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      缺鐵及不同鐵源對水培大白菜生物量、光合參數(shù)和礦質(zhì)元素含量的影響

      2016-07-25 01:10:21顏廷帥姜振升侯文通劉振香賈亮
      江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2016年6期
      關(guān)鍵詞:礦質(zhì)元素缺鐵大白菜

      顏廷帥++姜振升++侯文通++劉振香++賈亮

      摘要:以大白菜(Brassica pekinensis L.)為試材,研究缺鐵處理和硫酸亞鐵、檸檬酸亞鐵、檸檬酸鐵、EDTA-Fe這4種相同鐵元素濃度鐵源對水培大白菜生物量、光合參數(shù)和氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵元素含量的影響。結(jié)果表明,與缺鐵處理相比,加入不同鐵源可顯著提高大白菜植株的干質(zhì)量、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度,細(xì)胞間CO2濃度顯著降低;不同鐵源處理時,大白菜老葉中的全氮含量顯著升高,鎂含量顯著降低;硫酸亞鐵、檸檬酸鐵處理時,大白菜根中的鐵元素含量升高,檸檬酸亞鐵處理時,大白菜根和新葉中的鐵元素含量升高;檸檬酸亞鐵處理時,大白菜新葉和老葉的鈣含量、新葉鎂含量顯著低于缺鐵處理和其他鐵源處理;不同鐵源處理時,大白菜根中的磷含量相對最高,而缺鐵處理時大白菜新葉中的磷含量相對最高。

      關(guān)鍵詞:缺鐵;大白菜;生物量;光合參數(shù);礦質(zhì)元素;檸檬酸亞鐵

      中圖分類號: S634.106文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號:1002-1302(2016)06-0275-03

      收稿日期:2016-01-14

      基金項目:山東省科技重大專項(新興產(chǎn)業(yè))(編號:2015ZDXX0502B02)。

      作者簡介:顏廷帥(1989—),男,山東臨沂人,主要從事植物營養(yǎng)與新型肥料研究。E-mail:yanaiyanzhi@163.com。

      通信作者:姜振升,碩士,農(nóng)藝師,主要從事植物營養(yǎng)與新型肥料研究。E-mail:jzssdau@163.com。鐵是植物必需的微量元素,參與植物光合作用和葉綠素合成,在植物氧化還原反應(yīng)和電子傳遞過程中具有重要的作用[1]。鐵在土壤中雖然含量豐富,但植物體缺鐵的現(xiàn)象仍然比較普遍,這是由于土壤中有效鐵的含量很低,尤其在堿性土壤中,有效鐵的濃度非常低[2]。據(jù)統(tǒng)計,世界上約1/3的土壤為堿性土壤。因此,土壤有效鐵含量不足成為作物生長發(fā)育最大的限制因子之一[3]。鐵肥的施用可以改善土壤的缺鐵狀況。最早的鐵肥以無機(jī)鐵源 FeSO4·7H2O 和FeCl3為主[4],后以有機(jī)態(tài)鐵為鐵源的營養(yǎng)液配方得到應(yīng)用,但有機(jī)態(tài)鐵性質(zhì)不穩(wěn)定在一定程度上限定了其應(yīng)用[5],對于以何種鐵源作為鐵肥仍存在爭議。本試驗以大白菜(Brassica pekinensis L.)為供試材料,采用水培方式,設(shè)置缺鐵和不同鐵源處理,探究缺鐵和不同鐵源處理對大白菜生長、光合參數(shù)和礦質(zhì)元素含量的影響,為鐵肥的合理施用提供參考。

      1材料與方法

      1.1供試材料

      3~4張葉片的大白菜幼苗,由營養(yǎng)缽催芽生長。供試水為蒸餾水,鐵含量小于0.000 1 mg/L。

      1.2方法及處理

      試驗于2015年9月5日開始,采用水培法。選取長勢一致的15株大白菜幼苗,轉(zhuǎn)入1/2 Hoagland和Arnon全濃度溶液[6]進(jìn)行培養(yǎng),每天通氣2 h;待大白菜幼苗生長7 d,將大白菜幼苗隨機(jī)分為5組,每組3株,分別移入缺鐵、含硫酸亞鐵(Fe2+)、檸檬酸亞鐵(Fe2+)、EDTA-Fe(Fe3+、Fe2+混合物)、檸檬酸鐵(Fe3+)的Hoagland和Arnon(全濃度)溶液中繼續(xù)培養(yǎng)18 d,每天通氣2 h,每7 d更換1次營養(yǎng)液,不同鐵源處理的鐵元素濃度均為2.8 mg/L;取樣測定。

      1.3測定項目與方法

      1.3.1光合參數(shù)大白菜收獲前,用英國PP Systems公司生產(chǎn)的CIRAS-2便攜式光合作用測定儀,于09:00—11:00采用固定光強(qiáng)800 μmol/(m2·s)測定每株大白菜功能葉片相同葉位的細(xì)胞間隙CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(E)、氣孔導(dǎo)度(Gs)和凈光合速率(Pn)等光合相關(guān)參數(shù)。

      1.3.2干質(zhì)量將大白菜分為根、老葉、新葉3個部分,放于信封中置于干燥箱105 ℃殺青30 min,75 ℃烘干至恒質(zhì)量,稱量根系和地上部的干質(zhì)量。樣品備存,用于測定氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵元素含量。

      1.3.3主要元素含量測定將烘干的大白菜干樣磨碎,準(zhǔn)確稱取0.200 g,用H2SO4-H2O2 聯(lián)合消煮法煮至澄清,氮、磷、鉀含量分別采用凱氏定氮法、釩鉬黃比色法、火焰光度法測定[7],鈣、鎂、鐵含量采用ICP-AES法測定[8]。

      1.4 數(shù)據(jù)處理

      試驗數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行處理,采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析和差異顯著性檢驗。

      2結(jié)果與分析

      2.1缺鐵和不同鐵源處理對水培大白菜生物量的影響

      由表1可見,與缺鐵處理相比,加入不同鐵肥時,大白菜根系和地上部干質(zhì)量均顯著增加,不同鐵源處理之間大白菜根系和地上部干質(zhì)量無顯著性差異;檸檬酸亞鐵處理時,大白菜根系和地上部的干質(zhì)量相對最大,較缺鐵處理分別增加115.65%、176.98%。

      2.2缺鐵和不同鐵源處理對水培大白菜光合作用的影響

      由表2可見,與缺鐵處理相比,不同鐵源處理大白菜的凈光合速率顯著升高,其中,EDTA-Fe處理的大白菜凈光合速率相對最高,較缺鐵處理增加213.38%,與其他鐵源處理的大白菜凈光合速率無顯著性差異;缺鐵處理時,大白菜功能葉片胞間CO2濃度顯著高于其他處理,這可能是由于缺鐵導(dǎo)致光合電子傳遞受阻,進(jìn)而抑制光合作用,造成CO2無法被吸收利用,使CO2在細(xì)胞間隙累積;不同鐵源處理時大白菜的氣孔導(dǎo)度均顯著升高,其中,EDTA-Fe處理氣孔導(dǎo)度相對最大,較缺鐵處理增加了245.65%;大白菜細(xì)胞間隙CO2濃度較缺鐵處理顯著降低;檸檬酸亞鐵處理時,大白菜的蒸騰速率相對最高,為3.10 mmol/(m2·s)。另外,試驗還表明,氣孔導(dǎo)度值與凈光合速率呈正相關(guān),這與Wong等的研究結(jié)果[9]相同。

      2.3缺鐵和不同鐵源處理對水培大白菜各組織元素含量和分布的影響

      2.3.1鐵元素由表3可知,各處理大白菜,根中的鐵含量相對最高,老葉次之,新葉最低;在根中,硫酸亞鐵、檸檬酸亞鐵、檸檬酸鐵處理的鐵含量較缺鐵處理有顯著上升,分別上升417.80%、226.67%、442.20%;在老葉中,各處理的鐵含量無顯著性差異;在新葉中,檸檬酸亞鐵處理的鐵含量顯著高于其他處理,較缺鐵處理增加了53.79%。這說明硫酸亞鐵、檸檬酸亞鐵、檸檬酸鐵促進(jìn)了大白菜根系對鐵的吸收,同時檸檬酸亞鐵促進(jìn)了鐵向大白菜新葉運(yùn)輸;使用EDTA-Fe對大白菜根系鐵的吸收和向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)無明顯效果。

      2.3.2氮、磷和鉀元素由表4可知,不同鐵源處理的大白菜全氮含量以新葉最高,老葉次之,根相對最低,缺鐵處理大白菜根的氮含量高于老葉;在根中,硫酸亞鐵處理的氮含量高于其他處理;在老葉中,不同鐵源處理的氮含量均顯著高于缺鐵處理,其中硫酸亞鐵處理最高;在新葉中,檸檬酸亞鐵處理的氮含量較其他處理有顯著降低。由于氮是易移動的元素,缺氮情況下老葉中的氮會向新葉轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致老葉氮含量降低,缺鐵抑制了大白菜對氮的吸收。

      由表5可見,不同鐵源處理的大白菜磷含量以根最高,新葉次之,老葉最低,缺鐵處理的大白菜新葉中磷含量高于根;在根中,檸檬酸鐵處理的磷含量高于其他處理;在新葉中,檸檬酸亞鐵處理較缺鐵處理的磷含量有顯著降低;在老葉中,各處理的磷含量無顯著性差異;缺鐵情況下,新葉中磷含量最高,這是由于在缺鐵情況下,磷向大白菜新葉的運(yùn)輸增加,對磷的吸收也增加。

      由表6可知,各處理大白菜的鉀含量以老葉最高,新葉次之,根最低;在根中,硫酸亞鐵、檸檬酸鐵處理的鉀含量顯著高于其他處理;在老葉中,各處理的鉀含量無顯著性差異;在新葉中,硫酸亞鐵處理的鉀含量相對最高,檸檬酸亞鐵處理的鉀含量最低。

      2.3.3鈣、鎂元素由表7可知,各處理大白菜的鈣含量以老葉最高;在根中,各處理的鈣含量無顯著性差異;在老葉、新葉中,檸檬酸亞鐵處理的鈣含量顯著低于其他處理,檸檬酸亞鐵抑制了鈣向地上部的運(yùn)輸和分配。

      由表8可知,各處理大白菜的鎂含量以老葉最高,新葉次之,根最低;在根中,硫酸亞鐵、檸檬酸鐵處理的鎂含量較其他處理有顯著上升;在老葉中,不同鐵源處理的鎂含量較缺鐵處理有顯著降低;在新葉中,檸檬酸亞鐵處理的鎂含量較其他處理有顯著降低,檸檬酸亞鐵抑制了鎂向地上部的運(yùn)輸和分配。

      3結(jié)論與討論

      鐵的缺乏影響植物體的生長和代謝,缺鐵植物葉綠體片層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,嚴(yán)重時葉綠體解體,光合電子傳遞鏈中斷,凈光合速率下降,同化產(chǎn)物的形成受阻[10]。本試驗缺鐵大白菜表現(xiàn)出典型的缺鐵黃化現(xiàn)象,凈光合速率和生物量顯著降低,與前人的研究結(jié)論[10]一致。

      氮、磷、鉀被稱為肥料三要素,植物對氮、磷、鉀的需要量較多,而土壤中含量較少,需要大量補(bǔ)充,而不同鐵源的加入對氮、磷、鉀在植物體內(nèi)的含量和分布產(chǎn)生影響。氮是植物生長發(fā)育需求量最大的營養(yǎng)元素,既是構(gòu)成植物有機(jī)體的結(jié)構(gòu)物質(zhì),也是植物生理代謝過程中起催化作用的物質(zhì)[11]。試驗結(jié)果表明,缺鐵處理大白菜老葉中的氮含量顯著低于鐵處理,這是由于缺鐵抑制了大白菜對氮的吸收,而氮是可以重復(fù)利用的元素,氮含量不足情況下大白菜老葉中的氮會向新葉轉(zhuǎn)移,從而造成老葉中氮含量顯著降低。有研究表明,植物體對鐵、磷元素的吸收存在拮抗效應(yīng)[12]。本試驗中,缺鐵處理大白菜新葉中的磷含量相對最高,這表明在缺鐵情況下磷向新葉的運(yùn)輸增加,大白菜對磷的吸收增加。鉀元素參與植物生長發(fā)育中許多重要的生理生化過程,在維持細(xì)胞膨壓、調(diào)節(jié)酶的活性等過程中具有重要的作用,并且促進(jìn)了光合作用的進(jìn)程和光合產(chǎn)物的運(yùn)輸[13]。本試驗中,硫酸亞鐵和檸檬酸鐵處理的大白菜根中鉀含量顯著高于其他處理,表明加入這2種鐵肥促進(jìn)了大白菜對鉀的吸收;而檸檬酸亞鐵處理的大白菜新葉中鉀含量顯著低于缺鐵處理,表明加入檸檬酸亞鐵可能抑制了鉀元素向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)。

      鎂和鈣是植物所必需的中量元素,鎂在光合作用、酶的活化和蛋白質(zhì)合成等進(jìn)程中具有重要作用[14]。鈣能穩(wěn)定細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu),存在于液泡中的鈣具有滲透調(diào)節(jié)作用,細(xì)胞的正常有絲分裂需要少量鈣的參與,鈣作為第二信使在細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)中具有重要作用[15-16]。鈣含量不足容易引起大白菜干燒心[17]。缺鐵情況下,大白菜老葉中的鎂含量有顯著下降,可能是由于缺鐵情況下葉綠素合成受阻,光合速率下降[18]。缺鐵情況下,檸檬酸亞鐵處理老葉和新葉中的鎂和鈣含量有顯著降低,這說明加入檸檬酸亞鐵可能抑制了大白菜對鈣和鎂向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)。

      總之,加入不同鐵源,顯著增加了大白菜的生物量和光合效率,促進(jìn)了大白菜對氮的吸收,抑制了大白菜對磷的吸收;檸檬酸亞鐵處理大白菜使其對鐵的吸收效率相對最高,但抑制了對鉀、鈣、鎂向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn);與其他鐵源處理大白菜相比,EDTA-Fe處理的大白菜對鐵的吸收相對最弱。硫酸亞鐵、檸檬酸鐵處理對大白菜的生長、生物量和元素含量均有正向影響,然而考慮到土壤施肥過程中,硫酸亞鐵遇空氣易氧化,造成土壤中鐵的有效濃度降低,因此,綜合考慮,大白菜以檸檬酸鐵作為鐵肥相對較好。

      參考文獻(xiàn):

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      [11]郝建軍,于洋,張婷. 植物生理學(xué)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2013.

      [12]鄭錄慶. 水稻鐵磷互作的分子機(jī)理及富鐵轉(zhuǎn)基因水稻研究[D]. 杭州:浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,2009.

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      顏廷帥 姜振升 侯文通 劉振香 賈亮

      摘要:以大白菜(Brassica pekinensis L.)為試材,研究缺鐵處理和硫酸亞鐵、檸檬酸亞鐵、檸檬酸鐵、EDTA-Fe這4種相同鐵元素濃度鐵源對水培大白菜生物量、光合參數(shù)和氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵元素含量的影響。結(jié)果表明,與缺鐵處理相比,加入不同鐵源可顯著提高大白菜植株的干質(zhì)量、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度,細(xì)胞間CO2濃度顯著降低;不同鐵源處理時,大白菜老葉中的全氮含量顯著升高,鎂含量顯著降低;硫酸亞鐵、檸檬酸鐵處理時,大白菜根中的鐵元素含量升高,檸檬酸亞鐵處理時,大白菜根和新葉中的鐵元素含量升高;檸檬酸亞鐵處理時,大白菜新葉和老葉的鈣含量、新葉鎂含量顯著低于缺鐵處理和其他鐵源處理;不同鐵源處理時,大白菜根中的磷含量相對最高,而缺鐵處理時大白菜新葉中的磷含量相對最高。

      關(guān)鍵詞:缺鐵;大白菜;生物量;光合參數(shù);礦質(zhì)元素;檸檬酸亞鐵

      中圖分類號: S634.106文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號:1002-1302(2016)06-0275-03

      收稿日期:2016-01-14

      基金項目:山東省科技重大專項(新興產(chǎn)業(yè))(編號:2015ZDXX0502B02)。

      作者簡介:顏廷帥(1989—),男,山東臨沂人,主要從事植物營養(yǎng)與新型肥料研究。E-mail:yanaiyanzhi@163.com。

      通信作者:姜振升,碩士,農(nóng)藝師,主要從事植物營養(yǎng)與新型肥料研究。E-mail:jzssdau@163.com。鐵是植物必需的微量元素,參與植物光合作用和葉綠素合成,在植物氧化還原反應(yīng)和電子傳遞過程中具有重要的作用[1]。鐵在土壤中雖然含量豐富,但植物體缺鐵的現(xiàn)象仍然比較普遍,這是由于土壤中有效鐵的含量很低,尤其在堿性土壤中,有效鐵的濃度非常低[2]。據(jù)統(tǒng)計,世界上約1/3的土壤為堿性土壤。因此,土壤有效鐵含量不足成為作物生長發(fā)育最大的限制因子之一[3]。鐵肥的施用可以改善土壤的缺鐵狀況。最早的鐵肥以無機(jī)鐵源 FeSO4·7H2O 和FeCl3為主[4],后以有機(jī)態(tài)鐵為鐵源的營養(yǎng)液配方得到應(yīng)用,但有機(jī)態(tài)鐵性質(zhì)不穩(wěn)定在一定程度上限定了其應(yīng)用[5],對于以何種鐵源作為鐵肥仍存在爭議。本試驗以大白菜(Brassica pekinensis L.)為供試材料,采用水培方式,設(shè)置缺鐵和不同鐵源處理,探究缺鐵和不同鐵源處理對大白菜生長、光合參數(shù)和礦質(zhì)元素含量的影響,為鐵肥的合理施用提供參考。

      1材料與方法

      1.1供試材料

      3~4張葉片的大白菜幼苗,由營養(yǎng)缽催芽生長。供試水為蒸餾水,鐵含量小于0.000 1 mg/L。

      1.2方法及處理

      試驗于2015年9月5日開始,采用水培法。選取長勢一致的15株大白菜幼苗,轉(zhuǎn)入1/2 Hoagland和Arnon全濃度溶液[6]進(jìn)行培養(yǎng),每天通氣2 h;待大白菜幼苗生長7 d,將大白菜幼苗隨機(jī)分為5組,每組3株,分別移入缺鐵、含硫酸亞鐵(Fe2+)、檸檬酸亞鐵(Fe2+)、EDTA-Fe(Fe3+、Fe2+混合物)、檸檬酸鐵(Fe3+)的Hoagland和Arnon(全濃度)溶液中繼續(xù)培養(yǎng)18 d,每天通氣2 h,每7 d更換1次營養(yǎng)液,不同鐵源處理的鐵元素濃度均為2.8 mg/L;取樣測定。

      1.3測定項目與方法

      1.3.1光合參數(shù)大白菜收獲前,用英國PP Systems公司生產(chǎn)的CIRAS-2便攜式光合作用測定儀,于09:00—11:00采用固定光強(qiáng)800 μmol/(m2·s)測定每株大白菜功能葉片相同葉位的細(xì)胞間隙CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(E)、氣孔導(dǎo)度(Gs)和凈光合速率(Pn)等光合相關(guān)參數(shù)。

      1.3.2干質(zhì)量將大白菜分為根、老葉、新葉3個部分,放于信封中置于干燥箱105 ℃殺青30 min,75 ℃烘干至恒質(zhì)量,稱量根系和地上部的干質(zhì)量。樣品備存,用于測定氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵元素含量。

      1.3.3主要元素含量測定將烘干的大白菜干樣磨碎,準(zhǔn)確稱取0.200 g,用H2SO4-H2O2 聯(lián)合消煮法煮至澄清,氮、磷、鉀含量分別采用凱氏定氮法、釩鉬黃比色法、火焰光度法測定[7],鈣、鎂、鐵含量采用ICP-AES法測定[8]。

      1.4 數(shù)據(jù)處理

      試驗數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行處理,采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析和差異顯著性檢驗。

      2結(jié)果與分析

      2.1缺鐵和不同鐵源處理對水培大白菜生物量的影響

      由表1可見,與缺鐵處理相比,加入不同鐵肥時,大白菜根系和地上部干質(zhì)量均顯著增加,不同鐵源處理之間大白菜根系和地上部干質(zhì)量無顯著性差異;檸檬酸亞鐵處理時,大白菜根系和地上部的干質(zhì)量相對最大,較缺鐵處理分別增加115.65%、176.98%。

      2.2缺鐵和不同鐵源處理對水培大白菜光合作用的影響

      由表2可見,與缺鐵處理相比,不同鐵源處理大白菜的凈光合速率顯著升高,其中,EDTA-Fe處理的大白菜凈光合速率相對最高,較缺鐵處理增加213.38%,與其他鐵源處理的大白菜凈光合速率無顯著性差異;缺鐵處理時,大白菜功能葉片胞間CO2濃度顯著高于其他處理,這可能是由于缺鐵導(dǎo)致光合電子傳遞受阻,進(jìn)而抑制光合作用,造成CO2無法被吸收利用,使CO2在細(xì)胞間隙累積;不同鐵源處理時大白菜的氣孔導(dǎo)度均顯著升高,其中,EDTA-Fe處理氣孔導(dǎo)度相對最大,較缺鐵處理增加了245.65%;大白菜細(xì)胞間隙CO2濃度較缺鐵處理顯著降低;檸檬酸亞鐵處理時,大白菜的蒸騰速率相對最高,為3.10 mmol/(m2·s)。另外,試驗還表明,氣孔導(dǎo)度值與凈光合速率呈正相關(guān),這與Wong等的研究結(jié)果[9]相同。

      2.3缺鐵和不同鐵源處理對水培大白菜各組織元素含量和分布的影響

      2.3.1鐵元素由表3可知,各處理大白菜,根中的鐵含量相對最高,老葉次之,新葉最低;在根中,硫酸亞鐵、檸檬酸亞鐵、檸檬酸鐵處理的鐵含量較缺鐵處理有顯著上升,分別上升417.80%、226.67%、442.20%;在老葉中,各處理的鐵含量無顯著性差異;在新葉中,檸檬酸亞鐵處理的鐵含量顯著高于其他處理,較缺鐵處理增加了53.79%。這說明硫酸亞鐵、檸檬酸亞鐵、檸檬酸鐵促進(jìn)了大白菜根系對鐵的吸收,同時檸檬酸亞鐵促進(jìn)了鐵向大白菜新葉運(yùn)輸;使用EDTA-Fe對大白菜根系鐵的吸收和向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)無明顯效果。

      2.3.2氮、磷和鉀元素由表4可知,不同鐵源處理的大白菜全氮含量以新葉最高,老葉次之,根相對最低,缺鐵處理大白菜根的氮含量高于老葉;在根中,硫酸亞鐵處理的氮含量高于其他處理;在老葉中,不同鐵源處理的氮含量均顯著高于缺鐵處理,其中硫酸亞鐵處理最高;在新葉中,檸檬酸亞鐵處理的氮含量較其他處理有顯著降低。由于氮是易移動的元素,缺氮情況下老葉中的氮會向新葉轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致老葉氮含量降低,缺鐵抑制了大白菜對氮的吸收。

      由表5可見,不同鐵源處理的大白菜磷含量以根最高,新葉次之,老葉最低,缺鐵處理的大白菜新葉中磷含量高于根;在根中,檸檬酸鐵處理的磷含量高于其他處理;在新葉中,檸檬酸亞鐵處理較缺鐵處理的磷含量有顯著降低;在老葉中,各處理的磷含量無顯著性差異;缺鐵情況下,新葉中磷含量最高,這是由于在缺鐵情況下,磷向大白菜新葉的運(yùn)輸增加,對磷的吸收也增加。

      由表6可知,各處理大白菜的鉀含量以老葉最高,新葉次之,根最低;在根中,硫酸亞鐵、檸檬酸鐵處理的鉀含量顯著高于其他處理;在老葉中,各處理的鉀含量無顯著性差異;在新葉中,硫酸亞鐵處理的鉀含量相對最高,檸檬酸亞鐵處理的鉀含量最低。

      2.3.3鈣、鎂元素由表7可知,各處理大白菜的鈣含量以老葉最高;在根中,各處理的鈣含量無顯著性差異;在老葉、新葉中,檸檬酸亞鐵處理的鈣含量顯著低于其他處理,檸檬酸亞鐵抑制了鈣向地上部的運(yùn)輸和分配。

      由表8可知,各處理大白菜的鎂含量以老葉最高,新葉次之,根最低;在根中,硫酸亞鐵、檸檬酸鐵處理的鎂含量較其他處理有顯著上升;在老葉中,不同鐵源處理的鎂含量較缺鐵處理有顯著降低;在新葉中,檸檬酸亞鐵處理的鎂含量較其他處理有顯著降低,檸檬酸亞鐵抑制了鎂向地上部的運(yùn)輸和分配。

      3結(jié)論與討論

      鐵的缺乏影響植物體的生長和代謝,缺鐵植物葉綠體片層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,嚴(yán)重時葉綠體解體,光合電子傳遞鏈中斷,凈光合速率下降,同化產(chǎn)物的形成受阻[10]。本試驗缺鐵大白菜表現(xiàn)出典型的缺鐵黃化現(xiàn)象,凈光合速率和生物量顯著降低,與前人的研究結(jié)論[10]一致。

      氮、磷、鉀被稱為肥料三要素,植物對氮、磷、鉀的需要量較多,而土壤中含量較少,需要大量補(bǔ)充,而不同鐵源的加入對氮、磷、鉀在植物體內(nèi)的含量和分布產(chǎn)生影響。氮是植物生長發(fā)育需求量最大的營養(yǎng)元素,既是構(gòu)成植物有機(jī)體的結(jié)構(gòu)物質(zhì),也是植物生理代謝過程中起催化作用的物質(zhì)[11]。試驗結(jié)果表明,缺鐵處理大白菜老葉中的氮含量顯著低于鐵處理,這是由于缺鐵抑制了大白菜對氮的吸收,而氮是可以重復(fù)利用的元素,氮含量不足情況下大白菜老葉中的氮會向新葉轉(zhuǎn)移,從而造成老葉中氮含量顯著降低。有研究表明,植物體對鐵、磷元素的吸收存在拮抗效應(yīng)[12]。本試驗中,缺鐵處理大白菜新葉中的磷含量相對最高,這表明在缺鐵情況下磷向新葉的運(yùn)輸增加,大白菜對磷的吸收增加。鉀元素參與植物生長發(fā)育中許多重要的生理生化過程,在維持細(xì)胞膨壓、調(diào)節(jié)酶的活性等過程中具有重要的作用,并且促進(jìn)了光合作用的進(jìn)程和光合產(chǎn)物的運(yùn)輸[13]。本試驗中,硫酸亞鐵和檸檬酸鐵處理的大白菜根中鉀含量顯著高于其他處理,表明加入這2種鐵肥促進(jìn)了大白菜對鉀的吸收;而檸檬酸亞鐵處理的大白菜新葉中鉀含量顯著低于缺鐵處理,表明加入檸檬酸亞鐵可能抑制了鉀元素向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)。

      鎂和鈣是植物所必需的中量元素,鎂在光合作用、酶的活化和蛋白質(zhì)合成等進(jìn)程中具有重要作用[14]。鈣能穩(wěn)定細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu),存在于液泡中的鈣具有滲透調(diào)節(jié)作用,細(xì)胞的正常有絲分裂需要少量鈣的參與,鈣作為第二信使在細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)中具有重要作用[15-16]。鈣含量不足容易引起大白菜干燒心[17]。缺鐵情況下,大白菜老葉中的鎂含量有顯著下降,可能是由于缺鐵情況下葉綠素合成受阻,光合速率下降[18]。缺鐵情況下,檸檬酸亞鐵處理老葉和新葉中的鎂和鈣含量有顯著降低,這說明加入檸檬酸亞鐵可能抑制了大白菜對鈣和鎂向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)。

      總之,加入不同鐵源,顯著增加了大白菜的生物量和光合效率,促進(jìn)了大白菜對氮的吸收,抑制了大白菜對磷的吸收;檸檬酸亞鐵處理大白菜使其對鐵的吸收效率相對最高,但抑制了對鉀、鈣、鎂向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn);與其他鐵源處理大白菜相比,EDTA-Fe處理的大白菜對鐵的吸收相對最弱。硫酸亞鐵、檸檬酸鐵處理對大白菜的生長、生物量和元素含量均有正向影響,然而考慮到土壤施肥過程中,硫酸亞鐵遇空氣易氧化,造成土壤中鐵的有效濃度降低,因此,綜合考慮,大白菜以檸檬酸鐵作為鐵肥相對較好。

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