程紅玉，肖占文，宗盈曉 ，任玉琴，馬 燕

(1.河西學院農(nóng)業(yè)與生物技術學院，甘肅張掖 734000；2.甘肅省河西走廊特色資源利用重點實驗室，甘肅張掖 734000；3.河西學院化學化工學院，甘肅張掖 734000)

5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid，ALA)是一種非蛋白質(zhì)氨基酸類五碳化合物，廣泛存在于動物、植物和微生物細胞中，是生物合成葉綠素、血紅素、卟啉和維生素B12等四吡咯化合物的前體物質(zhì)，與植物的光合作用、呼吸作用和蒸騰作用等過程關系密切[1-2]。研究表明，低濃度的ALA具有調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育、增強抗逆性以及提高產(chǎn)量和改善產(chǎn)品品質(zhì)的作用，如外源ALA能夠增強番茄[3]、辣椒[4]、西瓜[5]、西葫蘆[6]、菠菜[7-9]等植株抵抗低溫、高溫、強光、弱光、干旱、鹽漬等環(huán)境脅迫的能力，提高蘋果樹[10]、梨樹[11-12]、棗樹[13]等葉片的光合能力，提高產(chǎn)量和改善果實品質(zhì)。由于目前研究所用ALA主要為其純品，價格較高，主要應用于蔬菜、果樹、花卉[14]、藥用植物[15]等經(jīng)濟效益較高的作物，很少在糧食作物生產(chǎn)中應用。本研究團隊將微量的ALA與植物生長所需的營養(yǎng)元素復配，研制出了一種價格較低的新型ALA葉面肥。本試驗抑研究葉面噴施不同濃度ALA葉面肥對春小麥灌漿期光合特性、灌漿速率和產(chǎn)量的影響，旨在為該葉面肥在小麥生產(chǎn)中的推廣應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2016年4-9月在甘肅省張掖市河西學院農(nóng)業(yè)與生物技術學院教學科研示范園(38°32′N，100°06′E)進行。該區(qū)地處河西走廊中部，屬大陸性荒漠氣候。海拔1 472 m，年均溫7.6 ℃，無霜期150～170 d，年均降水量160 mm左右，前茬作物為馬鈴薯。試驗地土壤為灌漠土，耕層(0～20 cm)土壤有機質(zhì)7.525 g·kg-1，全氮0.584 g·kg-1，堿解氮166.5 mg·kg-1，速效磷33.43 mg·kg-1，速效鉀87.65 mg·kg-1，pH值8.4。

1.2 試驗材料

參試小麥品種為寧春15號，由寧夏科豐種業(yè)有限公司生產(chǎn)；供試ALA葉面肥由張掖市科欣生化科技有限公司提供(ALA含量0.6 g·L-1)。

1.3 試驗設計

試驗采用隨機區(qū)組設計，將ALA葉面肥分別稀釋2 000倍、1 500倍、1 000倍和500倍(ALA 濃度分別為0.30、0.45、0.60 、1.20 mg·L-1)，對照為清水，分別命名為T1、T2、T3、T4和CK，3次重復。小區(qū)面積6.3 m2(3.0 m×2.1 m)，保護行1 m，田間走道40 cm。于2016年3月12 日采用條播方式播種，種植密度600萬株·hm-2，行距15 cm。施尿素300 kg·hm-2(含N 46.0%)，其中，50%基施，50%在拔節(jié)期結(jié)合灌水追施；磷二銨450 kg·hm-2(含N18%，P2O546%)全部作基肥一次性施入。小麥拔節(jié)期在晴朗天氣傍晚時，按相應濃度葉面噴施ALA葉面肥，噴施量為每次3 000 L·hm-2，每隔10 d噴施一次，共噴施3次，其他管理同當?shù)卮筇铩?/p>

1.4 測定項目與方法

1.4.1 光合特性的測定

在春小麥開花期(6月2日)、乳熟期(6月14日)、蠟熟期(7月5日)采用TPS-2便攜式光合系統(tǒng)分析儀測定葉片光合特性。各處理隨機選取具代表性植株3株，于觀測日的上午9:00-11:00進行，測定旗葉的凈光合速率(Pn， μmol CO2·m-2·s-1) 、蒸騰速率(Tr， mmol H2O·m-2·s-1)、胞間CO2濃度(Ci，μmol CO2·mol-1)。

1.4.2 小麥籽粒灌漿速率的測定

于小麥開花期每小區(qū)選擇長勢一致的麥穗200個，掛牌標記。自小麥開花后5 d起，每隔5 d隨機取標記穗10個，在每個穗中部取籽粒10粒，共100粒，105 ℃下殺青20 min，80 ℃烘干至恒重，測定千粒重，直至成熟，計算灌漿速率。

K=(M2-M1)/N

式中，K為灌漿速率，M2為本次測定的千粒重，M1為前一次測定的千粒重，N為兩次測定的間隔日數(shù)。

1.4.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素測定

成熟期,每小區(qū)選2個有代表性的1 m2樣方調(diào)查成穗數(shù)，每小區(qū)隨機取20株小麥，室內(nèi)考種，測定穗粒數(shù)、穗粒重、千粒重。成熟期每小區(qū)單獨收獲計產(chǎn)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003和SPSS 17.0進行數(shù)據(jù)處理和差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 ALA葉面肥對春小麥光合特性的影響

2.1.1 對光合速率(Pn) 的影響

由圖1可知，各處理小麥旗葉的Pn均在開花期最大，之后呈逐漸下降趨勢。ALA葉面肥處理小麥旗葉的Pn極顯著或顯著高于對照(蠟熟期T1和T4處理除外)，小麥旗葉Pn隨著ALA葉面肥濃度的增大呈先升高后降低的趨勢，均以T2處理最大。開花期T2處理Pn達到23.02 μmol·m-2·s-1，T1、T2、T3 和T4處理分別較CK提高15.11%、38.59%、33.29%和14.09%，T2與T3差異不顯著，二者極顯著高于其他處理。說明噴施ALA葉面肥促進了春小麥葉片的光合速率，以T2處理效果最佳。

圖柱上不同大、小寫字母表示處理間差異分別達到0.01和0.05顯著水平。下同。

Different capital and lowercase letters above columns mean significant difference at 0.01 and 0.05 levels among treatments,respectively. The same in other figures.

圖1ALA葉面肥對春小麥旗葉凈光合速率(Pn)的影響

Fig.1EffectofALAfertilizeronPn

ofspringwheatflagleaves

2.1.2 對蒸騰速率(Tr) 的影響

由圖2可知，拔節(jié)期噴施ALA葉面肥能夠提高小麥旗葉蒸騰速率(Tr)，且隨著灌漿進程推移Tr降低。在開花期，以T2處理的Tr最高(12.53 mmol·m-2·s-1)，T1、T2、T3和T4處理分別較CK增加87.58%、99.52%、69.90%和35.03%，與CK差異均達極顯著水平。蠟熟期CK的Tr下降到4.78 mmol·m-2·s-1，ALA葉面肥處理的Tr仍保持在6.40～8.80 mmol·m-2·s-1之間，與CK差異達極顯著或顯著水平。

2.1.3 對胞間CO2濃度(Ci) 的影響

由圖3可知，拔節(jié)期噴施ALA葉面肥使小麥旗葉的胞間CO2濃度(Ci)增加，增加了光合作用的碳源。在開花期，各處理的Ci較低，之后隨著籽粒灌漿進程的推移，葉肉細胞間CO2濃度上升。在開花期和乳熟期，各噴施ALA葉面肥處理的Ci均極顯著高于對照。在蠟熟期，T1、T2、T3 和T4處理的Ci分別較CK增加6.84%、9.32%、12.11%和3.86%，與CK差異均達顯著或極顯著水平；T2與T3處理間差異不顯著。

圖2 ALA葉面肥對春小麥旗葉蒸騰速率(Tr)的影響Fig.2 Effect of ALA fertilizer on Trof spring wheat flag leaves

圖3 ALA葉面肥對春小麥旗葉胞間CO2(Ci)的影響Fig.3 Effect of ALA fertilizer on Ciof spring wheat flag leaves

2.2 不同濃度ALA葉面肥對春小麥灌漿的影響

2.2.1 對灌漿期千粒重的影響

由圖4可知，拔節(jié)期葉面噴施ALA葉面肥能夠提高小麥千粒重，開花后0～15 d千粒重增加緩慢，15～30 d千粒重迅速增加，后期緩慢增加。在灌漿15～40 d，T2處理的千粒重明顯高于其他處理；在灌漿第20天，千粒重達到22.989 g，較CK增加了3.985 g，T1、T3和T4處理分別較CK增加了1.015、1.991和1.065 g，差異均顯著(P<0.05)。

圖4 ALA葉面肥對春小麥灌漿期千粒重的影響Fig.4 Effect of ALA fertilizer on 1 000-grain weight ofspring wheat during filling stage

圖5 ALA葉面肥對春小麥灌漿速率的影響Fig.5 Effect of ALA fertilizer on grainfilling rate of spring wheat

2.2.2 對灌漿速率的影響

由圖5可知，小麥的灌漿速率呈先升高后降低的變化趨勢，開花后20 d達到峰值?；ê?5 d,葉面噴施ALA葉面肥處理小麥灌漿速率顯著高于對照(P<0.05)，T2、T3處理的灌漿速率顯著高于其他處理，說明拔節(jié)期噴施ALA葉面肥能夠提高春小麥灌漿中前期的灌漿速率。在花后10～15 d,CK平均灌漿速率為1.060 g·1 000-1·d-1，而T1、T2、T3和T4處理分別達到1.171、1.470、1.379和1.097 g·1 000-1·d-1，以T2、T3處理效果最好。峰值后不同處理間平均差異不顯著。

2.3 不同濃度ALA葉面肥對春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表1知，T1、T2、T3和T4處理分別較CK增產(chǎn)1.03%、5.13%、10.74%和3.86%，以T3處理產(chǎn)量最高(1 1276.8 kg·hm-2)，與CK差異顯著。ALA葉面肥處理使小麥成穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒重和千粒重均不同程度提高，其中T3處理的成穗數(shù)最高，與CK差異顯著；不同處理間穗粒數(shù)差異不顯著；T1、T2處理的穗粒重與CK間差異顯著，以T2處理最高，較CK增加12.36%。隨著噴施ALA葉面肥濃度的增加，小麥千粒重呈先增后降的趨勢，以T3處理最高(46.34 g)，較CK增加1.43 g，差異顯著，ALA葉面肥不同處理間差異不顯著。

表1 不同濃度氨基酸葉面肥對春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 1 Effect of different concentration of amino-acid fertilizers concentrationon yield components and yield of spring wheat

同列數(shù)值后不同字母表示處理間在0.05水平上差異顯著。

Different letters within same column indicate significant difference among treatments at 0.05 level.

3 討 論

5-氨基乙酰丙酸(ALA)作為一種生長調(diào)節(jié)劑，在農(nóng)作物栽培生產(chǎn)中的應用備受關注。李美善等[16]研究表明，始穗期噴施低濃度的ALA(2.5～5.0 mg·L-1)能夠提高水稻籽粒的增長速率和籽粒重量。魏中偉等[17]研究表明，1 mg·L-1ALA的葉面肥能夠提高水稻的光合作用，使產(chǎn)量增加3.2%～4.0%。姚素梅等[18]研究發(fā)現(xiàn)， ALA能夠提高小麥光合速率、葉片水分利用效率，增產(chǎn)顯著。本研究中，噴施ALA葉面肥能夠提高春小麥葉片的凈光合速率(Pn)，且隨著濃度的升高呈先升高后降低的變化趨勢，這與前人在小麥[18]、草莓[19]和梨[11]等作物上的研究結(jié)果一致。該ALA葉面肥也能夠提高春小麥蒸騰速率(Tr)，在開花期，小麥旗葉的光合速率較高，胞間CO2濃度(Ci)較低，隨著籽粒灌漿進程推移，葉肉細胞間CO2濃度上升。說明隨著生育進程推移，Pn的下降主要是由于非氣孔因素阻礙了CO2的利用，從而造成細胞間CO2的積累[20]。

灌漿是小麥產(chǎn)量形成過程，不同栽培措施和品種均對籽粒的灌漿特性有不同的影響[21]。本研究結(jié)果表明，噴施稀釋1 500倍ALA葉面肥(ALA濃度0.45 mg·L-1)，小麥灌漿速率增幅最大，這與姚素梅等[22]研究結(jié)果基本一致。

本研究發(fā)現(xiàn)，春小麥拔節(jié)期噴施ALA葉面肥，可以提高小麥籽粒產(chǎn)量，隨著噴施濃度的增加呈先增高后降低的趨勢，以稀釋1 000倍處理(ALA濃度0.60 mg·L-1)產(chǎn)量最高，較CK增產(chǎn)10.74%。增產(chǎn)的主要原因是成穗數(shù)和千粒重的增加，而姚素梅等[18]研究認為，小麥噴施ALA對成穗數(shù)影響不大，主要增加了穗粒數(shù)和千粒重。這可能與噴施時期、所用小麥品種和生長環(huán)境有關。

綜上所述，春小麥噴施一定濃度的ALA葉面肥能夠提高葉片的光合作用，增加籽粒灌漿速率，提高成穗率及千粒重，從而增加產(chǎn)量。該ALA葉面肥在春小麥生產(chǎn)中較佳施用濃度為稀釋1 000～1 500倍(ALA濃度0.45～0.60 mg·L-1)。本研究結(jié)果將為含一定濃度ALA的氨基酸葉面肥在春小麥生產(chǎn)中的應用提供理論依據(jù)。

參考文獻：

[1]HOTTA Y,TANAKA T,TAKAOKA H,etal.New physiological effects of 5-aminorevulinic acid in plants:The increase of photosynthesis,chlorophyll content,and plant growth [J].BiosciBiotechBiochem,1997,61:2025.

[2] 俞建良,郭孝孝,熊結(jié)青.5-氨基乙酰丙酸的應用研究進展[J].化學與生物工程,2015(9):10.

YU J L,GUO X X,XIONG J Q.Research progress of application of 5-aminolevulinic acid [J].ChemistryandBioengineering,2015(9):10.

[3] 趙艷艷,燕 飛,胡立盼,等.5-氨基乙酰丙酸對NaCl脅迫下番茄幼苗光合特性的影響[J].應用生態(tài)學報,2014,25(10):2919.

ZHAO Y Y,YAN F,HU L P,etal.Effect of 5-aminolevulinic acid on photosynthetic characteristics of tomato seedlings under NaCl stress [J].ChineseJournalofAppliedEcology,2014,25(10):2919.

[4] 劉 濤,郭世榮,徐 剛,等.5-氨基乙酰丙酸對辣椒植株低溫脅迫傷害的緩解效應[J].西北植物學報,2010,30(10):2047.

LIU T,GUO S R,XU G,etal.Mitigative effect of 5-aminolevulinic acid in pepper under low temperature stress[J].ActaBotanicaBoreali-occidentaliaSinica,2010,30(10):2047.

[5] 孫永平,魏震宇,張治平,等.ALA對遮蔭條件下西瓜幼苗強光抑制的保護效應[J].西北植物學報,2008,28(7):1384.

SUN Y P,WEI Z Y,ZHANG Z P,etal.Protection of 5-aminolevulinic acid(ALA) on high light photoinhibition of watermelon grown under shade condition [J].ActaBotanicaBoreali-occidentaliaSinica,2008,28(7):1384.

[6] 童金珠,鄒志榮.外源ALA對NaCl脅迫下不同品種西葫蘆生理特性及產(chǎn)量的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2009,27(4):116.

TONG J Z,ZOU Z R.Effects of exogenous ALA on some physiological characteristics and yield of pumpkin under NaCl stress [J].AgriculturalResearchintheAridArea,2009,27(4):116.

[7] 王 魏,鄒志榮,喬 飛,等.外源ALA對NaCl脅迫下菠菜生理特性的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學報,2008,17(1):138.

WANG W,ZOU Z R,QIAO F,etal.Effects of exogenous ALA on physiological characteristics of spinach under NaCl stress [J].ActaAgriculturaeBoreali-occidentalisSinica,2008,17(1):138.

[8] KARINA B B,MARIA L T,ALCIRA B,etal.The role of 5-aminolevulinic acid in the response to cold stress in soybean plants [J].Phytochemistry,2010,71:2039.

[9] 汪良駒,姜衛(wèi)兵,黃保健.5-氨基乙酰丙酸對弱光下甜瓜幼苗光合作用和抗冷性的促進效應[J].園藝學報,2004,31(3):321.

WANG L J,JIANG W B,HUANG B J.Promotion of photosynthesis by 5-aminolevulinic acid(ALA) during and after chilling stress in melon seedlings grown under low light condition [J].ActaHorticulturaeSinica,2004,31(3):321.

[10] 高晶晶，馮新新，段春慧,等.ALA提高蘋果葉片光合性能與果實品質(zhì)的效應[J].果樹學報,2013,30(6):948.

GAO J J,FENG X X,DUAN C H,etal.Effects of 5-aminolevulinic acid(ALA) on leaf photosynthesis and fruit quality of apples [J].JournalofFruitScience,2013,30(6):948.

[11] 申 明,成學慧,謝 荔,等.氨基酸葉面肥對砂梨葉片光合作用的促進效應[J].南京農(nóng)業(yè)大學學報,2012,35( 2):83.

SHEN M,CHENG X H,XIE L,etal.Effects of amino-acid fertilizers on photosynthesis in leaves of pear cultivars [J].JournalofNanjingAgriculturalUniversity,2012,35(2):83.

[12] 申 明,段春慧,張治平,等.外源 ALA 處理對‘豐水’梨疏花與果實品質(zhì)的影響[J].園藝學報,2011,38(8):1519.

SHEN M，DUAN C H,ZHANG Z P,etal.Effects of exogenous ALA on thinning and fruit quality in ‘Hosui’ pear(Pyruspyrifoli)[J].ActaHorticulturaeSinica,2011,38(8):1519.

[13] 郭 珍,徐福利,汪有科.5-氨基乙酰丙酸對棗樹生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].西北林學院學報,2010,25(3):95.

GUO Z,XU F L,WANG Y K.Effects of 5-aminolevulinic aacid on the growth,the yield and quality of compact jujube in mountainous region [J].JournalofNorthwestForestryUniversity,2010,25(3):95.

[14] 康博文,李文華,劉建軍,等.ALA 對紅掌葉片光合作用及葉綠素熒光參數(shù)的影響[J].西北農(nóng)林科技大學學報(自然科學版),2009,37(4):99.

KANG B W,LI W H,LIU J J,etal.Effects of ALA treatment on photosynthetic and chlorophyII fluorescence dynamics ofAnthuriumandraeanum[J].JournalofNorthwestScienceTechnologyUniversityofAgricultureandForest(NaturalScienceEdition),2009,37(4):99.

[15] 汪牧耘,李雨晴,朱毅斌,等.外源 5-氨基乙酰丙酸( ALA) 對菘藍苗期生長及有效成分含量的影響[J].植物資源與環(huán)境學報,2013,22( 2) :49.

WANG M Y,LI Y Q,ZHU Y B,etal.Effect of exogenous 5-aminolevulinic acid(ALA) on seedling growth and active component content ofIsatisindigotica[J].JournalofPlantResourcesandEnvironment,2013,22(2):49.

[16] 李美善,劉憲虎,許明子,等.5-氨基乙酰丙酸處理對水稻籽粒增重的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2010,38(33):18654.

LI M S,LIU X H,XU M Z.Effects of 5-aminolevulinic acidon on grain weighting of rice [J].JournalofAnhuiAgriculturalSciences,2010,38(33):18654.

[17] 魏中偉,馬國輝,龍繼銳,等.5-氨基乙酰丙酸葉面肥對雜交晚稻光合作用和產(chǎn)量的影響[J].湖南農(nóng)業(yè)科學,2013(7):66.

WEI Z W,MA G H,LONG J R,etal.Effects of 5-aminolevulinic acid on photosynthesis and yield of hybrid late rice [J].HunanAgriculturalSciences,2013(7):65.

[18] 姚素梅,劉明久,茹振鋼,等.ALA對冬小麥葉片氣體交換和水分利用效率的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報,2010,16(1):243.

YAO S M,LIU M J,RU Z G,etal.Effects of 5-aminolevulinic acid on leaf gas exchange and water use efficiency in winter wheat [J].JournalofPlantNutritionandFertilizer,2010,16(1):243.

[19] 劉衛(wèi)琴,康 瑯,汪良駒.ALA對草莓光合作用的影響及其與抗氧化酶的關系[J].西北植物學報,2006,26(1):59

LIU W Q,KANG L,WANG L J.Effects on strawberry photosynthesis and relations to anti-oxidant enzymes of ALA [J].ActaBotanicaBoreali-occidentaliaSinica2006,26(1):59.

[20] 張志剛,尚慶茂.低溫、弱光及鹽脅迫下辣椒葉片的光合特性[J].中國農(nóng)業(yè)科學,2010,43(1):129.

ZHANG Z G,SHANG Q M.Photosynthetic characteristics of pepper leaves under low temperature,weak light and salt stress [J].ScientiaAgriculturaSinica,2010,43(1):129.

[21] 劉建華,?？×x,閆志利,等.肥密水平對不同基因型冬小麥籽粒灌漿特性的影響[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報,2009,17(4):660.

LIU J H,NIU J Y,YAN Z L,etal.Effect of fertilization dose and sowing density on grain-filling in different winter wheat cultivars[J].ChineseJournalofEco-Agriculture,2009,17(4):660.

[22] 姚素梅,茹振鋼,劉明久,等.AlA對冬小麥不同粒位籽粒灌漿影響的動態(tài)模擬及特征分析[J].生物數(shù)學學報,2010,25(2):369.

YAO S M,RU Z G,LIU M J,etal.Dynamic simulation and characteristic analysis of the effects of ALA on grain filling of winter wheat in various grain position [J].JournalofBiomathematics,2010,25(2):369.