崔云浩，劉俊清，張 帆，王軍娥，王艷芳，石 玉

(1.山西農(nóng)業(yè)大學園藝學院，山西太谷 030801；2.晉中市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心，山西榆次 030600)

氮素在植物的生長發(fā)育、產(chǎn)量與品質(zhì)形成過程中均起到至關重要的作用，被譽為“生命元素”，不僅參與植物體內(nèi)氨基酸、核酸、磷脂、輔酶、葉綠素等多種功能物質(zhì)的合成，而且也是植物進行光合作用的重要營養(yǎng)因子之一，氮素通過提高植物葉片中的葉綠素含量、核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶(Rubisco)含量以及光能分配和氣孔運動等直接或間接地影響光合速率，進而影響植物的生長發(fā)育，因此，植株對于氮素的需求遠高于其他元素[1]。

辣椒(CapsicumannumL.)作為經(jīng)濟效益較高的蔬菜作物，在我國各地區(qū)廣泛種植。辣椒喜肥，耐肥能力強，整個生長期離不開氮肥[15-16]，近年來，生產(chǎn)者為了追求蔬菜高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、經(jīng)濟效益的最大化，采取“大水大肥”的管理措施，且在肥料施用過程中盲目施用氮肥，尤其是單一形態(tài)氮肥的施用，導致土壤氮營養(yǎng)比例失調(diào)，嚴重影響了作物的生長發(fā)育，阻礙了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。本研究通過探究不同氮素配比對辣椒幼苗生長、光合參數(shù)、膜脂過氧化及抗氧化酶活性的影響，以期為培育優(yōu)質(zhì)辣椒幼苗提供理論依據(jù)。

1 試驗與設計

1.1 試驗材料與方法

本試驗于2020年在山西農(nóng)業(yè)大學園藝試驗站進行。辣椒嫁接苗3964紅纓槍由山東偉麗種苗有限公司提供，其中3964為接穗，紅纓槍為砧木。待辣椒幼苗長至3葉1心時，選擇長勢基本一致的幼苗作為試材，將辣椒幼苗根系洗凈，移入裝有10 L營養(yǎng)液(1/4日本山崎辣椒配方營養(yǎng)液)的塑料水培槽中進行水培。緩苗1周后在山崎配方營養(yǎng)液總氮濃度為9.84 mmol/L的基礎上略作改動進行不同濃度硝銨配比的營養(yǎng)液處理，每組處理設置3次重復；在辣椒的水培過程中每4 d更換1次營養(yǎng)液，每天調(diào)節(jié)營養(yǎng)液pH值(6.00±0.20)，增氧泵間歇通氣，每隔1 h通氣0.5 h時；處理2周后取樣，用于各項指標的測定。其中試驗處理按以下硝銨濃度比進行營養(yǎng)液處理：T1為硝態(tài)氮濃度 ∶銨態(tài)氮濃度(100 ∶0)=9.84 mmol/L ∶0.00 mmol/L；T2為硝態(tài)氮濃度 ∶銨態(tài)氮濃度(75 ∶25)=7.38 mmol/L ∶2.46 mmol/L；T3為硝態(tài)氮濃度 ∶銨態(tài)氮濃度(50 ∶50)=4.92 mmol/L ∶4.92 mmol/L；T4為硝態(tài)氮濃度 ∶銨態(tài)氮濃度(25 ∶75)=2.46 mmol/L ∶7.38 mmol/L。

1.2 測定指標及方法

1.2.1 生物量測定 將選取的植株幼苗充分洗凈并吸干表面水分，將樣品裝入紙袋并做好標記，于烘箱中105 ℃殺青15 min，75 ℃烘至恒質(zhì)量后分別測其干質(zhì)量。每個處理3次重復。

1.2.2 生理指標測定 葉綠素含量采用乙醇提取法[17]測定；硝態(tài)氮含量采用水楊酸-硫酸比色法[18]測定；MDA含量用硫代巴比妥酸法[19]測定；超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍四唑(NBT)光還原法[20]測定，過氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚法[20]測定；過氧化氫酶(CAT)活性采用紫外吸光光度法[20]測定。每個處理3次重復。

1.2.3 光合參數(shù)的測定 采用美國LI-6400便攜式光合儀，于09：00—11：00進行光合參數(shù)測定。當凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、胞間二氧化碳濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)的值穩(wěn)定時采集數(shù)據(jù)，并計算水分利用效率(WUE)=Pn/Tr、氣孔限制值(Ls)=1-Ci/Ca，每個處理3次重復。

1.2.4 礦質(zhì)元素含量的測定 稱取0.2 g辣椒葉片與根系干樣，采用H2SO4-H2O2進行消煮，采用凱氏定氮法、鉬銻抗比色法和火焰分光光度法分別測定辣椒植株體內(nèi)大量元素(氮、磷、鉀、鈣、鎂)與微量元素(鐵、錳、鋅)含量。每個處理3次重復。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 21.0統(tǒng)計軟件進行方差分析，用Duncan’s新復極差法進行多重比較(α=0.05)，用Microsoft Excel 2019與GraphPad Prism 8對數(shù)據(jù)作圖，圖中數(shù)據(jù)均為平均值±標準誤差。

2 結果與分析

2.1 氮素形態(tài)不同配比對辣椒幼苗生物量的影響

2.2 氮素形態(tài)不同配比對辣椒幼苗葉綠素含量的影響

表1 不同硝銨比對辣椒葉綠素含量的影響

2.3 氮素形態(tài)不同配比對辣椒幼苗光合參數(shù)的影響

2.4 氮素形態(tài)不同配比對辣椒幼苗硝態(tài)氮含量的影響

2.5 不同硝銨比對辣椒幼苗丙二醛含量的影響

2.6 氮素形態(tài)不同配比對辣椒幼苗抗氧化酶活性的影響

2.7 氮素形態(tài)不同配比對辣椒幼苗礦質(zhì)元素含量的影響

表2 不同硝銨比對辣椒幼苗的抗氧化酶活性的影響

表3 不同硝酸比對辣椒幼苗礦質(zhì)元素含量的影響

2.8 氮素形態(tài)不同配比對辣椒幼苗生長及生理指標影響的綜合評價

以生長指標為鑒定指標對不同硝銨配比水培的辣椒幼苗進行隸屬函數(shù)分析。由表4可知，辣椒生長狀況平均隸屬函數(shù)值表現(xiàn)為T3>T2>T1>T4，由此可見，辣椒幼苗生長狀況隨著營養(yǎng)液中銨態(tài)氮含量增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，其中T3處理辣椒幼苗的生長狀況最佳。以生理指標為鑒定指標對不同硝銨配比辣椒幼苗進行隸屬函數(shù)分析。由表5可知，辣椒生理指標的平均隸屬函數(shù)值表現(xiàn)為T3>T2>T4>T1。綜上所述，以生長及生理指標為評價指標的平均隸屬函數(shù)值對各處理進行綜合評價可知，T3處理時辣椒幼苗的生長發(fā)育及生理狀況最佳(表6)。

3 討論與結論

表4 不同硝銨比對辣椒幼苗生長指標影響的綜合評價

表5 不同硝銨比對辣椒幼苗生理指標影響的綜合評價

表6 不同硝銨比對辣椒幼苗影響的綜合評價

葉綠素是綠色植物葉綠體中的主要色素，其含量是影響植株光合速率與產(chǎn)物積累的關鍵因素之一[27]。硝態(tài)氮與銨態(tài)氮在植物的葉綠素合成及光合作用過程中都起到非常重要的作用[28]。氮素是葉綠素分子的重要構成要素，植物吸收的氮約有50%被分配到光合器官中用來合成葉綠素a和葉綠素b等葉綠素分子[29]。本試驗結果表明，合理范圍內(nèi)增施銨態(tài)氮肥，辣椒幼苗的光合色素含量和凈光合速率均顯著提高，有研究指出，銨硝等量供應時植物能夠積累較多的葉綠素[30-31]，因為適量增銨不僅會改善根際土壤pH值，促進植物根系對金屬陽離子的吸收，還會提高5-氨基乙酰丙酸的含量，促進光合色素合成，同時適量增銨可以促進葉片生長，增大葉面積提高植株光能捕捉能力，提高葉片氣孔導度，促進植株與外界進行氣體交換，提高植株光合效率[32]。胡海非等研究發(fā)現(xiàn)，油麥菜硝態(tài)氮處理對于葉綠素相對含量與葉綠素熒光參數(shù)的影響明顯高于銨態(tài)氮處理[33]。本研究同樣發(fā)現(xiàn)，當營養(yǎng)液中硝態(tài)氮含量較高時辣椒葉片中葉綠素含量與光合參數(shù)顯著高于銨態(tài)氮含量高的狀態(tài)，而這一現(xiàn)象則與植株對2種形態(tài)氮素的吸收與代謝方式不同相關，研究發(fā)現(xiàn)，硝態(tài)氮以主動吸收為主，除植物生長所需的氮素外，過量的硝態(tài)氮進入生物膜并儲存于植物液泡中，促進植株體內(nèi)的離子平衡與光合同化物積累，同時也不會對植株體內(nèi)其他的生理代謝活動產(chǎn)生不良影響；而銨態(tài)氮以被動吸收為主，擴散進入生物膜并破壞膜結構，減弱氧化磷酸化反應，使光合磷酸化和非光合磷酸化解偶聯(lián)，導致生成的腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)數(shù)量減少，從而抑制CO2對碳的固定，降低植物的光合速率[2，34-35]。當營養(yǎng)液中銨硝比大于1時，辣椒葉片中葉綠素含量及光合速率降低，該結果與張國斌等的研究結果[17]一致。植株根際環(huán)境中銨態(tài)氮含量過高，會導致銨離子在植株體內(nèi)聚集，破壞類囊體結構，導致葉片中類囊體系統(tǒng)松散，類囊體聚集程度變低，阻礙質(zhì)子與碳水化合物形成，進而阻礙光合色素的形成與光合進程[36]。

綜上所述，適量硝銨配比可以促進辣椒葉綠素合成，提高葉片光合同化能力，促進辣椒幼苗的干物質(zhì)積累，另外，適量的硝銨配比能夠顯著提高植株抗氧化酶活性，降低膜脂過氧化，提高植株抗性，從而促進植株生長發(fā)育。其中當硝銨比為50 ∶50時，對辣椒幼苗的促進作用最為顯著。