葉面噴施ALA對切花月季“卡羅拉”周年生產(chǎn)及冬季耐低溫脅迫的影響

馮 博，寇亞平，賈瑞冬，趙 鑫，朱應雄，趙和文，葛 紅，楊樹華*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部花卉生物學與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室(北方)，北京 100081；2.北京農(nóng)學院園林學院，北京 100096；3.云南鑫海匯花業(yè)公司，云南通海 652702)

月季()為薔薇科薔薇屬四季開花的多年生灌木，其花型豐富，花色艷麗，被譽為中國十大傳統(tǒng)名花中的“花中皇后”。 因其具有抗逆性強、容易管理等優(yōu)良特性，所以在園林綠化中也是不可多得的好素材，在世界花卉產(chǎn)業(yè)中占據(jù)極其重要的地位。目前切花月季正逐步建立規(guī)范化生產(chǎn)模式和商品化銷售體系，以滿足日益增長的鮮切花市場需求。但目前國內(nèi)切花月季產(chǎn)量和品質(zhì)仍有巨大的提升空間，尤其是在冬季低溫條件下，其產(chǎn)量和品質(zhì)較其他季節(jié)下降更為顯著。為此，提出有效提高切花產(chǎn)量和品質(zhì)的方法對于花卉企業(yè)生產(chǎn)和市場競爭力意義重大。

5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid，簡稱ALA)，是一種植物體內(nèi)廣泛存在的非蛋白質(zhì)類氨基酸，是參與植物葉綠素合成十分重要的物質(zhì)，具有緩解逆境脅迫的重要作用。ALA在低濃度時能夠調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育，促進光合作用，提高抗逆性如抗冷性和耐鹽性；高濃度條件下可以作為除草劑或殺蟲劑，因此ALA被認為是一種新型內(nèi)源生長調(diào)節(jié)物質(zhì)。

研究表明，低溫或干旱等逆境脅迫下，外源噴施ALA能通過調(diào)控不同作物的生理生化特性來提高作物的耐寒性或者耐旱性，從而保證作物在低溫或干旱的環(huán)境下能正常生長和發(fā)育。因此ALA在園藝生產(chǎn)上具有廣闊的應用前景。研究表明，100～300 mg/L ALA處理能顯著減輕1.5% NaCl處理對棉花的鹽害，與對照相比減輕了70%～80%；將水稻幼苗根系浸泡在l mg/L ALA溶液中24 h，幼苗存活率比對照提高了30%，干物質(zhì)量比對照提高了72%；30～100 mg/L ALA溶液處理可促進小型四季蘿卜地上部和地下部的生長，而處理后使植株鮮重增加20%～35%。目前在黃瓜、生菜、小麥、小白菜、馬鈴薯、綠豆、番茄、玉米等植物中都有相關報道。

目前ALA在作物、蔬菜增產(chǎn)和抗逆性方面研究較多，而應用于花卉生產(chǎn)方面研究較少。因此，筆者以聯(lián)棟大棚生產(chǎn)的切花月季“卡羅拉”為研究對象，在不同季節(jié)進行ALA溶液葉面噴施處理，研究ALA對切花月季“卡羅拉”周年生產(chǎn)及冬季耐低溫脅迫的影響，為ALA在切花月季生產(chǎn)中的應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

試驗于2019—2021年在云南省通?？h鑫海匯花業(yè)公司基地連棟溫室大棚進行，供試材料為切花月季“卡羅拉”(Rosa hybrida ‘Carola’)。試驗材料于2019年1月種植，采用高畦雙行栽種方式和單因子隨機區(qū)組設計方案，在大棚種植墑中劃分20個小區(qū)，對照組和處理組各10個小區(qū)，每小區(qū)10株苗。待植株長至45～60 cm，莖粗達0.3～0.5 mm，葉片成熟且枝干半木質(zhì)化時進行壓枝處理，壓枝時間一般于晴天14：00—17：00進行，壓枝部位選在離土表高度4 cm處，以促使地上部2～3個芽眼的萌發(fā)，一般母株壓3～5條壯枝，其余弱枝剪掉。當新枝長至5～10 cm時開始第一次試驗處理，對照組葉面噴施等量清水，處理組葉面噴施100 mg/L ALA溶液，于傍晚對花枝和營養(yǎng)枝同時進行葉面噴施，以全株濕潤，但不滴液為宜。25 d后再進行第二次噴施處理。在葉片噴施后根據(jù)不同季節(jié)(茬口)情況，60～90 d對符合切花要求的花枝進行采集，測定其品質(zhì)和產(chǎn)量，全年累計開展4次切花采收，具體試驗處理和花枝采收時間見表1。其中，在冬季茬口花枝采收的第1天，即2021年3月4日采集花枝上部的完全展開葉進行葉綠素、可溶性糖和氨基酸含量等生理指標測定，同時采集根際土壤進行有機質(zhì)、堿解氮、有效磷以及速效鉀含量等土壤理化性質(zhì)測定。

表1 切花月季葉面噴施試驗處理

花枝產(chǎn)量和品質(zhì)。切花品質(zhì)采用花枝長度、花枝粗度、花枝重量、花瓣數(shù)、花蕾大小和切花等級等指標來衡量。切花產(chǎn)量按10個小區(qū)合計的花枝總數(shù)統(tǒng)計產(chǎn)量。隨機挑選3個小區(qū)作為一個重復，每個重復均測定3次，各項指標均經(jīng)過實地測量獲得。按計劃采收時間分別進行采收，于08:00—09:00采集花枝，采收后立即測定花枝品質(zhì)。花枝長度用卷尺(精確度:±0.1 cm)測定花枝底部到花蕾頂端的長度；花枝粗度用游標卡尺(精確度:±0.2 cm)測定枝長1/2處花枝粗度；花枝重量為天平稱量的單支花枝重量；花瓣數(shù)為記錄切花的正?；ò陻?shù)，雄蕊瓣化花瓣不記；花蕾大小通過游標卡尺(精確度:±0.2 cm)測定花托到花蕾頂部的高度及花蕾最寬處直徑，以花蕾高和花蕾直徑的平均值定義花蕾大小。

切花等級鑒定：根據(jù)昆明花卉國際拍賣市場制定的標準進行鑒定，分為A級品、B級品、C級品和D級品，花枝等級優(yōu)劣是A>B>C>D。

葉片葉綠素、可溶性糖與氨基酸含量。冬季噴施ALA后，在采收花枝的第1天(2021年3月4日)分別取試驗組和對照組“卡羅拉”的葉片。各小區(qū)進行混合取樣，分別取ALA處理組和對照組中花枝中部相同葉位的復葉，錫箔紙包好，立即放入液氮保存待測。

用混合提取液(丙酮∶無水乙醇∶蒸餾水=4.5∶4.5∶1)浸提法測定其葉綠素含量，根據(jù)改良的Arnon法計算葉綠素濃度和含量；用蒽酮比色法測定可溶性糖含量，各項指標均重復測定3次。

葉片中氨基酸含量的測定采用鹽酸水解法和氨基酸自動分析儀檢測“卡羅拉”葉片的脯氨酸、精氨酸及氨基酸總含量，各項指標均重復測定3次。將液氮保存的葉片研磨成粉末，取500 mg干粉加入鹽酸水解，并經(jīng)過脫鹽過程，獲得氨基酸混合液，將混合液稀釋至刻度，吸取10 μL稀釋后的產(chǎn)物于5 mm×50 mm小試管中，真空抽干，加入20 μL衍生緩沖液，振蕩30 s，加入衍生劑，振蕩30 s，在60 ℃烘箱中烘干30 min，冷卻后加入130 mL平衡緩沖液，振蕩30 s，然后用氨基酸自動分析儀對“卡羅拉”葉片中氨基酸含量進行檢測。

根際土壤理化性質(zhì)。在冬季施噴ALA后，于2021年3月4日分別取試驗組和對照組“卡羅拉”根際土樣進行各成分檢測，測定土壤有機質(zhì)含量、堿解氮、有效磷以及速效鉀含量。對于根際土壤pH的測定采用森林土壤pH的測定方法(LY/T 1239—1999)；通過電導法測定土壤電導率；對于土壤有機質(zhì)含量的測定選用土壤有機質(zhì)測定法(NY/T 85—1988)；堿解氮按照LY/T 1229—1999森林土壤水解性氮的標準進行測定；有效磷的測定采用酸性石灰性土壤有效磷測定法(NY/T 148—1990)；速效鉀含量通過原子吸收光譜儀測定，其前處理參照土壤速效鉀測定法(NY/T 889—2004)進行。

數(shù)據(jù)均取3次重復的平均值，采用Microsoft Excel 2003進行統(tǒng)計，通過SPSS 18.0進行方差分析，并運用Duncan’ s 檢驗法對數(shù)據(jù)的顯著性差異(<0.05)進行分析，圖形制作軟件采用GraphPad Prism9(https://www.graphpad-prism.cn)。

2 結(jié)果與分析

根據(jù)不同季節(jié)10個小區(qū)的花枝總數(shù)來統(tǒng)計花枝產(chǎn)量，ALA對“卡羅拉”花枝產(chǎn)量的影響見圖1。由圖1可知，從全年平均來看，ALA處理后花枝產(chǎn)量較對照顯著提高(<0.05)，4個季節(jié)平均增產(chǎn)了14.8%。對于不同季節(jié)，對照和ALA處理后夏季的花枝產(chǎn)量均最高，春季和秋季次之，冬季產(chǎn)量最低。ALA處理后春季、夏季、秋季和冬季的花枝產(chǎn)量與對照相比均有明顯提高，產(chǎn)量表現(xiàn)為夏季>秋季>春季>冬季；而增產(chǎn)率則是春季最高，為23.1%，秋、冬季次之，夏季增產(chǎn)最少，為12.2%。

ALA對“卡羅拉”花枝品質(zhì)的影響見表2。由表2可知，從全年平均來看，ALA處理后各項花枝品質(zhì)與對照并無顯著變化。對于不同季節(jié)而言，無論對照或ALA處理，枝長在冬季最小且顯著低于其他3個季節(jié)；枝粗在秋、冬季顯著低于春、夏季；ALA處理后，花枝重量在秋季最小，花瓣數(shù)在夏季最低，二者均顯著低于春季各項指標；花蕾大小在各季節(jié)均差異顯著，表現(xiàn)為冬季>夏季>秋季>春季。與對照相比，ALA噴施處理“卡羅拉”各花枝品質(zhì)指標在春季和秋季基本無明顯變化，只是花蕾大小在春季顯著減小(<0.05)；但所有指標在夏季和冬季較對照均發(fā)生顯著變化。其中，ALA處理后，枝長在夏季和冬季分別增長了8.4%和9.8%；枝粗和枝重的增長率分別在夏季和冬季達到最高，為8.1%和25.3%；花瓣數(shù)和花蕾大小均在冬季顯著增加，分別增長了9.2%和7.1%，而在夏季花瓣數(shù)顯著減少(<0.05)；花蕾大小顯著減少(<005)。

注：*表示ALA與對照差異顯著(P<0.05)Note：* indicated significant difference between ALA and control at 0.05 level圖1 ALA處理對切花月季“卡羅拉”花枝產(chǎn)量的影響Fig 1 Effect of ALA on cut flowering production of R.hybrida ‘Carola’

ALA對“卡羅拉”切花等級的影響見表3。由表3可知，從全年平均來看，ALA處理后切花等級較對照并無顯著變化。對于不同季節(jié)，無論對照或ALA處理，A級花率在秋季最高，在夏季和春季較低，冬季最低；C、D級花率在夏季和冬季最高，明顯高于春秋兩季。與對照相比，ALA噴施處理，不同程度地提高了A級花率，冬季增長率最高，為127.0%，秋季和夏季次之，春季增長率最低，為5.5%；B級花率在春季出現(xiàn)明顯下降，降低了37.6%，而在冬季提高最多，增長了59.7%；C級花率在冬季、夏季變化較小，但在春季明顯增加，在秋季明顯下降；D級花率在夏季、冬季出現(xiàn)明顯下降，冬季降低了73.1%，而夏季降低了84.5%。

表2 葉面噴施ALA對全年切花月季“卡羅拉”花枝形態(tài)指標的影響

表3 葉面噴施ALA對全年切花月季“卡羅拉”切花等級的影響

ALA處理對冬季生長的“卡羅拉”部分生理生化指標的影響見表4。由表4可知，葉綠素a含量較葉綠素b含量更高，為葉綠素b含量的4～5倍。噴施ALA后“卡羅拉”花枝葉片中的葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量均顯著高于對照(<0.05)，其中葉綠素a和b分別提高了39.1%和 63.6%，但Chl a/b在ALA處理后低于對照。對于花枝葉片中可溶性糖含量測定后發(fā)現(xiàn)，ALA處理較對照顯著上升，提高了68.3%，脯氨酸含量較對照顯著上升，精氨酸含量較對照顯著提高了近2倍，氨基酸總量較對照顯著提高了約33.3%。

表4 ALA對冬季生長的“卡羅拉”部分生理生化指標的影響

由圖2可知，噴施ALA對根際土壤有機質(zhì)含量并無顯著影響。對于根際土壤中堿解氮、有效磷以及速效鉀的含量測定結(jié)果表明，土壤中速效鉀含量最高，有效磷含量次之，堿解氮含量最低。ALA處理后三者含量均呈下降趨勢，與對照組相比，土壤中有效磷和速效鉀含量在ALA處理后顯著和極顯著下降，其中速效鉀含量下降較有效磷含量下降更為顯著，但土壤中堿解氮含量在ALA處理后并未出現(xiàn)顯著變化。

注：*表示ALA與對照差異顯著(P<0.05);**表示ALA與對照差異極顯著(P<0.01)Note：* indicated significant difference between ALA and control at 0.05 level;** indicated extremely significant difference between ALA and control at 0.01 level圖2 ALA處理對切花月季“卡羅拉”根際土壤參數(shù)的影響Fig.2 Effect of ALA on rhizosphere soil parameters of R.hybrida ‘Carola’

3 討論

季節(jié)變化對切花月季的產(chǎn)量和品質(zhì)有明顯影響，其中溫度對月季枝條生長發(fā)育的影響最為明顯。一般而言，春、秋季氣溫適宜，月季的花枝品質(zhì)較高；在夏季高溫強光條件下，月季的花芽發(fā)育時間縮短，可形成較高產(chǎn)量，但同時高溫強光照也易造成月季花枝品質(zhì)下降；隨著冬季氣溫的降低，花枝發(fā)育速度減慢，切花產(chǎn)量下降，會出現(xiàn)花蕾變黑、花瓣萎縮等現(xiàn)象，影響切花品質(zhì)。該研究結(jié)果進一步證實，季節(jié)變化明顯影響切花月季“卡羅拉”的花枝品質(zhì)及產(chǎn)量，在氣溫適宜的春秋兩季，“卡羅拉”花枝品質(zhì)最好，產(chǎn)量適中；對于夏季高溫和冬季低溫環(huán)境，枝粗和枝重顯著高于冬季，但花蕾及花瓣數(shù)明顯比冬季少。各季節(jié)中，花枝產(chǎn)量夏季最高，春秋季次之，冬季最低；花枝品質(zhì)春季最好，冬季最差。

從全年總效果看，與對照相比，ALA噴施處理對“卡羅拉”花枝品質(zhì)未產(chǎn)生顯著影響，在春季和秋季進行ALA噴施也無明顯效果；但在夏季、冬季兩季噴施ALA能顯著提高“卡羅拉”的花枝品質(zhì)，在夏、冬兩季枝長、枝粗及枝重各項指標均顯著提高(<0.05)，花瓣數(shù)和花蕾大小在冬季也顯著提高，在夏季則顯著降低。尤其是在冬季，各項花枝品質(zhì)的增長率均最高；同時在夏季和冬季噴施ALA顯著改善了“卡羅拉”的花枝等級，顯著提高了冬季的A、B級花率。推測是由于夏季溫度較高，“卡羅拉”植株以營養(yǎng)生長為主，花枝的直徑(粗度)和重量明顯增加，相應的花瓣數(shù)減少，花蕾變??；而冬季氣溫較低，“卡羅拉”以生殖生長為主，花枝的直徑(粗度)和重量均相對減少，相應的花瓣數(shù)增加，花蕾變大，而ALA噴施使這一效應更明顯。該研究結(jié)果表明，葉面噴施ALA可在全年各季節(jié)顯著提高“卡羅拉”花枝產(chǎn)量，且在夏季達到最高，冬季最低；但增產(chǎn)率為春季最高，秋冬季次之，夏季增產(chǎn)最少。

從上述結(jié)果可以看出，在夏冬兩季的溫度脅迫下，葉面噴施ALA能夠有效增加“卡羅拉”生物量的積累，顯著提高枝長、枝粗、枝重等指標；并明顯改善花枝等級，尤其是對冬季生長的“卡羅拉”花枝切花等級的影響極為顯著。其中，對照的A級和B級花率為32.2%，但ALA處理后的A級和B級花率達58%，幾乎增加了1倍。因此，葉面噴施ALA對于冬季切花品質(zhì)的影響最為顯著。進一步開展了冬季花枝葉片和根際土壤生理指標的測定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，冬季噴施ALA顯著提高了葉片葉綠素a和葉綠素b的含量，總可溶性糖含量也顯著上升，推測ALA噴施可能促進了葉綠素的合成，并提高了植物的光合作用能力，為冬季花枝生長發(fā)育積累更多的碳水化合物。此外，葉綠素a/b下降，說明葉綠素b含量大于葉綠素a，這可能是由于ALA影響了葉綠素合成途徑中某些關鍵酶活性。

可溶性糖和脯氨酸等物質(zhì)還可以作為植物抵御逆境脅迫的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。該試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在冬季葉面噴施ALA顯著提高了切花月季“卡羅拉”花枝葉片中可溶性糖和脯氨酸含量，表明ALA處理促進了植株體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的累積，提高了植物耐受低溫脅迫的能力。此外，研究發(fā)現(xiàn)精氨酸可與硝酸鹽結(jié)合，從而減輕低溫脅迫對植物細胞膜的損傷，該試驗采用ALA處理顯著增加了冬季“卡羅拉”花枝葉片中精氨酸含量，這將有利于其在冬季低溫脅迫下維持細胞膜的完整性。最后，對植株冬季根際土壤理化性質(zhì)的測定發(fā)現(xiàn)，冬季ALA處理后根際土壤中堿解氮、有效磷以及速效鉀含量均顯著下降，推測可能是噴施ALA增強了植株對土壤中堿解氮、有效磷以及速效鉀的有效吸收，以維持月季“卡羅拉”在冬季低溫脅迫環(huán)境下的正常生長發(fā)育，并促進可溶性糖和氨基酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的合成，從而提高植物對低溫的耐受性。

綜上所述，葉面噴施ALA可以明顯提高全年各季節(jié)的切花月季“卡羅拉”花枝產(chǎn)量，并能顯著提升夏季和冬季“卡羅拉”的花枝品質(zhì)，特別是冬季花枝等級改善效果最好。這主要是由于ALA促進了植株葉片的葉綠素合成，提高了植物的光合作用能力，產(chǎn)生了更多的可溶性糖等碳水化合物；與此同時，ALA還可能增強了植株根系對于氮、磷、鉀的吸收能力，并通過這些初生代謝產(chǎn)物和礦質(zhì)營養(yǎng)元素，進一步合成了脯氨酸、精氨酸等響應低溫脅迫的次生代謝產(chǎn)物，從而提高了切花月季“卡羅拉”的冬季耐低溫能力。該研究為推廣ALA葉面噴施技術提高切花月季生產(chǎn)水平提供了良好的試驗依據(jù)，但ALA處理如何提高其耐低溫脅迫的相關機理研究仍有待深入。