氨基酸硒葉面肥對甜瓜生長發(fā)育和光合特性的影響

劉志剛，任紅松，胡西單·買買提，阿木提·庫爾班 ，郭紅梅，王瑞華 ，李海峰，胡國智

(1.新疆農業(yè)科學院吐魯番農業(yè)科學研究所,新疆吐魯番 838000 ; 2.新疆農業(yè)科學院哈密瓜研究中心，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】甜瓜(CucumicmeloL)屬葫蘆科(Cucurbitaceae)甜瓜屬一年生蔓性草本植物[1]，是一種色、香、味俱佳的水果[2]。甜瓜生長周期較短，種植效益相對較高，在國內外市場上都有很好的競爭優(yōu)勢，近幾年新疆甜瓜種植面積穩(wěn)中有升[3]。甜瓜在結瓜期由于營養(yǎng)生長與生殖生長不平衡，造成根系淺、病害發(fā)生及水分和養(yǎng)分供應不足等而發(fā)生植株早衰，坐瓜節(jié)位葉片尤其容易發(fā)生，而坐瓜節(jié)位葉片是甜瓜生育后期最重要的功能葉[4]。葉片早衰引起的光合效率降低，植株生長發(fā)育停滯，很大程度上限制了作物產量潛能的發(fā)揮，研究延緩甜瓜開花坐果后葉片衰老的調控措施具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】硒處理可以明顯改善葉片光合能力[5-8]，延緩葉片的衰老[8-11]，增加樹體營養(yǎng)[12]，提高樹體抗性[13-14]，得出硒具有增加創(chuàng)傷組織的再生能力、抗氧化、延緩細胞衰老和提高抗逆性等功能。氨基酸硒肥近幾年在葡萄[15]、榛子[16]、桃[17]、蘋果[18]、梨[19]、草莓[20]、棗[21]等作物的應用效果顯示，對改善葉片質量，延緩葉片衰老，對促進作物生長發(fā)育和光合能力的提高有較好的效果?！颈狙芯壳腥朦c】關于在氨基酸硒葉面肥對甜瓜生長發(fā)育和光合特性等方面的研究鮮見報道。需研究氨基酸硒肥對秋季露地甜瓜主蔓長、莖粗、葉面積等生長發(fā)育和光合特性指標的影響，得出最佳氨基酸硒肥噴施濃度和頻次?！緮M解決的關鍵問題】以秋季露地甜瓜為研究對象，研究氨基酸硒肥對甜瓜生長發(fā)育和光合特性的影響，分析氨基酸硒肥對延緩甜瓜葉片衰老的調節(jié)作用，預防和延緩甜瓜結瓜期植株早衰發(fā)生，培育扎根深、葉片綠、莖蔓粗、節(jié)間短、產量高的瓜秧，為提高秋季露地甜瓜早衰防控能力和產量潛能提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 材 料

田間試驗于2018和2019年6至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。

供試材料為當地露地主栽厚皮甜瓜品種西州密17號，市售，由新疆葡萄瓜果技術開發(fā)服務公司生產；葉面肥為“硒施寶牌”氨基酸硒葉面肥，由中國農業(yè)科學院果樹研究所研發(fā)。

春季第一茬瓜種植前基肥施入2 000 kg/667m2充分腐熟羊糞，復合肥40 kg，秋季第二茬露地甜瓜種植前基肥施入商品有機肥100 kg/667m2，復合肥20 kg/667m2，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 試驗設計

田間試驗采用單因素隨機區(qū)組試驗設計，試驗共設4個處理，每個處理3次重復，每個重復種植30株，并將每個處理分為2個區(qū)即“觀測區(qū)”和“采樣區(qū)”，用于光合特性檢測和生理指標檢測采樣。株行距為0.45 m×2.8 m，雙行“V”字形栽培，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)標記掛牌，每處理從初花期(8月2日)當天開始至成熟期(9月20日)結束，每個生育期早上09:00～10:00噴施清水及不同濃度(1 500倍液、2 000倍液、2 500倍液)的氨基酸硒葉面肥，依次用A15、A20、A25表示，噴施等量清水為對照，用CK表示。氨基酸硒肥和清水在初花期(8月2日)開始噴施，除成熟期外每個生育期噴施一次，共噴施5次。葉面肥噴至全株葉面都有均勻大小液珠但不下滴為止，且噴施各濃度溶液均未對甜瓜雌花授粉產生影響。表1

1.2.2 測定指標

甜瓜植株的主蔓長、莖粗、節(jié)間長和葉面積的測定，測定時間從甜瓜生長的初花期T1(8月 2日)當日第1次噴施開始，依次在盛花期T2(8月9日)、結果期T3(8月17日)、果實膨大期T4(8月26日)、網紋期T5(9月8日)和成熟期T6(9月20日)6個時期各測定1次。主蔓長的測定：使用卷尺測量甜瓜植株第一節(jié)點到生長點的之間高度，即為主蔓長(cm)；莖粗的測定：使用數顯游標卡尺(精度為0.001 cm)測定甜瓜植株主蔓緊挨子葉下部的莖部直徑，即為莖粗(cm)；節(jié)間長：使用卷尺測量甜瓜植株結瓜節(jié)位的長度，即為節(jié)間長(cm)；葉面積：使用卷尺測量甜瓜植株結瓜節(jié)位葉片的長度和寬度，計算葉面積采用葉長×最大葉寬× 0.66[22](cm2)。

葉綠素含量、光合氣體交換參數均于厚皮甜瓜結果期T3(8月17日)、網紋期T5(9月8日)、成熟期T6(9月20日)檢測當天(晴天)09:00～11:00測定葉片各項光合指標。分別取甜瓜植株坐瓜節(jié)位及上下各5節(jié)位的葉片為材料，每個處理測試5片葉，取平均值。光合氣體交換參數的測定采用美國Li-6400便攜式光合系統(tǒng)測定儀(北京康高特科技有限公司生產)，測定厚皮甜瓜植株完全展開葉的凈光合速率(Pn)、胞間CO2濃度(Ci)、氣孔導度(Gs)和蒸騰速率(Tr)。表1

1.3 數據處理

利用Exce12007軟件制作圖表，兩年觀測的數據取平均數，用DPS14.5軟件進行數據單因素方差分析，數據顯著性差異運用Dun-can's新復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。

表1 試驗處理Table 1 Treatments of experiment

2 結果與分析

2.1 不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜主蔓長的影響

研究表明，葉面噴施不同濃度氨基酸硒肥，隨著甜瓜主蔓的生長，主蔓在整個生長過程中呈現(xiàn)“快-特快-快”的“S”曲線變化趨勢。噴施氨基酸硒肥后，初花期(T1)到盛花期(T2)各處理主蔓生長速度與對照處理相比均較慢生長，而從盛花期(T2)開始到果實膨大期(T4)各處理主蔓生長為迅速生長期，結果期(T3)開始隨氨基酸硒肥濃度的增大主蔓生長速度有一定的減緩，主蔓生長速度和長度排序為對照(CK)>A25>A20>A15，處理A25和處理A20與對照處理(CK)呈顯著差異(P>0.05)；主蔓長在果實膨大期(T4)至成熟期(T6)為緩慢生長期，在果實膨大期(T4)到網紋期(T5)，主蔓生長各處理生長速度緩慢，在網紋期(T5)時各處理主蔓長與對照處理相比差異不顯著(P>0.05)，在網紋期(T5)后處理A15和處理A20與對照處理相比生長速度有一定增加，主蔓生長速度和長度排序為A15>A20>對照(CK)>A25，各處理與對照處理(CK)相比呈顯著差異(P>0.05)。圖1

圖1 不同濃度氨基酸硒肥下甜瓜主蔓長變化Fig.1 Effects of different concentrations of amino acid selenium fertilizer on main vine length of Muskmelon

2.2 不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜主蔓莖粗的影響

研究表明，主蔓莖粗在整個生長過程中呈現(xiàn)“快-慢-快”的變化趨勢。各處理莖粗從初花期(T1)到盛花期(T2)莖粗生長為迅速生長期，而從盛花期(T2)開始到果實膨大期(T4)各處理莖粗生長速度有所下降，結果期(T3)到果實膨大期(T4)，隨氨基酸硒肥濃度的增大莖粗生長速度逐漸降低，果實膨大期(T4)時莖粗排序為A20>A15>A25>對照(CK)，只有處理A20與對照處理(CK)呈顯著差異(P>0.05)；莖粗在果實膨大期(T4)至成熟期(T6)為穩(wěn)步增長生長期，在果實膨大期(T4)到網紋期(T5)，莖粗生長速度隨著氨基酸硒肥濃度的降低而逐漸增加，各處理莖粗與對照處理相比差異顯著(P>0.05)，在網紋期(T5)到成熟期(T6)處理A15和處理A25莖粗生長速度迅速增加，成熟期(T6)莖粗排序為A25>A20>A15>對照(CK)，各處理與對照處理(CK)相比呈顯著差異(P>0.05)。圖2

圖2 不同濃度氨基酸硒肥下甜瓜主蔓莖粗變化Fig.2 Effects of different concentrations of amino acid selenium fertilizer on stem diameter of main stem of Mnskmelon

2.3 不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜主蔓節(jié)間長的影響

研究表明，節(jié)間長在整個生長過程中呈現(xiàn)“快-慢-慢”的“S”曲線變化趨勢。各處理節(jié)間長從初花期(T1)到盛花期(T2)為迅速生長期，而從盛花期(T2)開始到果實膨大期(T4)各處理節(jié)間生長速度均有大幅下降，相比對照處理各處理節(jié)間生長速度都變得緩慢，在一定范圍內波動，果實膨大期(T4)時節(jié)間長排序為A20>A15>A25>對照(CK)，處理A20、A15與對照處理(CK)呈顯著差異(P>0.05)；節(jié)間長在果實膨大期(T4)至成熟期(T6)為穩(wěn)定增長生長期，在果實膨大期(T4)到網紋期(T5)，節(jié)間生長速度隨著氨基酸硒肥濃度的增加而逐漸增加，網紋期(T5)除處理A25的其他處理節(jié)間長與對照處理相比差異顯著(P>0.05)，在網紋期(T5)到成熟期(T6)各處理節(jié)間生長速度與對照除相比均有所下降，成熟期(T6)節(jié)間長排序為A15>A20>A25>對照(CK)，除處理A25的其他處理與對照處理(CK)相比呈顯著差異(P>0.05)。圖3

2.4 不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜結果節(jié)位葉片面積的影響

研究表明，噴施不同濃度氨基酸硒肥，甜瓜葉面積生長進程主要分為3個階段：第一階段為初花期(T1)至結果期(T3)甜瓜葉面積迅速生長階段；第二階段為結果期(T3)至網紋期(T5)甜瓜葉面積緩慢生長階段；第三階段為網紋期(T5)至成熟期(T6)甜瓜葉面積穩(wěn)定生長階段。在初花期(T1)至盛花期(T2)的迅速生長階段，各處理與對照處理間差異較?。辉谑⒒ㄆ?T2)至結果期(T3)的迅速生長階段，不同濃度氨基酸硒肥處理的葉片葉面積迅速增大，與對照處理的差異也逐漸拉大；到結果期(T3)至網紋期(T5)的減緩生長階段，各處理葉片葉面積增長相比前期逐漸減緩，葉片葉面積大小變化已基本不大，此階段A15、A20、A25各處理與對照處理葉片葉面積相比差異逐漸顯著；在網紋期(T5)至成熟期(T6)過程中，對照處理與A25處理表現(xiàn)為葉片葉面積穩(wěn)定生長，但A20和A15處理表現(xiàn)為葉片葉面積迅速生長，在成熟期(T6)時葉面積達到最大值，分別為235.84和229.97 cm2，分別比對照處理增加36.27%和32.88%，與對照均呈顯著差異(P>0.05)。圖4

圖4 不同濃度氨基酸硒肥下甜瓜結果節(jié)位葉片面積變化Fig.4 Effects of different concentrations of amino acid selenium fertilizer on leafareaof fruitingnode in Muskmelon

2.5 不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜不同生育期葉片凈光合速率的影響

研究表明，在結果期(T3)、網紋期(T5)、成熟期(T6)3個時期不同節(jié)位葉片的Pn雖然都有逐漸降低的趨勢，相比對照處理，各處理都不同程度的起到延緩Pn下降的作用。其中在結果期(T3)、網紋期(T5)、成熟期(T6)3個時期A25處理，結瓜節(jié)位葉片Pn均最高，分別為23.68、19.22和12.89 μmol/m2·s，比對照處理分別高26.29%、53.51%和301.56%，與對照處理相比差異顯著(P>0.05)；隨著葉片的逐漸衰老和氣溫的逐漸降低，在網紋期(T5)、成熟期(T6)各節(jié)位葉片Pn有所下降，下部葉片相對其他節(jié)位葉片Pn下降較快，對照處理分別下降了50.00%和76.06%，相比對照處理，不同濃度氨基酸硒肥對葉片Pn的下降都有明顯的延緩作用，結瓜節(jié)位葉片A25處理效果較好，上部、下部節(jié)位葉片A20、A25處理效果較好，均與對照處理相比呈顯著差異(P>0.05)。結果期(T3)上、下部節(jié)位葉也保持較高的Pn，但各處理間差異顯著(P>0.05)，結瓜節(jié)位以下葉片隨節(jié)位降低Pn迅速下降，下部老葉生理功能顯著衰退。圖5

圖5 不同濃度氨基酸硒肥下甜瓜不同生育期凈光合速率變化Fig.5 Effect of amino acid selenium on net photosyntheticrate of muskmelon at different growth stages

2.6 不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜結果期葉片蒸騰速率的影響

研究表明，同節(jié)位葉片隨噴施氨基酸硒肥濃度的不斷下降，蒸騰速率(Tr)先升高后降低。其中上部節(jié)位葉片在A25處理時效果較好，各處理蒸騰速率(Tr)均顯著高于對照，結果期(T3)、網紋期(T5)和成熟期(T6)分別為6.42、3.44和3.36 mmol/(m2·s)，分別相當于對照處理的1.57、1.68和1.82倍，差異顯著(P>0.05)；結瓜節(jié)位葉片蒸騰速率(Tr)在結果期(T3)、成熟期(T6)各處理間差異不顯著，網紋期(T5)在A25處理時效果較好，與對照處理呈顯著差異(P>0.05)；下部節(jié)位葉片隨著氨基酸硒肥濃度的降低，蒸騰速率(Tr)先升高后降低，但在結果期(T3)、成熟期(T6)A20處理達到了最高值，分別為5.32和2.42 mmol/(m2·s)，網紋期(T5)A25處理達到最高值，為3.62 mmol/(m2·s)，比對照處理的1.25倍，與對照處理相比差異顯著(P>0.05)。圖6

圖6 不同濃度氨基酸硒肥下甜瓜不同生育期蒸騰速率變化Fig.6 Effect of amino acid selenium on transpirationrate of muskmelon at different growth stages

2.7 不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜結果期葉片氣孔導度的影響

研究表明，結瓜節(jié)位葉片各生育期隨噴施氨基酸硒肥濃度的降低，均表現(xiàn)為氣孔導度先增加后降低的趨勢；上、下部節(jié)位葉片在結果期(T3)氣孔導度隨噴施濃度的降低表現(xiàn)為先減小后增大的趨勢；網紋期(T5)和成熟期(T6)各節(jié)位葉片氣孔導度均在A25處理達到最高值，其中在網紋期(T5)各節(jié)位氣孔導度均在A25處理效果最為顯著，上、中、下節(jié)位葉片氣孔導度分別為0.52、0.45和0.46 mol/(m2·s)，分別是對照處理的1.68、4.09和2.19倍，與對照相比呈顯著差異(P>0.05)。圖7

圖7 不同濃度氨基酸硒肥下甜瓜不同生育期氣孔導度變化Fig.7 Effect of amino acid selenium on stomatal conduction of muskmelon at different growth stages

2.8 不同濃度氨基酸硒肥對甜瓜結果期葉片胞間CO2濃度的影響

研究表明，結果期(T3)各節(jié)位葉片胞間CO2濃度隨噴施氨基酸硒肥濃度的降低，均未表現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律；成熟期(T3)上部、中部葉片胞間CO2濃度隨著噴施氨基酸硒肥濃度的降低表現(xiàn)為逐漸降低的趨勢，均在A15處理時表現(xiàn)為最大值，分別為320.42和319.88 μmol/mol，分別是對照處理的3.99和2.02倍，與對照處理均呈顯著差異(P>0.05)；網紋期(T5)和成熟期(T6)下部節(jié)位葉片胞間CO2濃度隨噴施氨基酸硒肥濃度的降低表現(xiàn)為逐漸增大的趨勢，均在A25處理達到最高值，分別為267.25和351.95 μmol/mol，分別是對照處理的1.12和2.66倍，與對照處理相比呈顯著差異(P>0.05)。圖8

圖8 不同濃度氨基酸硒肥下甜瓜不同生育胞間CO2濃度變化Fig.8 Effect of amino acid selenium on intercellular CO2 concentration of muskmelon at different growth stages

3 討 論

植物莖粗的變化來源于自身生長和體內水勢的變化[23]，葉面積的大小對作物生長、發(fā)育、抗病性、抗逆性及產量等的影響比較大[24]，節(jié)間長是易受到環(huán)境影響的性狀[25]，甜瓜短節(jié)間品種有利于株型緊湊和提高產量品質[26]。然而，甜瓜主蔓長、莖粗、節(jié)間長、葉面積都是衡量生長發(fā)育的重要農藝性狀，受品種類型、水肥管理和環(huán)境條件等因素的影響。研究得出，在相同水肥管理等條件下，相比噴施清水對照處理，其他各處理噴施不同濃度氨基酸硒葉面肥后，在結果期(T3)至膨大期(T4)對主蔓長、莖粗和葉面積的增長速度有一定的抑制作用，隨著果實與種子的發(fā)育，此期硒元素急劇向果肉與種子輸送和累積，這與張楊楊[27]的研究結論一致。

低濃度硒對植物生長有刺激作用[28]，不同作物耐受硒的程度不同，促進生長的最佳硒濃度及產生毒害的濃度不同。大豆株高在1次、2次噴施條件下，不同濃度處理均比對照增加，但在3次噴施條件下，株高下降，莖粗略有增加，且濃度越高株高越矮[29]，噴施600倍氨基酸硒葉面肥富硒梨葉面積顯著高于對照處理[30]。研究得出，在甜瓜初花期噴施2 000～2 500倍處理濃度的氨基酸硒肥對甜瓜的生長發(fā)育較為適宜，對甜瓜莖粗、葉面積的增長都有較好的促進作用，節(jié)間長和主蔓長的增長保持在一定范圍，而1 500倍的氨基酸硒肥有利于促進主蔓長和節(jié)間長的增加，這與張楊楊等[31]在厚皮甜瓜上的研究結論基本一致，只是噴施時間和噴施次數不同。

不同施硒方式和施硒濃度對銀杏葉的凈光合速率均高于對照，而超過此噴硒量，凈光合速率迅速下降[32]。李亞敏等[33]研究得出施硒增強了獼猴桃植株葉凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度。研究得出，通過葉面噴施氨基酸硒肥，在2 000～2 500倍濃度范圍內，可增大葉片的氣孔導度，從而提高植株的凈光合速率，最終達到提高葉片光合速率，有效的促進植株整體的生長發(fā)育和物質代謝。這與張欣等[34]在葡萄上的研究結果一致。

4 結 論

4.1各處理在初花期(T1)至盛花期(T2)主蔓莖粗和節(jié)間長增長速度最快，盛花期(T2)至結果期(T3)主蔓長和葉面積增長速度最快，A20和A25處理網紋期(T5)至成熟期(T6)主蔓莖粗和葉面積顯著高于對照處理。

4.2甜瓜葉片凈光合速率和氣孔導度隨著生育期的延長呈逐漸減小的趨勢，果實膨大期A25處理提高氣孔導度的效果最好，下部節(jié)位葉片凈光合速率和氣孔導度比中、上部節(jié)位下降較快，同一節(jié)位葉片隨著噴施氨基酸硒肥濃度的降低凈光合速率增加，其中中、上部節(jié)位A25處理效果較好，下部節(jié)位A20、A25處理效果較好。

4.3隨著生育期的延長各節(jié)位葉片蒸騰速率(Tr)總體呈先減小后增大的趨勢，上部節(jié)位葉片的蒸騰速率(Tr)A25處理達到了最高值，果實膨大期各節(jié)位葉片蒸騰速率(Tr)在A25處理均達到了最高值，與對照處理相比呈顯著差異(P>0.05)。

4.4隨著生育期的延長和氣溫的降低，甜瓜各節(jié)位葉片胞間CO2濃度呈逐漸增加的趨勢，果實膨大期各節(jié)位葉片胞間CO2濃度增大效果以A25處理效果較好，但是成熟期各處理葉片胞間CO2濃度增大效果與對照處理相比均呈極顯著差異(P>0.05)。