馬曉麗，顏秋陽，劉雪峰，袁項成，向蘋葦,楊 梅*

(1.重慶三峽農業(yè)科學院，重慶 404155；2.重慶三峽學院，重慶 404020)

鎂在植物生理作用中有著其它元素不可替代的重要地位，參與光合作用、碳氮代謝等[1-2]。我國南方地區(qū)受氣候及土壤酸性較強等因素的影響，土壤中的鎂容易因遷移和淋溶而損失，土壤供鎂能力降低，作物缺鎂現象日益嚴重[3-4]。葡萄對鎂需求量大，缺Mg全年都可發(fā)生，葡萄缺鎂時，會改變葉綠素結構、降低光合效率、蛋白質合成受阻，影響對其他礦質元素的吸收，并導致果實品質的降低[5-6]。國內外有很多對鎂素營養(yǎng)的研究，但大多集中在缺鎂對植物光合作用以及酶系統(tǒng)等的影響上，并且在盆栽蔬菜及沙培果樹幼苗研究較多[7-8]，在大田條件下，缺鎂多年生果樹土施及葉面噴施鎂肥后，對植株葉片活性氧含量和保護酶活性的影響的研究相對較少。因此，本文擬在田間條件下，對已缺鎂的葡萄園進行土施和葉面噴施鎂肥，分析葉片活性氧產生速率、過氧化氫含量、保護酶活性及脯氨酸、膜質過氧化產物丙二醛的差異顯著性，評價土施與葉面噴施對缺鎂葡萄葉片活性氧代謝、過氧化脅迫程度和抗氧化酶活性的影響，并分析葉片鎂含量與活性氧含量和保護酶活性的相關性，以及活性氧含量和保護酶活性與葡萄產量的相關性。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于四川省龍泉驛區(qū)洛帶鎮(zhèn)寶勝村，屬亞熱帶濕潤季風氣候，氣候溫和，雨量充沛，四季分明。年平均日照1 032.9 h，8月最多，12月最少。年平均氣溫16.5℃，無霜期年平均297 d，年降水量平均為895.6 mm，年均相對濕度81%。試驗前對該地土壤和葡萄成熟葉片進行了營養(yǎng)診斷，試驗土壤為平地紅色砂土，其基本理化性狀為pH值5.56、有機質19.76 g/kg、銨態(tài)氮8.56 mg/kg、硝態(tài)氮18.29 mg/kg、有效磷20.76 mg/kg、速效鉀104.34 mg/kg、速效鈣342.35 mg/kg、速效鎂40.79 mg/kg、有效鋅1.23 mg/kg、有效鐵34.78 mg/kg、有效錳17.89 mg/kg；該地葡萄成熟葉片元素含量為鉀5.93 g/kg、鈣14.84 g/kg、鎂1.6 g/kg、鐵74.34 mg/kg、錳48.36 mg/kg、鋅24.78 mg/kg、銅12.36 mg/kg。參考李港麗等[9]葡萄葉片營養(yǎng)分級標準，發(fā)現該地葡萄鈣、鋅、鐵、銅、錳元素均在適量水平，但鎂含量嚴重缺乏。

1.2 試驗設計

采用裂區(qū)試驗設計，主區(qū)設4個土施硫酸鎂(MgSO4·7H2O)水平，分別是0、112.5、150、187.5 kg/hm2，用S0、S1、S2、S3表示，副區(qū)設3個葉面噴施硫酸鎂濃度，分別是0%、0.2%、0.4%，用F0、F0.2、F0.4表示，共計12個處理，依次為S0F0、S0F0.2、S0F0.4、S1F0、S1F0.2、S1F0.4、S2F0、S2F0.2、S2F0.4、S3F0、S3F0.2、S3F0.4。每個小區(qū)選10株葡萄，重復3次，小區(qū)面積30 m2，土施硫酸鎂在秋季隨基肥施入，然后進行旋耕；葉面噴施則分3次，分別為5月中旬、6月中旬、7月中旬，以葉片滴水為限。自2014年10月開始，試驗連續(xù)進行2年。

1.3 測定項目與方法

2016年10月5日，即果實成熟期，采集坐果位點的葉片，每個處理隨機采集9片，塑封袋標號，放入冰盒，帶回實驗室后對各項指標進行測定，3次重復，取其平均值。同時每個處理隨機選擇8株，采集果穗，用電子天平稱量單株產量。

1.3.1 葉片鎂含量的測定

根據中國農業(yè)大學制定的標準進行洗滌，將洗滌過后的葉片置于105℃烘箱中殺酶20 min，之后在70～80℃下烘干。用不銹鋼植物磨碎機磨碎過0.25 mm孔徑篩，貯于干燥器中待測。葉片鎂含量通過550℃馬弗爐灼燒，制成灰分，加入稀鹽酸溶解，用火焰原子吸收光譜法[10]測定。

1.3.2 葉片活性氧含量和保護酶活性的測定

超氧陰離子產生速率采用羥氨反應法測定[11]，過氧化氫(H2O2)含量的測定參照林植芳等[12]的方法，超氧化物歧化酶(SOD)活性采用NBT法測定，過氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚比色法測定，過氧化氫酶(CAT)活性采用紫外吸收法測定[13]，脯氨酸(Pro)含量采用磺基水楊酸法測定，丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸比色法測定[13]。

1.4 數據處理與分析

試驗數據采用Excel 2010軟件進行處理并繪制相關圖表，采用SPSS 18.0軟件進行統(tǒng)計分析,各處理多重比較采用DUCAN法。

2 結果與分析

2.1 施鎂對葉片鎂含量和活性氧含量的影響

由圖1可以看出，未施鎂肥的處理S0F0葉片鎂含量僅1.42 g/kg，根據李港麗等[9]葡萄葉片營養(yǎng)分級標準，葉片鎂含量小于1.50 g/kg為缺鎂范圍，可以看出未施鎂肥時葡萄缺鎂，補鎂后，葉片鎂含量顯著增加，均達到了適量標準，處理S3F0.4鎂含量最高，達到了4.65 g/kg，與處理S2F0.4差異不顯著，較其他處理差異顯著。當土施量一定時，葉片鎂含量表現出F0.4>F0.2>F0，當葉面噴施濃度一定時，表現出S3>S2>S1>S0。

圖1 補鎂對缺鎂葡萄葉片鎂含量產生速率和H2O2含量的影響注：圖中不同的小寫字母表示各處理在0.05水平下差異顯著。下同。

表1 土施和葉面噴施鎂肥對缺鎂黃化葡萄產生速率和H2O2含量的效果鑒定

注：**表示F檢驗極顯著水平(P<0.01)，*表示F檢驗顯著水平(P<0.05)。下同。

2.2 施鎂對葉片保護酶活性的影響

由圖2可以看出，未施鎂肥時，葉片中SOD活性最高，達到了73.776 U/g FW，與處理S1F0差異不顯著，顯著高于其他處理，而處理S2F0.4的SOD活性顯著低于其他處理；當土施量在0～112.5 kg/hm2時，土施量和葉面噴施濃度越大，葉片中SOD活性越低，而當土施量為150 kg/hm2時，則表現出F0.4>F0.2>F0；與SOD活性變化相反，未施鎂肥的S0F0處理葉片POD活性最低，處理S2F0.4活性最高，達到4.002 U/(g FW·min)，顯著高于其他處理，當土施量在0～112.5 kg/hm2時，土施量和葉面噴施濃度越大，葉片中POD活性越高，而當土施量為150 kg/hm2時，則表現出F0>F0.2>F0.4；未施鎂肥的S0F0處理CAT活性最低，施鎂后各處理CAT活性增加，并隨著施鎂濃度的增加，各處理表現出一直升高的趨勢，處理S3F0.4活性最高，達到了12.087 U/(g FW·min)，顯著高于其他處理。

圖2 補鎂對缺鎂葡萄葉片保護酶活性的影響

由表2可知，土施和葉面噴施對葉片SOD、POD和CAT活性均有極顯著影響，且對SOD和POD有極顯著交互效應，對CAT活性有顯著交互效應。

表2 土施和葉面噴施鎂肥對缺鎂黃化葡萄保護酶的效果鑒定

2.3 施鎂對葉片丙二醛和脯氨酸含量的影響

由圖3可以看出，補鎂后，隨著土施和葉面噴施鎂肥量的增加，葉片丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量表現出先降低后增加的趨勢，土施量在0～150 kg/hm2時，隨著施鎂量的增加葉片MDA和Pro含量逐漸降低，處理S2F0.4含量均最低，但MDA含量與處理S2F0.2、S1F0.4、S1F0.2和S0F0.4差異不顯著，Pro含量與S1F0、S1F0.2、S1F0.4、S2F0、S2F0.2差異不顯著。當土施量達到187.5 kg/hm2時，葉片MDA和Pro含量顯著增加。說明在缺鎂情況下，葡萄葉片受到損害，產生大量MDA和Pro，土施和葉面噴施硫酸鎂肥可以緩解這種傷害，當土施量在0～150 kg/hm2時，土施量越大，緩解效果越好，但當土施量為187.5 kg/hm2，緩解效果一般。土施150 kg/hm2同時葉面噴施0.4%硫酸鎂對該缺鎂葡萄緩解葉片損傷效果最好。

圖3 補鎂對缺鎂葡萄葉片丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量的影響

鑒定土施和葉面噴施對葉片MDA和Pro含量的效果發(fā)現，土施對MDA和Pro含量均有極顯著影響，葉面噴施對MDA影響極顯著，對Pro影響不顯著，土施和葉面噴施對MDA有極顯著交互效應，對Pro有顯著交互效應。

表3 土施和葉面噴施鎂肥對缺鎂黃化葡萄MDA和Pro的效果鑒定

2.4 施鎂對葡萄單株產量的影響

由圖4可以看出，未施鎂肥的處理S0F0單株產量最低，僅4.09 kg，土施和葉面噴施鎂肥后，葡萄單株產量增加，處理S2F0.4單株產量最高，達到了5.49 kg，與處理S1F0.4、S2F0.2、S3F0.2、S3F0.4差異不顯著，顯著高于其他處理。

圖4 補鎂對缺鎂葡萄單株產量的影響

2.5 葉片鎂含量、單株產量與活性氧清除系統(tǒng)相關指標的相關性分析

表4 葉片中鎂含量、單株產量與活性氧清除系統(tǒng)相關指標的相關性分析

注：*和**分別表示相關性達顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)水平。

3 討論

3.1 施鎂對葉片超氧陰離子產生速率和過氧化氫含量的影響

3.2 施鎂對葉片保護酶活性的影響

植物應對環(huán)境脅迫下活性氧的累積的重要機制之一是啟動抗氧化酶系統(tǒng)[20]，SOD、POD、CAT是植物體內活性氧清除系統(tǒng)的3種關鍵酶。汪洪等[21]、李延等[22]、陳偉立等[23]、申燕等[24]在菜豆、龍眼、砂糖橘和‘春見’橘橙上研究表明，缺鎂條件下，植株體內SOD、POD、CAT活性明顯高于正常植株。王芳等[25]在鎂對大豆葉片保護酶活性的影響研究中發(fā)現，鎂脅迫下大豆葉片CAT活性受到明顯抑制，施鎂則大大增加CAT活性。楊勇等[26]在水稻上研究發(fā)現高鎂葉片中CAT活性明顯升高。朱立保等[27]、韓艷婷[18]和彭云等[28]在厚皮甜瓜、葡萄和花生上研究則發(fā)現適宜鎂處理可以增強葉片POD、SOD和CAT活性，缺鎂和過量鎂降低了葉片POD、SOD和CAT活性。

而本試驗結果發(fā)現，未施鎂肥的缺鎂葡萄葉片SOD活性高于施鎂處理，POD和CAT活性低于施鎂處理。土施和葉面噴施鎂肥后，葉片SOD活性先降低后升高，而POD活性先升高后降低，CAT活性則持續(xù)升高?？梢钥闯?，缺鎂狀況下抗氧化酶活性及施鎂對抗氧化酶活性影響的結論不一致，可能是因為缺鎂脅迫下，植物葉片細胞內產生較多超氧陰離子，從而誘導抗氧化酶活性增加，但隨著鎂脅迫時間的延長，植株體內產生的超氧陰離子自由基過多，超過抗氧化酶活性，導致活性下降，隨著鎂肥的施入，光系統(tǒng)受損程度得到緩解，抗氧化酶活性增加。

3.3 施鎂對葉片丙二醛和脯氨酸含量的影響

雖然植物細胞內活性氧產生和清除酶活性處于動態(tài)平衡狀態(tài)，但當受到逆境脅迫，體內活性氧過多，超過防御能力，仍會發(fā)生膜脂過氧化作用，丙二醛含量增高，細胞膜透性增加[21]。生物膜在植物抗性生理方面起著非常重要的作用，脯氨酸對于維持生物膜的正常功能具有一定的作用，植物在遭受逆境脅迫時脯氨酸會在體內大量積累，丙二醛是植物膜脂過氧化的最終產物，反映了生物膜受傷害的程度[29]。本試驗發(fā)現，未施鎂肥的缺鎂葡萄葉片脯氨酸和丙二醛含量顯著高于施鎂處理，這在黃瓜[17]、砂糖橘[23]、菜豆[21]等作物上也有相關報道。適量施鎂后葉片丙二醛和脯氨酸含量降低，說明適量補鎂有利于緩解生物膜受傷害程度，這與鎂處理在厚皮甜瓜[27]、葡萄[18]和花生[28]上的研究一致。

4 結論