氨基酸硒葉面肥對吐魯番秋季露地甜瓜葉片早衰生理特性的影響

劉志剛，任紅松，買買提·艾合買提，胡西單·買買提，努爾孜葉古麗·馬合木提，阿木提·庫爾班，王瑞華，李海峰

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學院吐魯番農(nóng)業(yè)科學研究所,新疆吐魯番 838000 ; 2.托克遜縣伊拉湖鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站,新疆托克遜 838103；3.托克遜縣農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測中心，新疆托克遜 838100)

0 引 言

【研究意義】甜瓜喜溫、耐熱、怕低溫，是新疆重要的經(jīng)濟作物，至 2016 年新疆甜瓜種植面積已達到 8.22 ×104hm2，產(chǎn)量為 292 ×104t[1]。吐魯番地區(qū)栽培甜瓜的歷史已有 1 600 多年[2]，也是甜瓜老產(chǎn)區(qū)[3]，2016年吐魯番早熟甜瓜種植面積2.5×104hm2[4]，近幾年栽培面積有逐漸擴大的趨勢。由于品種特性、營養(yǎng)供給、環(huán)境條件、連作障礙、病蟲草害等因素影響，特別在甜瓜膨瓜之后，容易發(fā)生植株早衰，導(dǎo)致產(chǎn)量降低、品質(zhì)下降[5]。研究甜瓜葉片早衰的延緩和調(diào)控措施對甜瓜高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】根據(jù)品種特性采用合理的留瓜節(jié)位[6-7]、植株調(diào)整[8-9]、噴施葉面肥[10-12]、激素[13-14]等方式可以有效延緩甜瓜植株的早衰。施用硒肥在葡萄[15]、梨[16]、草莓[17]、萵苣[18]、玉米[19]、大豆[20]、水稻[21]等作物的影響研究也均認為，可以改善葉片質(zhì)量，提高作物產(chǎn)量，同時與植物抗衰老能力密切相關(guān)?！颈狙芯壳腥朦c】葉片衰老是葉片生長發(fā)育周期中一個復(fù)雜的高度被調(diào)控的過程。而葉片衰老引起的光合效率降低，葉綠素、蛋白質(zhì)降解及抗氧化酶活性等代謝水平的下降，極大程度限制了葉片向果實同化物的輸送，很大程度上限制作物產(chǎn)量潛能的發(fā)揮，并降低產(chǎn)品品質(zhì)。研究不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜植株早衰生理特性的影響，分析露地甜瓜早衰延緩和調(diào)控技術(shù)中氨基酸硒葉面肥的最佳施用濃度和頻次?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以吐魯番秋季露地甜瓜為研究對象，分析不同濃度氨基酸硒肥對露地甜瓜不同節(jié)位葉片葉綠素相對含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、丙二醛和抗氧化酶活性的影響，研究生理特性指標變化規(guī)律與甜瓜植株早衰的關(guān)系，延緩和預(yù)防吐魯番秋季露地甜瓜早衰的發(fā)生，為使用氨基酸硒肥調(diào)控甜瓜植株早衰提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材 料

田間試驗于2018和2019年6～10月在新疆吐魯番市恰特喀拉鄉(xiāng)甜瓜種植基地 ( N42°52′17.892″，E89°26′08.580″，海拔-24 m) 進行，試驗地土壤耕層為砂壤土，肥力中等，土壤養(yǎng)分含量中有機質(zhì)10.440 g/kg，總鹽3.3 g/kg，全氮0.703 g/kg，速效氮81.0 mg/kg，速效磷44.4 mg/kg，速效鉀315 mg/kg，pH值7.78。

供試材料為當?shù)芈兜刂髟院衿ぬ鸸掀贩N西州密17號，市售，由新疆葡萄瓜果技術(shù)開發(fā)服務(wù)公司生產(chǎn)；葉面肥為“硒施寶牌”氨基酸硒(中國農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所研發(fā))。

春季第一茬瓜種植前基肥每667 m2施入2 000 kg充分腐熟羊糞，復(fù)合肥40 kg，秋季第二茬露地甜瓜種植前基肥每667 m2施入商品有機肥100 kg，復(fù)合肥20 kg，播種后適時澆水追肥，病蟲害、水肥管理整個生長發(fā)育過程均為常規(guī)管理。植株采用雙蔓整枝，爬蔓栽培，每株留單瓜。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

田間試驗采用單因素隨機區(qū)組試驗設(shè)計，試驗共設(shè)4個處理，每個處理3次重復(fù)，每個重復(fù)種植30株，并將每個處理分為2個區(qū)即“觀測區(qū)”和“采樣區(qū)”，用于生理指標檢測采樣。株行距為0. 45 m×2.8 m，雙行“V”字型栽培，每株甜瓜對坐瓜節(jié)位及上下各5節(jié)位葉片(分別用上、中、下表示)進行標記掛牌，每處理從初花期(8月9日)當天開始，每隔7 d噴施不同濃度(1 500倍液、2 000倍液、2 500倍液)的氨基酸硒葉面肥，噴施6次，依次用A15、A20、A25表示，噴施等量清水為對照(CK)。葉面肥噴至全株葉面都有均勻大小液珠但不下滴為止，噴施各濃度溶液均未對甜瓜雌花授粉產(chǎn)生影響。表1

表1 試驗處理Table 1 Treatments of the experiment

1.2.2 測定指標

每處理從初花期(8月9日)當天開始至采收結(jié)束，每隔7 d 09:00～10:00噴施清水及不同濃度的氨基酸硒葉面肥，每處理噴施前在采樣區(qū)隨機采摘1次坐瓜節(jié)位葉片及上下各5節(jié)位葉片并檢測相關(guān)指標。將采集的不同節(jié)位葉片用去離子水洗凈，紗布擦干，取其中一部分葉片待測各指標。

葉綠素含量測定采用TYS-B手持式葉綠素測定儀測定葉綠素相對含量SPAD值。每個處理選取甜瓜植株長勢、結(jié)果節(jié)位一致的9株，每株選取結(jié)果節(jié)位及上下各5節(jié)位的3片葉，每片葉隨機選取5個不同部位測定，重復(fù)3次，測定并記錄葉綠素儀顯示的數(shù)據(jù)，求平均值；可溶性蛋白質(zhì)含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活性均參照李合生的方法[22]測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Exce12007軟件制作圖表，2年觀測的數(shù)據(jù)取平均數(shù)，用DPS14.5軟件進行數(shù)據(jù)單因素方差分析，數(shù)據(jù)顯著性差異運用Dun-can's新復(fù)極差法進行多重比較分析，不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜葉片葉綠素相對含量(SPAD值)的影響

研究表明，噴施不同濃度的氨基酸硒葉面肥后，不同處理不同節(jié)位葉片葉綠素含量隨噴施天數(shù)的推移，葉綠素含量均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。A15處理與對照處理坐瓜節(jié)位葉片在噴施14 d時葉綠素含量均達到峰值，分別為55.50和53.70，二者差異不顯著(P>0.05)，之后A15處理葉綠素含量保持緩慢下降的趨勢，在噴施后35 d達到最低值，為37.02，而對照處理在噴施后14～21 d緩慢下降，從噴施21 d后，結(jié)瓜節(jié)位葉片葉綠素含量開始迅速下降，由50.30下降到35 d時最低值12.30，二者差異顯著(P>0.05)；A20、A25處理相比對照處理葉綠素含量提高效果明顯，坐瓜節(jié)位和上部葉片葉綠素含量都在噴施后28 d達到最高值，分別為坐瓜節(jié)位54.20、57.50和上部節(jié)位59.60、60.90，但A25處理效果更好，下部節(jié)位葉片葉綠素含量在21 d時達到最高值，為59.80，各節(jié)位葉片葉綠素含量相比對照峰值出現(xiàn)時間延遲14 d，與對照處理相比均呈顯著差異(P>0.05)。圖1

圖1 不同濃度氨基酸硒肥下甜瓜不同節(jié)位葉片葉綠素相對含量變化Fig.1 Effects of different concentrations of amino acid selenium fertilizer on the relative content of chlorophyll in leaves of different nodes of muskmelon

2.2 不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜葉片可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

研究表明，各處理可溶性蛋白質(zhì)含量均呈先升高后降低的趨勢。噴施不同濃度氨基酸硒肥后，除A25處理外，其他處理(含對照處理)結(jié)瓜節(jié)位葉片可溶性蛋白質(zhì)含量在噴施后7 d均達到峰值，處理A15、A20和對照依次分別為1.88、2.12 和1.89 g/L，而A25處理上、中、下各節(jié)位葉片可溶性蛋白質(zhì)含量峰值均在噴施后21 d出現(xiàn)，分別為3.40、2.58和2.43 g/L，均比對照處理延遲7 d，在噴施后28 d對照處理開始急劇下降時，在各處理中，A25處理各節(jié)位葉片可溶性蛋白質(zhì)含量與對照相比始終呈顯著差異(P>0.05)；從噴施后14～35 d，各處理可溶性蛋白質(zhì)含量開始逐漸下降，而且結(jié)瓜節(jié)位葉片可溶性蛋白質(zhì)含量始終明顯低于上、下部節(jié)位葉片。圖2

圖2 不同濃度氨基酸硒肥下甜瓜不同節(jié)位葉片可溶性蛋白質(zhì)含量變化Fig.2 Effects of amino acid selenium fertilizer of different concentrations on solubleprotein content in leaves of different nodes of muskmelon

2.3 不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜葉片MDA含量的影響

研究表明，不同濃度氨基酸硒肥噴施后，隨著噴施后天數(shù)的推移，不同節(jié)位葉片的丙二醛含量整體均呈現(xiàn)緩慢升高的趨勢。噴藥后0～14 d，各處理不同節(jié)位葉片的丙二醛含量增長緩慢，噴施14 d后至35 d，A15和對照處理急劇增長；噴施后7～35 d，A20和A25處理不同節(jié)位葉片的丙二醛含量顯著低于A15和對照處理，而且隨著葉片的衰老丙二醛含量差距越大，A15處理沒起到抑制丙二醛含量增長的作用。從授粉到甜瓜成熟的各個時期內(nèi)，A20、A252個處理丙二醛含量均顯著低于對照處理，在噴施后35 d時，坐瓜節(jié)位葉片丙二醛含量分別比對照處理低62.4%和68.3%。圖3

圖3 不同濃度氨基酸硒肥下甜瓜不同節(jié)位葉片MDA含量變化Fig.3 Effects of different concentrations of aminoacid selenium fertilizer on MDA content in leaves of different nodes of muskmelon

2.4 不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜葉片CAT含量的影響

研究表明，在不同濃度氨基酸硒肥噴施后，不同節(jié)位葉片的過氧化氫酶(CAT)的活性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。各處理中不同節(jié)位葉片的CAT活性之間存在差異，對照處理結(jié)瓜節(jié)位葉片的CAT酶活性在噴施后14 d達到最大值，為516.25 U/(g·FW·min)，A15、A20、A253個處理都在噴施后21 d達到峰值，分別為558.37、582.19和697.16 U/(g·FW·min)，相比對照處理延遲7 d，各處理與對照均呈顯著差異(P<0.05)；對于下部葉片，A20處理在噴施后7～35 d CAT酶的活性始終顯著高于其他處理和對照，在噴施后14 d達到最高值，為968.55 U/(g·FW·min)，相比對照處理提高124.6%，與對照相比差異顯著(P<0.05)；在初花期開始每隔7 d噴施1次氨基酸硒肥，可以提高CAT酶的活性，特別在噴施后21 d后差異逐漸增大，各處理在噴施后35 d酶活性均顯著高于對照處理(P<0.05)。圖4

圖4 不同濃度氨基酸硒肥下甜瓜不同節(jié)位葉片CAT活性變化Fig.4 Effects of different concentrations of amino acid selenium fertilizer on CAT activity in leaves of different nodes of muskmelon

2.5 不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜葉片SOD含量的影響

研究表明，從初花期開始，不同節(jié)位葉片SOD活性呈“雙峰”型變化。在噴施氨基酸硒肥后SOD活性由初始值逐漸降低，結(jié)瓜節(jié)位葉片對照處理在噴施后14 d達到最低值，其他處理在噴施后7 d達到最低值，上、下部節(jié)位葉片A25處理和對照處理分別在噴施后7和14 d均達到最低值，在噴施后21 d后不同處理各節(jié)位葉片SOD活性逐漸升高，噴施后35 d，各處理結(jié)瓜節(jié)位葉片 SOD活性均達到最高，各處理分別為844.55、958.41、1 242.57和639.94 U/(g·FW·min)，其下部葉片則依次緩慢下降；在噴施氨基酸硒肥前，不同節(jié)位葉片SOD活性有1個峰值出現(xiàn)，之后自上而下葉片SOD活性一直下降，噴施7 d前后迅速降低，在坐瓜前和果實成熟期坐瓜節(jié)位以下葉片正逐漸進入衰老期。圖5

圖5 不同濃度氨基酸硒肥下甜瓜不同節(jié)位葉片SOD活性變化Fig.5 Effects of different concentrations of amino acid selenium fertilizer on SOD activity in leaves of different nodes of muskmelon

2.6 不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜不同節(jié)位葉片POD含量的影響

研究表明，不同處理不同節(jié)位葉片 POD活性隨噴施后時間的推移，呈先升高后降低的趨勢。從噴施后開始，各處理POD活性急劇升高，噴施后14～21 d，不同處理各節(jié)位葉片 POD活性達到最高值，A25處理在噴施后14 d后，相比其他處理坐瓜節(jié)位和下部節(jié)位葉片POD活性達到最高，分別為22.63和23.75 U/(g·FW·min)，分別比對照高95.4%和82.1%，上部節(jié)位葉片POD活性在噴施后21 d時達到最高，為21.46 U/(g·FW·min)，比對照高49.8%，各處理與對照處理相比均呈顯著差異(P<0.05)；噴施21 d后各處理各節(jié)位葉片POD活性逐漸下降，在果實膨大之后，坐瓜節(jié)位及其以下葉片已進入快速衰老階段，產(chǎn)生了較多的過氧化物。圖6

圖6 不同濃度氨基酸硒肥下甜瓜不同節(jié)位葉片POD活性變化Fig.6 Effects of different concentrations of amino acid selenium fertilizer on POD activity in leaves of different nodes of muskmelon

3 討 論

葉片衰老引起光合速率的降低，葉綠素、蛋白的降解等反應(yīng)[23-24]，葉綠素的降解是衰老的原發(fā)過程和重要標志，也是葉片衰老初期最明顯的特征[25]，同時，葉綠素含量和葉片衰老之間存在明顯的負相關(guān)[26]。研究表明，硒對葉綠素的合成起調(diào)節(jié)作用[27]，氨基酸硒可有效延緩葉綠素的降解，提高葉綠素含量[28-29]。研究得出，不同濃度氨基酸硒肥對延緩葉片葉綠素含量的下降均有一定的效果，隨著甜瓜葉片的衰老，不同節(jié)位葉片葉綠素含量不斷降低，特別是在噴施后28～35 d葉綠素含量急劇下降時期，結(jié)果節(jié)位和下部節(jié)位葉片在低濃度A25處理氨基酸硒肥濃度處理下與對照處理相比，明顯延緩葉綠素含量的降低，這與Djanaguiraman等[20]的研究結(jié)論一致。

相關(guān)研究認為，植物衰老的第一步主要是可溶性蛋白的降解，同時也標志著葉片中各類酶活性的降低。葉綠素與可溶性蛋白質(zhì)的含量是衡量葉片衰老與否的重要生理指標[30]。隨著葉片的衰老，MDA含量的上升與體內(nèi)蛋白質(zhì)含量的下降呈負相關(guān)，MDA等氧化物積累越多，對膜的流動性和透性影響越大，葉片組織的抗逆性越弱。研究結(jié)果表明，隨著噴施時間推移，中濃度A20處理和低濃度A25處理氨基酸硒肥效果比較明顯，對減緩衰老葉片中可溶性蛋白含量的降低，降低膜脂過氧化水平，降低衰老進程中葉片MDA含量，相比對照均呈顯著差異，但仍以低濃度2 500倍氨基酸硒肥效果最好，與劉群龍等[16]研究結(jié)果基本一致，然而各處理在噴施28～35 d這段時間可溶性蛋白含量急劇下降。

隨著葉片衰老，葉片中活性氧積累的越多，用于清除活性氧的抗氧化酶活性也不斷降低[31]。Xue等[32]研究認為適宜濃度的硒能夠增強衰老葉片中的抗氧化酶活性，減少活性氧的含量和細胞膜的受損程度。前人研究棗樹葉片衰老時發(fā)現(xiàn)在衰老過程中SOD和POD活性均呈逐漸下降的規(guī)律[33]。劉群龍等[16]認為氨基酸硒具有較強的抗氧化能力，主要體現(xiàn)在二者顯著增強了SOD、CAT的活性。研究中，在噴施氨基酸硒肥的14 d之前，各處理不同節(jié)位葉片SOD 活性一直呈下降趨勢，噴施14 d后，氨基酸硒肥逐漸體現(xiàn)出增強SOD活性的作用，同時POD活性不斷升高，在噴施后14 d活性達到峰值，而后隨著葉片的衰老又開始迅速降低，而葉片衰老中后期，中濃度A20處理和低濃度A25處理氨基酸硒肥分別對下部和結(jié)果節(jié)位葉片效果明顯，發(fā)揮了氨基酸硒肥延緩POD、CAT活性迅速降低的作用，通過緩解抗氧化酶活性的降低來延緩葉片衰老。

4 結(jié) 論

4.1 在不同濃度氨基酸硒肥處理中，高濃度A15處理對坐瓜節(jié)位以下葉片葉綠素含量提高見效快，但中后期開始緩慢下降，而低濃度A25處理相比對照，將各節(jié)位葉片葉綠素含量最大值延后14 d，對延緩葉綠素含量降低的效果最好。

4.2 噴施不同濃度的氨基酸硒肥后，各處理可溶性蛋白質(zhì)含量均呈先升高后降低的趨勢，低濃度A25處理將結(jié)瓜節(jié)位葉片可溶性蛋白質(zhì)含量最高值延后7 d，相比對照處理，各節(jié)位分別比對照處理提高97%、36.5%和10.6%。

4.3 隨噴施后時間的推移，各節(jié)位葉片CAT、 POD酶活性均呈先升高后降低的趨勢，而與SOD酶活性的趨勢是先降低后升高，在噴施21 d后開始起到提高SOD活性的作用，在提高CAT、SOD酶活性上，中濃度A20處理對下部葉片效果最好，而低濃度A25處理對結(jié)瓜節(jié)位的葉片效果最好。

4.4 甜瓜噴施A25處理氨基酸硒肥，能夠有效減緩不同節(jié)位丙二醛含量的增長速率，提高葉片葉綠素含量和可溶性蛋白質(zhì)含量以及CAT、 POD、SOD酶活性，對延緩結(jié)瓜節(jié)位葉片的衰老效果最好，延長葉片的功能期或滯綠期作用明顯。