)產(chǎn)生明顯影響。
表3 不同處理對(duì)半木質(zhì)化期粉精靈側(cè)枝生長(zhǎng)的影響Table 3 Effect of different treatments on the growth of new shoots of Fen Jing-ling in semi-lignification stage
2.2.1 不同處理對(duì)粉精靈側(cè)枝葉片光合特性的影響 由圖2 可知,不同氮素形態(tài)對(duì)粉精靈凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)及水分利用效率(WUE)有明顯影響。與單一氮源處理相比,除T3 處理外,混合氮源處理中的Pn、Gs顯著增加;與之相反,與單一氮源處理相比,T4 處理胞間CO2濃度(Ci)顯著降低。水分利用效率在不同處理間呈U 型變化趨勢(shì),且不同處理間整體差異顯著,以T3 處理水分利用效率最低。T3 處理葉綠素相對(duì)含量最低,且與T2 和T4 處理間差異顯著。由此可見(jiàn),在側(cè)枝半木質(zhì)化期以T2 和T4 處理光合特性較強(qiáng),更有利于葉片生長(zhǎng)和有機(jī)物質(zhì)積累。
圖2 不同處理對(duì)粉精靈半木質(zhì)化期葉片光合特性的影響Fig.2 Effects of different treatments on photosynthetic characteristics of leaves of Fen Jing-ling at semi-lignification stage
2.2.2 不同處理對(duì)粉精靈側(cè)枝葉片酶活性的影響硝酸還原酶是影響氮代謝重要的關(guān)鍵酶和限速酶。由圖3 可知,在不同處理下,NR 活性隨生育期的推進(jìn)呈現(xiàn)先增加后降低趨勢(shì),以嫩側(cè)枝期的NR 活性最高,且不同處理之間在同一生長(zhǎng)期存在差異。3 個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期的NR 活性均以T5 處理最高,T1 處理最低,而T2~T4處理在不同生長(zhǎng)期呈不同變化趨勢(shì)。表明硝態(tài)氮含量會(huì)影響NR 活性,且以粉精靈嫩側(cè)枝期時(shí)的酶活性最強(qiáng)。
圖3 不同處理對(duì)粉精靈側(cè)枝葉片硝酸還原酶活性的影響Fig.3 Effect of different treatments on nitrate reductase activity in lateral branch leaves of Fen Jing-ling
由表4 可知,進(jìn)入側(cè)枝半木質(zhì)化期后,側(cè)枝葉片氮含量隨硝態(tài)氮比例增加呈先增加后減小趨勢(shì),以T3處理葉片氮含量最高,T5 處理最低,T1 與T2 處理間無(wú)顯著差異。葉片中磷含量隨硝態(tài)氮比例增加呈先增后減再增的趨勢(shì),以T2 處理最高,T4 處理最低。T1~T4 處理側(cè)枝葉片鉀含量均高于T5 處理,以T4 處理葉片含鉀量最高,表明含銨態(tài)氮處理中側(cè)枝葉片鉀含量均高于不含銨態(tài)氮處理,銨態(tài)氮含量越低鉀含量反而越高。T1處理葉片含氮磷鉀量均高于T5處理,但單一氮源處理(T1 和T5)葉片氮磷鉀含量整體低于混合氮源處理(T2~T4),且不同處理之間存在差異,表明混合氮源處理對(duì)側(cè)枝葉片大量營(yíng)養(yǎng)元素積累促進(jìn)作用較強(qiáng),全銨態(tài)氮處理次之,全硝態(tài)氮處理最低。
表4 不同處理對(duì)半木質(zhì)化期粉精靈側(cè)枝營(yíng)養(yǎng)元素含量的影響Table 4 Effect of different treatments on the nutrient element content of the side branches of Fen Jing-ling during the half lignification stage/(mg·g-1)
在不同氮素處理中,側(cè)枝葉片中、微量元素與大量元素含量隨硝態(tài)氮比例增加呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì),即葉片中鐵、鎂含量隨硝態(tài)氮比例增加整體呈先降低后升高趨勢(shì)。葉片鐵和鎂含量最高值均出現(xiàn)在單一氮源處理中,以T1 處理鐵含量最高,T5 處理鎂含量最高。最低值均為混合氮源T3 處理,T2 與T4 處理間無(wú)顯著差異。
對(duì)不同氮素形態(tài)粉精靈生長(zhǎng)、生理生化、營(yíng)養(yǎng)元素指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,結(jié)果表明(圖4),第1 主成分和第2 主成分累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為61.0%,可反映變量初始信息。根據(jù)樣本點(diǎn)之間的距離可以看出,T2和T4處理樣本距離較集中,有95%置信區(qū)間部分重疊,表明這兩種處理之間差異不顯著。T2 和T4 處理的樣本點(diǎn)與T1 和T3 樣本點(diǎn)距離較遠(yuǎn),且有95%置信區(qū)間不重疊,表明T2和T4處理與T1、T3處理均有顯著差異。第1主成分分析方差貢獻(xiàn)率為37.3%,其中NR、LS、HG、Tr、Gs對(duì)PC1有較大貢獻(xiàn),反映不同處理下生長(zhǎng)及生理生化指標(biāo)的變化情況。綜合分析發(fā)現(xiàn),T5 處理與原點(diǎn)距離較近,表明T5 處理各指標(biāo)表現(xiàn)較差;T1 處理PCA點(diǎn)位于圖中第三象限,表明該處理對(duì)指標(biāo)有抑制作用;T2和T4處理對(duì)生長(zhǎng)及生理生化指標(biāo)的促進(jìn)效果較好,T4 處理次于T2 處理;T3 處理對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素積累促進(jìn)效果較好。
圖4 主成分分析Fig.4 Principal component analysis
隸屬函數(shù)分析是常用的一種綜合分析方法,隸屬函數(shù)值能夠綜合分析不同氮素處理對(duì)粉精靈生長(zhǎng)的影響。由表5 可知,在半木質(zhì)化期,不同氮素形態(tài)處理隸屬函數(shù)綜合排名為T(mén)2>T3>T4>T5>T1,其中混合氮源處理對(duì)粉精靈營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)促進(jìn)作用較強(qiáng),全硝態(tài)氮處理次之,全銨態(tài)氮處理最低。表明施加不同氮素形態(tài)對(duì)高山杜鵑營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)至關(guān)重要,在一定程度上混合態(tài)中銨態(tài)氮比重越高,越有利于粉精靈生長(zhǎng)。
表5 半木質(zhì)化期隸屬函數(shù)綜合分析Table 5 Comprehensive analysis of membership function
生物量積累與植株形態(tài)指標(biāo)的變化是響應(yīng)植物生長(zhǎng)好壞最直接的體現(xiàn),本研究發(fā)現(xiàn),在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)三個(gè)時(shí)期中,與單一氮源相比,混合氮源均能促進(jìn)粉精靈側(cè)枝長(zhǎng)度、苗高增量和側(cè)枝干物質(zhì)積累量的提高。其中T3處理對(duì)粉精靈側(cè)芽萌發(fā)有促進(jìn)作用,而T2處理均促進(jìn)植株在嫩側(cè)枝期和側(cè)枝半木質(zhì)化期時(shí)的生長(zhǎng)。已有研究表明,杜鵑科為喜銨植物,但銨在植物體內(nèi)不能直接被利用,需要與有機(jī)酸結(jié)合形成酰胺或氨基酸后才能被植物所吸收[21]。本試驗(yàn)結(jié)果表明,與單一全銨態(tài)氮相比,加入適量硝態(tài)氮可促進(jìn)植株生長(zhǎng),這可能是由于轉(zhuǎn)化過(guò)程會(huì)造成細(xì)胞內(nèi)酸化,從而導(dǎo)致過(guò)高濃度的銨態(tài)氮易對(duì)植株產(chǎn)生銨毒作用[7]。而過(guò)多硝態(tài)氮能大量積累在液泡中,對(duì)植物無(wú)傷害作用,加入適量的硝態(tài)氮可以緩解銨態(tài)氮的毒害作用。植物對(duì)銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的吸收還受生長(zhǎng)期、土壤類型、土壤酸堿性等影響[22]。本研究發(fā)現(xiàn),粉精靈生長(zhǎng)期不同,對(duì)銨態(tài)氮和硝態(tài)氮吸收偏好程度也不盡相同;在基質(zhì)栽培條件下,在微生物的作用下通過(guò)硝酸反應(yīng)將銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮,產(chǎn)生H+,而酸性環(huán)境并不適宜硝化細(xì)菌生存,導(dǎo)致硝化過(guò)程中產(chǎn)生的硝態(tài)氮會(huì)通過(guò)淋溶或反硝化流失,為保持植物體內(nèi)化學(xué)平衡,硝態(tài)氮與銨態(tài)氮兩者之間轉(zhuǎn)換處于動(dòng)態(tài)變化狀態(tài)。因此,在前期栽培條件一致前提下,不同處理導(dǎo)致基質(zhì)中酸堿度不同,從而對(duì)銨態(tài)氮與硝態(tài)氮吸收產(chǎn)生不同影響。
氮素形態(tài)可影響葉綠體構(gòu)建、光合反應(yīng)過(guò)程以及光合速率相關(guān)變量,從而影響植物總體生物量變化[23]。光合速率有關(guān)氣體交換參數(shù)反映植物光合能力,其中氣孔導(dǎo)度主要反映氣孔開(kāi)放程度;葉肉細(xì)胞中CO2濃度越高,胞間CO2濃度越低,光合速率越大;水分利用效率是植物凈光合和蒸騰特征的綜合反映[24]。本研究結(jié)果表明,光合特性值與生物量之間存在正相關(guān)關(guān)系,可能是由于光合作用決定植物生長(zhǎng)狀態(tài),進(jìn)而決定生物量積累。與單一氮源相比,混合氮源能夠促進(jìn)植物光合作用,在西瓜研究中也得到類似的結(jié)果[25]。其原因?yàn)閱我坏纯赡軙?huì)破環(huán)植物生物膜,減少氧化磷酸化反應(yīng),減少光合磷酸化和非光合磷酸的偶聯(lián),導(dǎo)致ATP 生成減少,從而抑制CO2固碳作用,降低氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率[26]?;旌系刺幚碇?,T2處理對(duì)植物光合作用的促進(jìn)效果最明顯,這與前人在雷竹林中的研究結(jié)果一致[27]。而T3 處理對(duì)植物光合作用的促進(jìn)作用不顯著,與前人對(duì)油茶[28]、番茄[29]、藍(lán)莓[11]的研究結(jié)果相反,這可能與植物種類、生育期和對(duì)氮素偏好程度不同有關(guān)。
不同氮素形態(tài)是影響硝酸還原酶活性的因素之一。前人研究發(fā)現(xiàn),NR 活性與硝態(tài)氮含量呈正比[30],且在野牛草[31]、雷竹林[27]中研究發(fā)現(xiàn),相比單一氮源,兩種氮共存時(shí)的氮素代謝能力較強(qiáng),酶活性也隨之加強(qiáng)。本研究發(fā)現(xiàn),隨著生育期的推進(jìn),NR 活性呈先增加后減小趨勢(shì),以嫩側(cè)枝期活性最高,可能是由于該時(shí)期植株側(cè)枝正處于快速生長(zhǎng)階段,氮代謝和細(xì)胞活性較強(qiáng)。而在同一生長(zhǎng)期不同處理下,NR活性隨硝態(tài)氮含量增加而增加,且在一定比例銨態(tài)氮處理下對(duì)硝酸還原酶活性的促進(jìn)效果優(yōu)于全銨態(tài)氮處理。表明全銨態(tài)氮處理抑制了NR 活性,減弱植物體內(nèi)硝態(tài)氮的同化作用,適宜銨態(tài)氮比例能促進(jìn)NR 活性,但全硝態(tài)氮處理對(duì)提高酶活性作用更顯著。在全硝態(tài)氮處理中,各生長(zhǎng)期NR 活性均較高,可能是由于大部分植株從根系吸收硝態(tài)氮,并通過(guò)木質(zhì)部運(yùn)輸?shù)饺~片進(jìn)行同化,隨著硝態(tài)氮含量的增加,葉片中的硝酸還原酶活性也增加。
植物中營(yíng)養(yǎng)元素含量與土壤養(yǎng)分具有直接關(guān)系,其營(yíng)養(yǎng)元素含量受植物自身轉(zhuǎn)運(yùn)和分配影響。本研究發(fā)現(xiàn),植物葉片營(yíng)養(yǎng)元素含量在不同氮素形態(tài)處理下存在差異?;旌系刺幚硐聜?cè)枝葉片中氮磷鉀含量較高;全硝態(tài)氮處理下氮磷鉀含量較低,但鎂含量最高,鐵含量較低,與前人在西瓜中的研究結(jié)果一致[25]。其原因?yàn)椴煌匦螒B(tài)比例會(huì)影響栽培基質(zhì)中的礦化和硝化作用,導(dǎo)致植物自身與微生物之間存在對(duì)氮元素的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,從而影響對(duì)養(yǎng)分的吸收和利用,混合氮源處理會(huì)促進(jìn)植物對(duì)氮磷鉀養(yǎng)分的吸收,全硝態(tài)氮處理會(huì)提高植物質(zhì)外體pH 值,阻止Fe(Ⅲ)還原,抑制鐵鹽進(jìn)入共質(zhì)體,造成植物鐵含量短缺,而加入一定的銨態(tài)氮能降低植物根際和質(zhì)外體pH值,根際酸化增加了鐵的有效性,使植物體中鐵含量增加。因此混合氮源能夠相互彌補(bǔ)其對(duì)植物造成的傷害,保證其正常生長(zhǎng)。由于離子間存在拮抗作用,為維護(hù)植物體內(nèi)電荷平衡,銨態(tài)氮含量增加會(huì)抑制植物對(duì)其他陽(yáng)離子如K+、Ca2+和Mg2+的吸收,從而導(dǎo)致植物體內(nèi)鎂離子含量降低。
高山杜鵑盆花生產(chǎn)中不僅要考慮側(cè)枝株型結(jié)構(gòu),還要考慮側(cè)枝光合和養(yǎng)分積累能力,為后續(xù)花芽生理分化奠定營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)。在相同氮素施加量下,不同氮素形態(tài)比例對(duì)植株生長(zhǎng)狀況、養(yǎng)分吸收、光合作用以及代謝酶活性影響也存在差異。以半木質(zhì)化時(shí)期各指標(biāo)進(jìn)行綜合分析發(fā)現(xiàn),在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期施用銨硝比為75∶25更有利于側(cè)枝生長(zhǎng)。