于會麗， 林治安， 李燕婷， 袁 亮， 趙秉強

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/農(nóng)業(yè)部植物營養(yǎng)與肥料重點實驗室， 北京 100081)

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗地點在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院德州實驗站禹城試驗基地，位于華北平原中東部，東經(jīng)116°34′，北緯36°50′，屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候。

供試土壤取自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院德州實驗站禹城試驗基地多年勻地試驗耕層土壤，質(zhì)地為輕壤，主要養(yǎng)分含量全氮0.65 g/kg、 速效磷(P2O5)16.29 mg/kg、 速效鉀(K2O)90.15 mg/kg、 有機質(zhì)9.43 g/kg、 pH 7.98。

供試作物為小油菜，品種京華一號。

供試小分子有機物為山梨醇(分析純，分子量182.17)、 葡萄糖酸鈉(分析純，分子量218.14)、 甘氨酸(分析純，分子量75.07)。

試驗以盆栽方式進行，共設(shè)置13個處理。 噴施清水為對照(CK)，3種小分子有機物(山梨醇、 葡萄糖酸鈉和甘氨酸)各采用4個噴施濃度(見表1)。每個處理重復(fù)4次，隨機區(qū)組排列。

表1 試驗因素和水平

試驗播種前，將過2 mm篩風(fēng)干土壤與肥料混勻，裝入內(nèi)徑為24 cm、 高15 cm的塑料盆中，每盆裝風(fēng)干土3.25 kg。所用肥料為尿素(N 46.2%)、 磷酸二銨(18-46-0)、 硫酸鉀(K2O 50%)，施肥量為每千克土施N 0.25 g、 P2O50.15 g、 K2O 0.15 g，其中，磷、 鉀肥一次性施入，氮肥施入60%，其余40%在出苗后第35天追施。試驗于2013年6月29號播種出苗后1周定苗，每盆保留長勢一致的健壯苗4株。

按照試驗設(shè)計，小油菜三葉期開始進行噴施處理，每次20 mL/盆，每隔7天噴施一次，共噴施4次。噴施時用塑料薄膜遮蓋盆中土壤和相鄰盆，避免噴施液進入土壤和噴到相鄰盆中的小油菜苗。其他管理按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)措施和方式。2013年8月13日收獲。

1.2 樣品采集及測定

收獲時迅速將新鮮植株樣品帶回實驗室進行植株硝酸鹽、 可溶性糖及可溶性蛋白等項目的測定分析。

株高 用直尺測量植株，從露出土壤根部至頂端的距離；

葉長 用直尺測量植株頂部倒數(shù)第3片展開葉葉尖至葉基距離；

葉寬 用直尺測量倒數(shù)第3片葉最寬部分距離；

小油菜葉面積=葉長×葉寬×0.75[17]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003和SAS 8.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 小分子有機物對小油菜生長發(fā)育的影響

根據(jù)試驗結(jié)果(表2)，葉面噴施小分子有機物能明顯提高小油菜產(chǎn)量。與對照相比，山梨醇、 葡萄糖酸鈉和甘氨酸不同濃度處理的小油菜干重平均增加了9.80%、 26.37%、 25.40%，增加率順序為葡萄糖酸鈉>甘氨酸>山梨醇。山梨醇在噴施濃度為30 mg/kg(T1)、 90 mg/kg(T2)、 150 mg/kg(T3)時對小油菜產(chǎn)量的影響不大，當(dāng)噴施濃度為300 mg/kg(T4)時，小油菜產(chǎn)量較對照提高25.60%，差異達顯著水平。葡萄糖酸鈉在不同噴施濃度下對小油菜產(chǎn)量均有顯著提高作用，與對照相比，增幅可達31.87%，但不同濃度間差異不顯著。噴施甘氨酸，隨著施用濃度的增加小油菜產(chǎn)量也隨之增加，在噴施濃度為250 mg/kg(T3)時，小油菜產(chǎn)量增幅最大，較對照提高35.87%，但繼續(xù)提高噴施濃度小油菜產(chǎn)量反而降低?？梢?，3種小分子有機物在適宜濃度下均能明顯提高小油菜的產(chǎn)量(干重)。

由表2可以看出，小分子有機物能促進小油菜生長，提高小油菜葉面積和株高。與對照相比，噴施不同濃度的山梨醇、 葡萄糖酸鈉和甘氨酸，小油菜葉面積平均分別增加了5.23%、 23.35%、 18.97%，株高平均分別增加了3.27%、 4.95%、 5.53%。其中，當(dāng)施用山梨醇150 mg/kg(T3)時小油菜葉面積和株高達到最大，分別比對照增加9.58%、 7.31%，差異均達顯著水平。噴施葡萄糖酸鈉150 mg/kg(T1)處理時小油菜的葉面積最大，噴施1200 mg/kg(T4)小油菜株高最高，明顯高于對照6.77%。噴施甘氨酸250 mg/kg小油菜葉面積和株高達到最大。由此可見，山梨醇、 葡萄糖酸鈉及甘氨酸在適宜的施用濃度下均可提高小油菜的葉面積和株高，增加小油菜的產(chǎn)量。

表2 小分子有機物對小油菜生物量、 葉面積、 株高的影響

2.2 小分子有機物對小油菜品質(zhì)的影響

噴施小分子有機物能顯著降低小油菜硝態(tài)氮含量(圖 1)。噴施不同濃度小分子有機物山梨醇、 葡萄糖酸鈉及甘氨酸小油菜硝態(tài)氮含量平均分別降低了50.62%、 45.63%、 50.70%，差異顯著。同一物質(zhì)不同濃度處理間小油菜硝態(tài)氮含量差異不明顯?？赡苡捎谛》肿佑袡C物質(zhì)加強碳代謝為氮代謝提供能量和碳骨架，提高硝酸還原酶能力，從而促進了硝酸鹽同化，降低硝酸鹽含量[20]。

圖1 小分子有機物對小油菜硝態(tài)氮、 可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響Fig.1 Effect of low molecular organic compounds on the soluable sugar and soluable protein contents of rape leaves

綜上所述，本文所選用3種小分子有機物(葡萄糖酸鈉、 山梨醇、 甘氨酸)在適宜的用量范圍內(nèi)可以促進小油菜生長、 提高小油菜品質(zhì)。

2.3 小分子有機物對小油菜SPAD值的影響

從圖2中可以看出，小油菜SPAD值隨著小分子有機物噴施濃度的增加呈先增加后降低的趨勢，但總體來說，噴施小分子有機物處理的小油菜SPAD值均高于對照。與對照相比，噴施不同濃度的山梨醇、 葡萄糖酸鈉及甘氨酸的小油菜SPAD值平均分別增加了12.59%、 18.69%、 13.50%。甘氨酸在噴施濃度為120 mg/kg(T2)時小油菜SPAD值最高，較對照提高16.52%，差異顯著；山梨醇、 葡萄糖酸鈉分別在施用濃度為150 mg/kg(T3)、 600 mg/kg(T3)時小油菜SPAD值達到最高，分別比對照提高19.08%、 22.30%，差異顯著；三種小分子有機物在T4處理下小油菜SPAD值較T3處理雖均表現(xiàn)為降低，但二者間差異不顯著。

圖2 小分子有機物對小油菜SPAD值的影響Fig. 2 Effect of low molecular organic compounds on SPAD values of rape leaves

2.4 小分子有機物對小油菜養(yǎng)分吸收的影響

噴施3種小分子有機物對小油菜氮、 磷、 鉀吸收總量的影響(圖3)。結(jié)果表明，噴施小分子有機物山梨醇、 葡萄糖酸鈉和甘氨酸不同濃度處理的小油菜對氮素的吸收能力明顯提高，與對照相比氮的吸收量平均提高17.23%、 25.23%、 19.96%。其中，隨著山梨醇和葡萄糖酸鈉施用量的增加小油菜氮素吸收量相應(yīng)的增加，噴施濃度分別為300 mg/kg(T4)、 1200 mg/kg(T4)時小油菜氮素吸收量最高，較對照分別增加34.31%、 35.41%，差異顯著，但不同濃度處理間對小油菜氮素吸收量影響不明顯；噴施甘氨酸，隨著施用濃度的增加小油菜氮素吸收量呈先增加后降低趨勢，當(dāng)噴施濃度為60 mg/kg(T1)時，小油菜氮素吸收量增幅最大，較對照提高29.65%，差異顯著。

圖3 小分子有機物對小油菜氮、 磷、 鉀養(yǎng)分吸收的影響Fig. 3 The effets of low molecular organic compounds on N、 P、 K uptake of rape

2.5 小分子有機物噴施濃度與小油菜生物量、 養(yǎng)分吸收量及品質(zhì)的相關(guān)性

表3 小分子有機物噴施濃度與小油菜生物量、 品質(zhì)和養(yǎng)分吸收之間的相關(guān)性(r值)

3 討論

施用小分子有機物不僅能夠促進作物生長，而且可以提高作物品質(zhì)，一方面是因為小分子有機物能為代謝提供能量，另一方面是因為小分子有機物還可同時為脂類、 蛋白質(zhì)和核酸的合成提供碳骨架，如糖醇類小分子有機物通過光合作用和碳源代謝產(chǎn)生不同的糖信號參與調(diào)節(jié)、 激發(fā)植物生長發(fā)育[22-23]，氨基酸類則是酶和蛋白質(zhì)的組成成分，可以為核苷酸、 葉綠素、 激素第二代謝產(chǎn)物合成提供原料(N)，提高一些酶的活性，調(diào)控植物體內(nèi)生理生化過程，從而提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[20,24]。Awad等[25]研究表明，施用氨基酸和腐殖酸可促進馬鈴薯生長發(fā)育，提高產(chǎn)量及品質(zhì)；Mondal[26]等研究發(fā)現(xiàn)，噴施谷氨酸和脯氨酸不僅可以改善處于毒害狀態(tài)下的草莓生長，還能提高果實產(chǎn)量，較對照提高50%；閆素芳和宋海星等[27-28]分別在小白菜和小麥上噴施蔗糖，可明顯降低小白菜葉片硝酸鹽含量，提高小麥幼苗可溶性糖含量。本研究與前人的研究結(jié)果相一致，噴施山梨醇、 甘氨酸和葡萄糖酸鈉3種小分子有機物不僅促進小油菜生長，提高產(chǎn)量，還能改善品質(zhì)(圖1)，根據(jù)相關(guān)性分析(表3)，小分子有機物噴施濃度與小油菜產(chǎn)量和品質(zhì)之間呈顯著的二次曲線相關(guān)，可見，噴施適量的小分子有機物可促進小油菜生長、 改善品質(zhì)。

參考文獻:

[1] 肖艷, 曹一平, 王敬國, 等. 提高作物葉面養(yǎng)分吸收的復(fù)合型助劑研究[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2004, 10(3)：281-285.

Xiao Y, Cao Y P, Wang J Getal. Research of mixed adjuvants on the absorption of nutrient elements in crop leaf[J]. Plant Nutrition Fertilizer Science, 2004, 10(3)：281-285.

[2] 王強, 石偉勇. 海藻肥對番茄生長的影響及其機理研究[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué), 2003, (2)：21-25.

Wang Q, Shi W Y. Effects of seaweed fertilizer on growth of tomato and the action mechanisms[J]. Journal of Zhejiang Agricultural Sciences, 2003, (2)：21-25.

[3] 李燕婷, 肖艷, 李秀英, 等. 作物葉面施肥技術(shù)與應(yīng)用[M]. 北京：科學(xué)出版社, 2009.

Li Y T, Xiao Y, Li X Yetal. The technology and application of crop spraying[M]. Beijing：Science and Technology Press, 2009.

[4] Kraffczy K I, Trolldenier G, Beringer H. Soluble root exudates of maize：Influence of potassium supply and rhizosphere microrgan isms[J]. Soil Biology and Biochemistry, 1984, 16 (4)：315-322.

[5] 張夫道, 孫羲. 氨基酸對水稻作用的研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 1984, (5)：61-66.

Zhang F D, Sun X. A study of nutrition of amino acids in rice seedlings[J]. Scientia Agricultura Sinica, 1984(5)：61-66.

[6] Chapin F S, Moilanen.L, Kieland K. Preferential usage of organic nitrogen for growth by nonmycorrhizal sedge[J]. Nature, 1993,361：150-153.

[7] 吳良歡, 陶勤南.水稻氨基酸態(tài)氮營養(yǎng)效應(yīng)及其機理研究[J]. 土壤學(xué)報, 2000, 37(4)：464-473.

Wu L H, Tao Q N. Effects of amino acid-N on rice nitrogen nutrition and its mechanism[J]. Acta Pedologica Sinica, 2000, 37(4)：464-473.

[8] 陳振德, 黃俊杰, 何金明, 等. 土施L-色氨酸對甘藍產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收的影響[J]. 土壤學(xué)報, 1997, 34(2)：200-204.

Cheng Z D, Huang J J, He J Metal. Effects of applying L-tryptophan on cabbage yield growth and its nutrient up-take[J]. Acta Pedologica Sinica, 1997, 34(2)：200-204.

[9] Arshad M. Effect of soil applied L-tryptophan on growth and chemical composition of cotton[J]. Journal of Plant Nutrition, 1995, 18(2)：317-329.

[10] Zahir Z A, Arshad M, Azam Metal. Effect of an auxin precursor tryptophan and azotobacter inoculation on yield and chemical composition of potato under fertilized conditions[J]. Journal of Plant Nutrion, 1997, 20(6)：745-752.

[11] Khan A S, Ahmad B, Jaskani M Jetal. Foliar application of mixture of amino acids and seaweed (ascophylum nodosum) extract improve growth and physico-chemical properties of grapes[J]. International Journal of Agriculture Biology, 2012, 14(3).

[12] Abdel-Mawgoud A M R, El-Bassiouny A M, Ghoname Aetal. Foliar application of amino acids and micronutrients enhance performance of green bean crop under newly reclaimed land conditions[J]. Australian Journal of Basic Applied Sciences, 2011, 5(6).

[13] 張木, 胡承孝, 孫學(xué)成, 等. 葉面噴施微量元素和氨基酸對小白菜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2011, 30(5)：613-617.

Zhang M, Hu C X, Sun X Cetal. Effects of spraying micronutrient and amino acids into surface of leaves on yield and quality of Chinese cabbage[J]. Journal of Huazhong Agricultural University, 2011, 30(5)：613-617.

[14] 劉德輝, 田蕾, 邵建華, 等. 氨基酸螯合微量元素肥料在小麥和后作水稻上的效果[J]. 土壤通報, 2006, 36(6)：917-920.

Liu D H, Tian L, Shao J Hetal. Effect of amino acid chelated microelement fertilizer on wheat and rice[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2006, 36(6)：917-920.

[15] 譚紅梅. 溫室豆角落花落果的原因及防治措施[J]. 北方園藝, 2005(3)：23.

Tan H M. Drop causes of greenhouse carob and its control measures[J]. Northern Horticulture, 2005, (3)：23.

[16] 員妍, 黃衛(wèi)東, 王利軍, 等. 植物生長調(diào)節(jié)劑對弱光下葡萄生理及光合產(chǎn)物分配的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2002, 18(9)：155-159.

Yuan Y, Huang W D, Wang L Jetal. Effect of plant growth regulator on the soluble sugars and protein of leaves and partition of14C-labeled assimilates in annual grapes under low light in greenhouse[J]. Transactions of the CSAE, 2002, 18(9)：155-159.

[17] 郁進元, 何巖, 趙忠福, 等. 長寬法測定葉面積的矯正系數(shù)研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007, (2)：37-39.

Yu J Y, He Y,Zhao Z F,et al. Research of leaf area correction coefficient by physiology index[J]. Jiangsu Agricultural Sciences, 2007,(2)：37-39.

[18] 趙世杰, 史國安, 董新純, 等. 植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社, 2002.

Zhao S J, Shi G A, Dong X Cetal. Guidance of plant physiology experiments[M]. Beijing：China Agricultural Science and Technology Press, 2002.

[19] 鮑士旦. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析(第三版)[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社, 2000.

Bao S D. Soil and agricultural chemistry ananlysis (3rd Edition)[M].Beijing：China Agriculture Press, 2000.

[20] 王瑩, 史振聲, 王志斌, 等. 植物對氨基酸的吸收利用及氨基酸在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J]. 中國土壤與肥料, 2008 (1)：6-11.

Wang Y, Shi Z S, Wang Z Betal. Absorption and utilization of amino acids by plant and application of amino acids on agiculture[J]. Soils and Fertilizers Sciences in China, 2008 (1)：6-11.

[21] 王憲澤, 張樹芹. 不同蛋白質(zhì)含量小麥品種葉片RNA 與氮素積累關(guān)系的研究[J]. 西北植物學(xué)報, 1999,19(2)：315-320.

Wang X Z, Zhang S Q. The relation of RNA and nitrogen accumulation of leaves studied on the different protein concent wheat varieties[J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 1999,19(2)：315-320.

[22] Rolland F, Baena-Gonzalez E, Sheen J. Sugar sensing and signaling in plants：conserved and novel mechanisms[J]. Annual Review of Plant Biology, 2006, 57：675-709

[23] Ho S L, Chao Y C, Tong W Fetal. Sugar coordinately and differentially regulates growth- and stress-related gene expression via a complex signal transduction network and multiple control mechanisms[J]. Plant Physiology, 2001,125(2)：877-890.

[24] Tegeder M. Transporters for amino acids in plant cells：Some functions and many unknowns[J]. Current Opinion in Plant, Biology, 2012, 15：315-321.

[25] Awad El-M M, Abd El-Hameed A M, El-Aimin Z A. Effect of alycine, lysine and nitrogen fertilizer rates on growth, yield and chemical composition of potato. Journal of Agricultural Science Mansoura University, 2007,32(10)：8541-8551.

[26] Mondal F, Asaduzzaman M, Kobayashi Yetal. Recovery from autotoxicity in strawberry by supplementation of amino acids[J]. Scientia Horticulturae, 2013, 164：137-144.

[27] 閆素芳, 于洋, 葛青, 等. 外源蔗糖對小麥幼苗耐鹽性的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2012, 20(2)：225-230.

Yan S F, Yu Y, Ge Qetal. Effect of exogenous sucrose application on wheat seedling salt tolerance[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2012,20(2)：225-230.

[28] 宋海星, 李五三, 歐陽中浩. 小白菜體內(nèi)硝酸鹽累積的生理調(diào)控初探[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2006, 15(2)：l34-137.

Song H X, Li W Y,Primary Studies on physiological regulation of nitrate accumulation in a variety of chinese cabbage[J]. Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica, 2006, 15(2)：134-137.

[29] 劉世亮, 劉增俊, 楊秋云, 等. 外源糖調(diào)節(jié)不同碳氮比對烤煙生理生化特性及化學(xué)成分的影響[J]. 華北農(nóng)學(xué)報, 2007, 22 (6)：161-164.

Liu S L, Liu Z J, Yang Q Yetal. Effect of different C/N ratio on physiological and biochemical characteristics and chemical components of flue-cured tobacco[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2007,22(6)：161-164.

[30] Boriboonkaset T, Bunyakijjinda V, Chaum S, Kirdmanee C. Effect of exogenous sugar classes and concentrations on salt- tolerant ability of indica rice (OryzasativaL.)[J]. Acta Horticulturea, 2006, 764:155-164.

[31] 王華靜, 吳良歡, 陶勤南. 氨基酸部分取代硝態(tài)氮對小白菜硝酸鹽累積的影響[J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2004, 24(1)：19-23.

Wang H J, Wu L H, Tao Q N. Influence of partial replacement of nitrate by amino acids on nitrate accumulation of pakchoi (BrassicachinensisL.)[J]. China Environmental Science, 2004, 24(1)：19-23.

[32] 周偉軍, 奚海福, 葉慶福, 等. 多元醇對油菜衰老的生理調(diào)控及增產(chǎn)作用探討[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 1995, 28(3)：8-13.

Zhou W Z, Xi H F,Ye Q Fetal. Studies on physiological regulation of mixtalol to the rape senescence and its yield effect[J]. Scientia Agricultura Sinica, 1995, 28(3)：8-13.

[33] 王瑞剛, 張艷春, 張子義, 等. 3種滲透劑對轉(zhuǎn)基因煙草根系枯草芽孢桿菌纖溶酶 (BSFE) 分泌的調(diào)節(jié)[J]. 植物資源與環(huán)境學(xué)報, 2005, 14(2)：1-5.

Wang R G, Zhang Y C,Zhang Z Yetal. Regulation of three peneetrants on sercretion of Bacillus subtilis fibrinolytic enzyme from transgenic tobacco,s root system[J]. Journal of Plant Resources and Environment, 2005, 14(2)：1-5.

[34] Tejada M, Gonzalez J L. Influence of Foliar Fertilization with amino acids and humic acids on productivity and quality of asparagus[J]. Biological Agriculture and Horticulture, 2003, 21：277-291.

[35] Shaheen A M, Fatma A R, Hoda A Metal. Nitrogen soil dressing and foliar spraying by sugar and amino acids as affected the growth, yield and its quality of onion plant[J]. Journal of American Science, 2010, 6(8)：420-427.