莫璋紅，鄧智年，李 楠

(1 廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部廣西甘蔗生物技術(shù)與遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣西甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧 530007；2 廣西大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣西南寧 530004)

0 引言

甘蔗是廣西主要的經(jīng)濟(jì)作物之一，高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)是甘蔗種植追求的兩大目標(biāo)[1]。影響甘蔗生產(chǎn)的原因很多，其中甘蔗種植的連作成為影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)的原因之一，其危害包括土壤基本理化性質(zhì)的惡化、自毒物質(zhì)的積累、植物長勢的衰弱和病蟲害的加重等[2-3]；同時(shí)，大量使用化肥、農(nóng)藥和除草劑等雖增加了甘蔗產(chǎn)量，但是也帶來了許多嚴(yán)重的后果。例如，土壤板結(jié)、土壤肥力下降和土壤微生物群落結(jié)構(gòu)改變、生態(tài)壞境惡化等，導(dǎo)致甘蔗生產(chǎn)養(yǎng)分失衡，地力下降，高產(chǎn)變中、低產(chǎn)[4-6]。腐植酸是發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、綠色食品的一類重要的天然、環(huán)境友好型物質(zhì)[7-8]。據(jù)報(bào)道，腐植酸應(yīng)用于土壤，可改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤有機(jī)質(zhì)、降低土壤鹽分[9]；腐植酸作為優(yōu)質(zhì)有機(jī)質(zhì)，可促進(jìn)作物生長、提高作物產(chǎn)量和改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)等特性[10]。腐植酸與化肥配合施用，可以提高肥料利用率，達(dá)到增產(chǎn)、增效的目的[11]?；诖?，本試驗(yàn)以廣西推廣品種桂糖44號為材料，對照施用腐植酸和施用常規(guī)化肥種植下，探究腐植酸對該地區(qū)甘蔗品種生長特性、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，為腐植酸類肥料在甘蔗生產(chǎn)中的應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 蔗種

試驗(yàn)甘蔗品種是桂糖44 號，由廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所提供。

1.1.2 生化腐植酸肥

生化腐植酸為本實(shí)驗(yàn)室制備，利用巨大芽孢桿菌發(fā)酵甘蔗糖蜜酒精廢液，制成富含腐植酸的液肥，腐植酸的含量達(dá)57.08%。

1.1.3 常規(guī)化肥

尿素，總氮N≥46.2%，四川瀘天化股份有限公司；復(fù)合肥(YaranMila)，含硝態(tài)氮，總養(yǎng)分≥42%，雅苒國際有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 生化腐植酸肥N、P、K、Ca 含量測定

參照景麗潔等[12]方法，利用火焰原子吸收分光光度法測定。

1.2.2 甘蔗栽培和收集

采用盆栽和大田栽培相結(jié)合方法，分別以生化腐植酸肥和常規(guī)化肥料施肥，桂糖44 號甘蔗品種栽培實(shí)驗(yàn)。當(dāng)年1 月份種植，11 月份采樣，分別取樣測定酶活性及葉綠素含量。甘蔗大田栽培選定南寧糖業(yè)股份有限公司伶俐糖廠長塘定西蔗區(qū)。

試驗(yàn)分別選取11 月份甘蔗成熟階段，選取生長一致有代表性的植株5 株、剪取葉片和+2、+5、+8和+10 莖節(jié)，放入貼有標(biāo)簽的保鮮袋里放入冰盒帶回實(shí)驗(yàn)室，立即放置-20℃冰柜中保存、備用，測定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.2.3 甘蔗種植測產(chǎn)及錘度測定[13]

甘蔗測產(chǎn)主要測定甘蔗有效莖、株高和產(chǎn)量，并對不同樣品、不同莖節(jié)進(jìn)行錘度測定。

1.2.4 葉片葉綠素的測定

(1)色素的提?。喝⌒迈r葉片，剪去粗大的葉脈并剪成碎塊，稱取0.5 g 放入研缽中加純丙酮5 mL，少許碳酸鈣和石英砂，研磨成勻漿，再加80%的丙酮5 mL，將勻漿轉(zhuǎn)入離心管，并用適量80%丙酮洗滌研缽，一并轉(zhuǎn)入離心管，5000 r/min，離心10 min，取上清液用80%丙酮定容至20 mL。

(2)測定光密度：取上述色素提取液l mL，加80%丙酮4 mL 稀釋后轉(zhuǎn)入比色皿中，以80%丙酮作對照，分別測定663 nm、645 nm 處的光密度值。

(3)按公式計(jì)算出每克鮮重葉片中葉綠素的含量：葉綠素a 的最大吸收峰值在663 nm，葉綠素b的最大吸收峰值在645 nm，二者的吸收曲線彼此又有重疊，根據(jù)Lambert-Beer 定律，最大吸收光譜峰不同的2 個(gè)組分的混合液，其濃度c與光密度OD之間有如下關(guān)系：

根據(jù)公式計(jì)算葉綠素a、葉綠素b 及總?cè)~綠素含量。

1.2.5 甘蔗莖葉可溶性蛋白質(zhì)含量測定

可溶性蛋白含量的測定采用考馬斯亮藍(lán)染色法測定[14]，測定595 nm 吸光值，每個(gè)樣品做3 次重復(fù)，根據(jù)蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算可溶性蛋白含量。10%蛋白勻漿液可溶性蛋白質(zhì)含量(mg/mL)=標(biāo)準(zhǔn)曲線對應(yīng)的可溶性蛋白μg。

可溶性蛋白含量(mg/g)=(可溶性蛋白數(shù)×提取液體積)/(樣品重×測定液體積×1000)。

1.2.6 甘蔗莖葉可溶性糖含量測定[15]

(1)可溶性糖的分離提?。悍Q取0.5 g 的甘蔗莖葉，于研缽中加80%酒精4 mL，仔細(xì)研磨成勻漿，倒入離心管內(nèi)，置于80℃水浴中不斷攪拌30 min，轉(zhuǎn)入離心管，5000 r/min 離心10 min，收集上清液于10 mL 的刻度試管中，其殘?jiān)? mL 80%酒精重復(fù)提1 次，合并上清液。在上清液中加0.5 g 活性炭，80℃水浴脫色30 min，定容至10 mL，過濾后取濾液(稀釋10 倍或20 倍后)測定。

(2)可溶性糖的比色測定：吸取上述糖提取液1 mL，放入干潔的試管中，加蒽酮試劑5 mL 混合，于沸水浴中煮沸10 min，取出冷卻，然后于分光光度計(jì)上進(jìn)行測定，波長為625 nm，測得吸光度。從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得濾液中糖含量(或經(jīng)直線回歸公式計(jì)算)，然后再行計(jì)算樣品中含糖百分?jǐn)?shù)。

(3)計(jì)算樣品中含糖量(%)：設(shè)V為樣品提取液稀釋后的體積(mL)，C為提取液的含糖量(μg/mL)，W為樣品鮮重(g)，則得計(jì)算式如下：可溶性糖含量＝(C×V)/(W×106)×100%。

1.2.7 甘蔗莖葉己糖激酶(HK)活性測定

(1)HK 的提取：用50 mmol/L pH 值7.5 Tris-HCL緩沖液(內(nèi)含2 mmol/L EDTA，2.5 mmol/L DTT)對樣品莖葉進(jìn)行冰浴研磨，10000 r/min 離心5 min，取上清液進(jìn)行HK 活力測定。

(2)HK 活性的測定[16]：反應(yīng)總體積800 μL，其中含0.l mol/L，pH 值 8.0 的Tris-HCl 緩沖液580 μL，50 mmol/L 葡萄糖80 μL，0.2 mmol/L NADP 80 μL，0.2 U/mL G-6-PDH 8 μL，10 mmol/L 氯化鎂16 μL和HK 測定液20 μL。37℃保溫10 min，最后加入3.0 mmol/L ATP 啟動(dòng)反應(yīng)。用自動(dòng)記錄分光光度計(jì)在340 nm 波長對反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行掃描，得到NADPH的吸光度變化率(DA/min)，進(jìn)而得到NADPH 濃度的變化，測HK 的活性。

HK 活力(U/g)=(A2-A1)/毫摩爾消光系數(shù)×1/反應(yīng)時(shí)間×比色光徑×反應(yīng)系統(tǒng)中樣本稀釋倍數(shù)/蛋白含量。

HK 活性單位定義：在溫度37℃，pH 值7.5 條件下，每克組織蛋白在本反應(yīng)體系中每分鐘生成1 mmol/L 的NADPH 定義為一個(gè)酶活單位。

1.2.8 甘蔗莖葉淀粉酶活性測定

(1)淀粉酶提取緩沖液：0.1 mol/L pH 值5.6 檸檬酸溶液。

(2)1%的淀粉溶液：用0.1 mol/L pH 值5.6 檸檬酸緩沖液配制。

(3)標(biāo)準(zhǔn)麥芽糖溶液(1 mg/mL)。

(4)3,5-二硝基水楊酸試劑(DNS 試劑)：稱取6.5g 3,5-二硝基水楊酸溶于少量水中，移入1000 mL 容量瓶中，加入0.25 mL 2 mol/L NaOH 溶液，再加入45 g 丙三醇，搖勻，冷卻后定容到1000 mL。淀粉和麥芽糖為Sigma 產(chǎn)品，其余的試劑為國產(chǎn)分析純試劑。

(5)酶液的提?。悍Q取每個(gè)重復(fù)樣品1 g，置于預(yù)冷的研缽中，加2 mL 預(yù)冷的0.1 mol/L pH 值5.6檸檬酸溶液和少量石英砂研磨，將勻漿移入離心管中，再分別用1 mL 的0.1 mol/L pH 值5.6 檸檬酸緩沖液沖洗2 次，于4℃下以15000 g 離心15 min，上清液轉(zhuǎn)移入5 mL 離心管中，作為酶提取液備用。

(6)酶活性的測定[17]：取潔凈的試管18 支，做好標(biāo)記，每一個(gè)樣品設(shè)1 個(gè)對照?？偡磻?yīng)體積為0.5 mL，測定管含0.2 mL 的酶提取液和0.3 mL 的1%淀粉溶液；對照管含0.2 mL 的酶提取液和0.3 mL的0.1 mol/L pH 值5.6 檸檬酸溶液(不含底物淀粉)。將試管放入恒溫40℃的水浴鍋中，保溫30 min 后取出，立即加入1.5 mL 的DNS 試劑終止反應(yīng)。再將試管置于沸水浴中10 min，取出后冰浴冷卻。取反應(yīng)液稀釋10 倍，測定波長520 nm 處的吸光值。

(7)同上做麥芽糖標(biāo)準(zhǔn)曲線，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出麥芽糖的含量，計(jì)算淀粉酶的總活性。

(8)淀粉酶水解淀粉的產(chǎn)物為還原糖，用比色法測定還原糖的生成量可計(jì)算酶活力單位，其定義是：1 min 內(nèi)水解淀粉所產(chǎn)生的還原糖相當(dāng)于1 μmol 麥芽糖的酶量，為一個(gè)活力單位。

1.2.9 甘蔗莖葉蔗糖合成酶(SS)活力測定

(1)粗酶提?。悍謩e稱取2 g 新鮮材料洗凈、吸干、剪碎，用100 mmol/L Tris-HCl (pH 值7.0)緩沖液(內(nèi)含10 mmol/L MgCl2、2 mmol/L EDTA、2%乙二醇、20 mmol/L 巰基乙醇) 10 mL 冰浴上快速研磨，10000 r/min 離心5 min，取上清液進(jìn)行SS 活力測定。

(2)SS 活力測定[18]：取0.15 mL 的反應(yīng)混合液，內(nèi)含100 mmol/L Tris-HCl pH 值8.0，0.10 mmol/L的果糖，3 mmol/L 尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)，另加入0.20 mL 酶液。將上述反應(yīng)液分別在30℃水浴中反應(yīng)10 min，立即加入0.1 mL 2 mol/L NaOH 終止反應(yīng)。在沸水浴保溫10 min，流水冷卻，再加3.5 mL 30%的HCl 和1 mL 的用95%乙醇配制的質(zhì)量濃度為1 g/L 的間苯二酚，搖勻，于80℃水浴反應(yīng)10 min，流水冷卻，在480 nm 波長處比色。

蔗糖合成酶活力(U/mg)=(測定管-空白管)/(標(biāo)準(zhǔn)管-空白管)×標(biāo)準(zhǔn)管濃度/反應(yīng)時(shí)間/均漿蛋白含量。

酶活力單位定義為：在上述條件下，每克樣品干質(zhì)量。在10 min 內(nèi)催化生成1 μg 蔗糖的酶量為1個(gè)酶活力單位(U)。

1.2.10 甘蔗莖葉蔗糖磷酸合成酶(SPS)活力測定

(1)粗酶提?。悍謩e稱取2 g 新鮮材料洗凈、吸干、剪碎，用100 mmol/L Tris-HCl (pH 值7.0)緩沖液(內(nèi)含10mmol/LMgCl2、2 mmol/L EDTA、2%乙二醇、20 mmol/L 巰基乙醇) 10 mL 冰浴上快速研磨勻漿，10000 r/min 離心5 min，取上清液進(jìn)行SPS 的活力測定。

(2)SPS 活力測定[19]：取0.15 mL 的反應(yīng)混合液，內(nèi)含50 mmol/L Tris-HCl (pH 值7.2)，10 mmol/L 的MgCl2，10 mmol/L 6-磷酸果糖(F-6-P)，3 mmol/L UDPG，另加入0.2 mL 酶液。

將上述反應(yīng)液分別在30℃水浴中反應(yīng)10 min，立即加入0.1 mL 2 mol/L NaOH 終止反應(yīng)。在沸水浴保溫10 min，流水冷卻，再加3.5 mL 30%的HCl 和1 mL 的用95%乙醇配制的質(zhì)量濃度為1 g/L 的間苯二酚，搖勻，于80℃水浴反應(yīng)10 min，流水冷卻，在480 nm 波長處比色(酶活力單位定義為：在上述條件下，每克樣品干質(zhì)量)。在10 min 內(nèi)催化生成1 μg 蔗糖的酶量為1 個(gè)酶活力單位(U)。

3 結(jié)果與討論

3.1 生化腐植酸P、N、K、Ca 的含量測定

利用火焰原子吸收分光光度計(jì)測定生化腐植酸P、N、K、Ca 的含量，結(jié)果見表1，生化腐植酸的P、N、K、Ca 的含量分別為1595、304.5、7084、102 mg/L。說明實(shí)驗(yàn)使用生化腐植酸具有一定的N、P、K 離子，并固定了一定的Ca 離子，可作為植物栽培的生化腐植酸肥料。

表1 生化腐植酸N、P、K、Ca 的含量

3.2 甘蔗生長的影響

以甘蔗品種桂糖44 號進(jìn)行栽培實(shí)驗(yàn)，分別施用生化腐植酸肥和常規(guī)化肥，分別測定甘蔗的出苗率、株高、莖徑、畝產(chǎn)和蔗莖錘度等項(xiàng)目，結(jié)果見表2。從表2 結(jié)果可見：利用生化腐植酸肥液肥種植甘蔗產(chǎn)量可達(dá)117.3 t/hm2，比常規(guī)化肥79.05 t/hm2高出48.39%。這應(yīng)該跟生化腐植酸肥種植甘蔗出芽率高于常規(guī)化肥種植的出苗率、甘蔗有效莖、莖徑和株高等有關(guān)[20]。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：生化腐植酸肥和常規(guī)化肥種植甘蔗的出苗率、甘蔗有效莖、莖徑和株高增長比較顯著分別是93.32%和67.81%、85350株/hm2和58650株/hm2、290.01 mm 和249.56 mm、321.45 cm 和290.46 cm。而使用常規(guī)化肥種植甘蔗，則產(chǎn)量最低。同時(shí)說明，生化腐植酸肥可更好作為作物栽培的有機(jī)肥料，并有效提高產(chǎn)量。

3.3 甘蔗葉片葉綠素含量的影響

葉綠素是植物光合色素中最重要的一類色素，光合作用是植物代謝的基礎(chǔ)，而葉綠素是光能吸收和轉(zhuǎn)換的原初物質(zhì)。因此，通過測定甘蔗葉片的葉綠素含量，觀察酒精發(fā)酵液發(fā)酵腐植酸對甘蔗生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響。結(jié)果如表3 所示，生化腐植酸肥種植甘蔗葉片的葉綠素總量為114.82 mg/g；而常規(guī)化肥種植甘蔗葉片的葉綠素總量為 67.71 mg/g。生化腐植酸肥種植甘蔗葉片中的葉綠素比常規(guī)化肥高出46.18 mg/g。

表3 不同甘蔗樣品中葉綠素含量

實(shí)驗(yàn)采樣是每年11 月份進(jìn)行，甘蔗生長工藝基本成熟。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：生化腐植酸肥種植甘蔗的葉片葉綠素比常規(guī)化肥高。說明施用生化腐植酸肥液肥能有效保持甘蔗光合作用，而常規(guī)化肥種植的甘蔗基本停止光合作用。葉綠素的含量與甘蔗產(chǎn)量呈正相關(guān)，在生長期由于腐植酸的有效刺激，葉綠素含量大大提高，增強(qiáng)了植物體光合代謝；而在成熟期，又可減緩葉綠素的分解，使功能葉作用時(shí)間延長，增加光合物質(zhì)的積累，提高糖分含量和產(chǎn)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與前人實(shí)驗(yàn)相符，Atiyeh 等[21]曾經(jīng)試驗(yàn)葉面噴施或在營養(yǎng)液中施用腐植酸，會(huì)引起葉綠素含量增加；甚至在陽離子缺乏的條件下防止黃化，可能是因?yàn)楦菜岽龠M(jìn)了Mg2+或Fe2+的吸收，從而使葉綠素含量增加[22]。

3.4 甘蔗莖葉可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

植物細(xì)胞的可溶性蛋白中，有相當(dāng)一部分是具有特異性作用的調(diào)節(jié)代謝的酶；另有一些可能起脫水保護(hù)劑的作用，給細(xì)胞內(nèi)的束縛水提供一個(gè)結(jié)合襯質(zhì)以增加植物組織束縛水含量，從而使細(xì)胞結(jié)構(gòu)在脫水時(shí)不致遭受更大的破壞。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測定甘蔗樣品的莖葉可溶性蛋白含量，研究生化腐植酸肥對甘蔗生長可溶性蛋白的影響，結(jié)果見表4，施用生化腐植酸肥液肥和常規(guī)化肥的甘蔗葉片中可溶性蛋白存在明顯的差異。2 種處理葉片中可溶性蛋白分別為：0.8599 和0.5908 mg/g。莖節(jié)間的可溶性蛋白含量平均值分別為：0.1689、0.1224 和0.1212 mg/g。生化腐植酸肥種植甘蔗莖葉中可溶性蛋白比常規(guī)化肥種植甘蔗的要高。

表4 不同樣品中可溶性蛋白的含量

施用生化腐植酸肥種植甘蔗，在成熟期甘蔗會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生一些抗逆蛋白質(zhì)，如具有特異性作用的調(diào)節(jié)代謝的酶、解毒酶、水分通道蛋白等，這些蛋白質(zhì)的種類和含量與植物的抗逆性密切相關(guān)。國內(nèi)外很多科學(xué)家對腐植酸與蛋白質(zhì)關(guān)系進(jìn)行研究，Wang等[23]用14C 標(biāo)記的腐植酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：水稻細(xì)胞能利用腐植酸的降解物來合成蛋白質(zhì)和DNA。關(guān)于腐植酸對蛋白質(zhì)合成影響的研究是從腐植酸影響酶的合成開始，腐植酸能影響許多高等植物酶的合成，如番茄的過氧化氫酶、多酚氧化酶和細(xì)胞色素氧化酶，甜菜根的轉(zhuǎn)化酶和過氧化物酶等[24]，小麥葉片的超氧物歧化酶和過氧化氫酶[25]。要使酶合成的刺激作用最強(qiáng)，培養(yǎng)介質(zhì)中必須持續(xù)供應(yīng)腐植酸。因此，施用含腐植酸的酒精發(fā)酵液甘蔗莖葉可溶性蛋白含量相當(dāng)高，對其適應(yīng)環(huán)境條件具有積極意義。

3.5 甘蔗莖葉可溶性糖含量的影響

作物植株內(nèi)的可溶性糖含量與糖代謝有關(guān)。腐植酸可以促使植物積累較多的可溶性糖分，尤其是對于糖料作物如甜菜、甘蔗來說，植物莖葉可溶性糖量的高低，意味著提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)對甘蔗的莖葉進(jìn)行可溶性糖的測定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。施用生化腐植酸肥葉可溶性總糖為45.14 mg/g，而常規(guī)化肥為27.79 mg/g，施用生化腐植酸肥的葉片中可溶性糖含量比施用常規(guī)化肥多17.35 mg/g。

表5 不同樣品葉中可溶性糖含量

表5 表明，所有樣品的第8 莖節(jié)間中可溶性糖含量為最高，其中生化腐植酸肥為226.39 mg/g，常規(guī)化肥為190.6 mg/g。生化腐植酸肥和常規(guī)化肥平均可溶糖含量分別為156.22 和129.77 mg/g。說明施用生化腐植酸肥可提高可溶性糖含量。

結(jié)合腐植酸對葉片蔗糖含量的影響，初步分析認(rèn)為施用腐植酸增加了對甘蔗莖葉中可溶性糖含量，這可能是提高甘蔗可溶性總糖含量的生理基礎(chǔ)。多數(shù)研究者認(rèn)為， 施用含腐植酸肥料可以提高作物貯藏器官的可溶性糖含量[26]。實(shí)驗(yàn)證明：與對照比較，施用腐植酸顯著提高了甘蔗莖葉中可溶性糖含量。

3.6 甘蔗莖葉己糖激酶(Heterophosphatase HXK)活性的影響

催化己糖磷酸化的酶統(tǒng)稱為己糖激酶，其催化反應(yīng)構(gòu)成植物和其他有機(jī)體代謝活動(dòng)的重要調(diào)控步驟，在植物生長發(fā)育進(jìn)程中具有重要作用[27]。磷酸化的己糖進(jìn)入糖酵解途徑后，為植物的生理活動(dòng)提供能量和中間代謝產(chǎn)物，因而，己糖的磷酸化對維持植物合成淀粉的碳流和呼吸作用是必不可少的。從表6 可見，甘蔗在11 月份時(shí)，葉片中還存在一定量的己糖激酶和酶活，其中生化腐植酸肥的葉片酶活為0.1339 U/g，常規(guī)化肥為0.0728 U/g。甘蔗莖節(jié)間中的己糖激酶的量比葉片要高，表6 所示，各莖節(jié)間中的己糖激酶的分布狀況為隨莖節(jié)的老化，己糖激酶含量上升，不同樣品中的均值也有很多的差別。生化腐植酸肥和常規(guī)化學(xué)施肥樣品中己糖激酶的酶活分別為1.356 和0.561 U/g。

表6 不同樣品中己糖激酶的活性

己糖激酶含量與植物衰老相關(guān)，施用生化腐植酸肥的植物保持翠綠的生長態(tài)勢，而施用常規(guī)化肥的甘蔗葉片則表現(xiàn)為枯黃的狀態(tài)。有關(guān)科學(xué)家證明：植物是一個(gè)復(fù)雜的有機(jī)體，外界信號與自身產(chǎn)生的信號相互交織，形成錯(cuò)綜復(fù)雜的“信號網(wǎng)絡(luò)”。HXK作為糖信號途徑中的關(guān)鍵因子，與植物激素信號，植物生長、發(fā)育、開花和衰老，甚至與植物花色相聯(lián)系[28]。

在植物呼吸代謝過程中，HXK 具有催化己糖磷酸化的作用。己糖經(jīng)HXK 磷酸化成6-磷酸葡萄糖后才能進(jìn)入糖酵解途徑，進(jìn)而為植物的生理活動(dòng)提供能量和中間代謝產(chǎn)物，因而，己糖的磷酸化對維持植物合成淀粉的碳流和呼吸作用是必不可少的[29]。說明在HXK 作用下，可促進(jìn)植株的生長[30]。

3.7 甘蔗莖葉淀粉酶活性的影響

淀粉酶是植物體內(nèi)促進(jìn)淀粉分解的主要功能酶，最終分解產(chǎn)物為葡萄糖。從表7 可以看出，施用生化腐植酸肥甘蔗葉片中淀粉酶活性為166.27 U/g，而施用常規(guī)化肥樣品葉片淀粉酶活性為143.06 U/g。表7 數(shù)據(jù)顯示，施用生化腐植酸肥后甘蔗莖節(jié)中的淀粉酶活性平均值為209.25 U/g；而施用常規(guī)化肥平均值只有81.95 U/g。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：施用生化腐植酸肥液肥可以提高甘蔗淀粉酶活性，這可能是施用腐植酸可增加甘蔗糖分含量的生理原因之一[31]。

表7 不同樣品中淀粉酶的活性

3.8 甘蔗莖葉蔗糖合成酶(SS)活性的影響

蔗糖合成酶(SS)是植物貯藏器官中促進(jìn)蔗糖分解的主要功能酶。由表8 可知，甘蔗葉片生化腐植酸肥樣品的蔗糖合成酶活性較低為302.02 U/g，常規(guī)化肥樣品的蔗糖合成酶活性為866.41 U/g。與對照相比，施用生化腐植酸肥明顯降低了甘蔗葉片中蔗糖合成酶的活性。

表8 不同樣品中蔗糖合成酶活性

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：與常規(guī)化肥相比，施用生化腐殖酸平均降幅為65.14%，這可能是施用生化腐植酸肥增加甘蔗莖節(jié)蔗糖含量的生理原因之一。由表8說明甘蔗不同莖節(jié)間和平均蔗糖合成酶活性，腐植酸種植甘蔗的SS 活性為100.04 U/g，而常規(guī)化肥處理為136.20 U/g。同時(shí)莖中的SS 酶活性比葉片的要低，說明了SS 主要分布在葉片中。

蔗糖合成酶(SS)是一種存在于細(xì)胞質(zhì)中的可溶性酶，有相當(dāng)部分不溶性的SS 附著在細(xì)胞膜上；在植物生長發(fā)育過程中，SS 既可催化蔗糖合成又可催化蔗糖分解，但主要起分解作用。據(jù)Schafer 報(bào)道[32]，SS 活性在植物發(fā)育早期相對較高，然后隨著植物的成熟而下降。所以，SS 在甘蔗中的重要性不能忽視，它對庫組織中蔗糖的卸出途徑起作用，同時(shí)也可作為“庫強(qiáng)”的一個(gè)指示器[33]。

3.9 甘蔗莖葉蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性的影響

SPS 在糖的積累和形成過程中具有非常重要的作用，決定并影響著甘蔗的品質(zhì)。隨著甘蔗進(jìn)入成熟階段，淀粉迅速水解，SPS 活性增加，蔗糖不斷積累，蔗糖的積累與SPS 活性的提高呈高度正相關(guān)[34]。大量的實(shí)驗(yàn)和研究表明：SPS 分布廣泛，對果實(shí)產(chǎn)量、品質(zhì)形成及成熟衰老有重要影響，但不同植物SPS 的作用規(guī)律不完全相同。甘蔗的品質(zhì)主要由蔗糖的含量決定，而蔗糖磷酸合成酶(SPS)是合成蔗糖的關(guān)鍵酶之一，光合組織中合成蔗糖的主要途徑是磷酸蔗糖合成酶(SPS)-磷酸蔗糖磷酸化酶途徑，結(jié)果見表9。施用生化腐植酸肥的葉片中SPS活性為505.61 U/g，常規(guī)化肥葉片中SPS 活性為176.04 U/g，生化腐植酸肥能提高甘蔗葉片的SPS活性。

表9 不同樣品中磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性

結(jié)果表明：在不同莖節(jié)間中SPS 酶活性隨種植施肥不同而出現(xiàn)差異，結(jié)果見表9，其中生化腐植酸肥的酶活性比常規(guī)化肥高71.86 U/g。

不同節(jié)間的SPS 活性也不同，不同節(jié)間中SPS活性均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。結(jié)果表明：蔗糖磷酸合成酶在調(diào)控植物體內(nèi)蔗糖、淀粉的合成方向具有關(guān)鍵作用。Huber 等[35]曾指出蔗糖磷酸合成酶活性與淀粉積累呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，而與蔗糖形成呈正比關(guān)系，SPS 的活力大小直接影響光合產(chǎn)物在淀粉與蔗糖之間的分配。

4 結(jié)論

施用生化腐植酸肥可增加促進(jìn)甘蔗作物的生長，主要表現(xiàn)在增加甘蔗葉片的葉綠素、甘蔗莖葉中的可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)的含量；施用生化腐植酸肥明顯提高了甘蔗葉片和莖的己糖激酶、淀粉酶和磷酸蔗糖合成酶活性。葉片蔗糖糖合成酶活性表現(xiàn)出施用生化腐植酸小于常規(guī)化肥，但蔗莖的蔗糖糖合成酶活性差異不大。通過施用生化腐植酸肥增加了甘蔗出苗率、有效莖、莖徑和株高，對甘蔗生長具有促進(jìn)作用，達(dá)到增產(chǎn)增收效果。生化腐植酸肥可作為作物栽培的有機(jī)肥料，并有效提高產(chǎn)量。