缺钙和缺镁对脐橙幼苗生长及矿质养分吸收分配的影响_张圆圆.pdf

张圆圆，马金龙，管冠，等 缺钙和缺镁对脐橙幼苗生长及矿质养分吸收分配的影响 J 江苏农业科学，2023，51(4):171 179doi:10 15889/j issn1002 1302 2023 04025缺钙和缺镁对脐橙幼苗生长及矿质养分吸收分配的影响缺钙和缺镁对脐橙幼苗生长及矿质养分吸收分配的影响张圆圆1，马金龙1，管冠1，2，姚锋先1，2，周高峰1，2，刘桂东1，2(1 赣南师范大学生命科学学院，江西赣州 341000;2 国家脐橙工程技术研究中心，江西赣州 341000)摘要:为研究缺钙和缺镁对脐橙幼苗生长、叶片相对叶绿素含量(SPAD 值)及矿质养分吸收的影响，采用砂培的方式以一年生的枳砧纽荷尔脐橙幼苗为试材，完全营养液处理为对照，设置缺钙和缺镁处理，测定不同处理的相关指标。结果表明，缺钙和缺镁处理植株生长均受到影响，且缺钙处理受影响程度大于缺镁处理。老叶 SPAD 值随胁迫时间的延长呈下降趋势，新叶 SPAD 值虽呈上升趋势，但均低于对照。对大量元素含量的影响，缺钙时除了老叶、接穗茎和根，其余器官的钙含量都显著降低;各器官氮含量也降低，磷含量除接穗茎和砧木茎外，其余器官显著增加，各器官氮含量降低，钾含量变化不一;缺镁时各器官镁含量降低，钾含量除了砧木茎和根，其余器官均显著降低，而茎和根中钙含量增加;对氮含量和磷含量影响较小。对微量元素含量的影响，缺钙对铜、锌、锰和钼含量影响较大，缺镁对硼和铁含量影响较大。缺钙和缺镁处理单株氮、磷、钾、钙、镁积累量降低，且元素在各器官的分配也受到了影响。缺钙使根钙、镁、氮、钾积累量显著减少;缺镁使根镁、氮、磷、钾积累量减少。缺钙处理微量元素单株积累量均降低，缺镁处理单株铁积累量增加，硼、铜、锌、钼单株积累量降低;缺钙时铜、锌、钼在根系积累量减少;缺镁时锰、铁在根系中积累量增加，锌、钼在根系中积累量减少。关键词:钙;镁;脐橙;矿质养分中图分类号:S666 401;S666 406文献标志码:A文章编号:1002 1302(2023)04 0171 09收稿日期:2022 03 07基金项目:国家自然科学基金(编号:32160746);江西省自然科学基金(编号:20212ACB205008)。作者简介:张圆圆(1996)，女，河南洛阳人，硕士研究生，研究方向为柑橘养分管理。E mail:1925304152 qq com。通信作者:刘桂东，博士，副教授，主要从事柑橘养分管理研究。E mail:liuguidong gnnu edu cn。钙作为植物最重要的矿质元素之一，是调节植物体内代谢系统的重要因子及体内激素和环境信号传导的第二信使，在植物生长发育和应对环境胁迫中处于中心调控地位1 2。钙又是细胞壁的重要成分，可以稳定生物膜、调节养分离子的平衡以及促进细胞伸长。镁是构成植物体内多种重要成分的组成元素，它不仅是植物体内叶绿素的中心原子，还是树体内重要的酶活化剂，并对核糖体的稳定与磷脂的形成都起着重要的作用3。土壤中的镁主要以无机离子形式存在，我国南方地区土壤中含镁矿物易风化淋失，造成土壤镁的供应能力降低。柑橘类果树对镁的需求远较其他果树大，而不同种类和品种对镁的需求量和缺镁敏感性不同4;在脐橙类品种中，又以纽荷尔对镁最为敏感5。我国柑橘园施肥存在盲目性，生产上很少施用有机肥料，偏施氮磷钾复合肥，且施用过量、不足现象并存6，造成柑橘园养分差异大、果实产量低和品质差等问题7。同时，随着 N、P、K 化肥的施用，作物产量不断提高，从土壤中带走的钙和镁数量不断增加，又因土壤钙素和镁素得不到有效补充，植物缺钙、缺镁现象在各地陆续出现。福建省漳州市平和县是我国蜜柚的主产区，该地区果园土壤交换性钙缺乏的样品占 65 29%;土壤交换性镁缺乏的样品占 77.1%8。奉节脐橙产区有效磷、有效钾含量较为丰富，而交换性镁极度缺乏，其含量 100%处于缺乏范围9。白由路等研究表明我国有 54%的土壤需要不同程度的补充镁素肥料10。鲁剑巍等对湖北 143 个柑橘园土壤进行分析发现，土壤交换性钙和镁缺乏分别占比 39 1%和 37 1%11。姚丽贤等分析广东省 70 个柑橘园土壤发现，土壤交换性钙含量为中等水平，交换性镁含量缺乏12。范玉兰等分析江西省赣南地区 18 个县(市)1 405 份脐橙园土壤发现，土壤交换性钙缺乏的柑橘园占 90 9%，土壤交换性镁缺乏的柑橘园高达 97 2%13。植物对钙、镁的吸收利用与其在土壤中的交换性含量有很大关系14。大量研究表明，外界环境镁含量低时，植株对镁的吸收和积累也会减少15，同171江苏农业科学2023 年第 51 卷第 4 期时还会影响其他元素的吸收和在各器官的积累16。植株对钙的吸收在一定范围内也随着外界钙浓度的增加呈增加趋势，同时也会影响其他元素的吸收17，因此要注重钙镁肥的施用，同时还要注意元素之间的平衡。为了探究缺钙和缺镁对脐橙生长和矿质元素吸收及分布的影响，本试验以一年生的枳砧纽荷尔脐橙幼苗为试材，采用石英砂培的方法，探讨缺钙和缺镁对纽荷尔脐橙幼苗植株生长、矿质元素吸收和分布的影响，旨在为纽荷尔脐橙的平衡施肥矫治技术和优质高产提供理论依据。1材料与方法1 1试验材料试验 地 点 为 赣 南 师 范 大 学 盆 栽 场，以 枳 Poncirus trifoliata(L)Raf 砧纽荷尔脐橙(Citrussinensis OsbeckNewhall)幼苗(2020 年 7 月嫁接)为试验材料，选取砧木粗度(直径 6 8 mm)及高度(14 16 cm)相对一致且生长良好的嫁接苗，洗净附土，重剪地上部和根部，地上部只留一个梢，根部稍作修剪后于 2021 年 4 月 19 日移栽至盛有 7.5 L左右的石英砂的不透光塑料盆中，用黑色板子在盆上遮挡，防止太阳直射，在大棚中避雨栽培。1 2试验设计移栽后仅供应蒸馏水进行炼苗，3 d 后开始进行缺素处理。试验设置 3 个处理:对照(CK)、缺钙(Ca)、缺镁(Mg)，每个处理 4 个重复，每个重复 2 株。对照和缺素的营养液参考 Hoagland 等确定的配方18，用 1/4 浓度的大量元素和 1/2 浓度的微量元素培养 3 周后，用 1/2 浓度的大量元素和全浓度微量元素营养液培养。1 3测量指标与方法培养过程中，用便携式叶绿素测定仪(SPAD 502Plus，日本)1 周测量 1 次叶片(分为老叶和新叶)相对叶绿素含量。每处理测量 8 株，每株随机测量老叶、新叶各 2 张，每张测 4 个点，最后取平均值。培养 12 周后收样，测量株高(植株平放后，用卷尺测量植株最顶端到砧木茎底端的距离)和砧木茎粗(距根 1 cm 处)以后，将植株分为老叶(移栽时保留的叶片)、新叶(移栽后抽出的叶)、新梢、接穗茎、砧木茎和根 6 个部分，用超纯水洗净擦干后称取鲜质量，放入信封中置于105 烘箱中杀青15 min，75 烘干至恒质量，称取干质量。将烘干后的样品磨碎成粉，贮藏于密封袋备用。每份粉碎干样称取 0 30 g 左右，先在电炉上碳化直至无黑烟，随后放入马弗炉中 500 灰化 6 h，用 10 mL 5%HNO3溶解，用电感耦合等离子体质谱仪(ICP MS，Agilent 7900，美国)测定 P、K、Ca、Mg、B、Mn、Fe、Cu、Zn、Mo 等元素的含量。采用 H2SO4 H2O2消煮，全自动智能化学分析仪(Smartchem200，法国)测定全氮含量。1 4数据处理与分析采用 Excel 2019 软件对数据进行处理和绘图，采用 SPSS 21 统计分析软件对数据进行差异显著性检验(最小显著差异法)和相关性分析(皮尔逊相关系数法)，用 Origin 2019 将脐橙幼苗离子组元素含量绘制热图。2结果与分析2 1缺钙和缺镁对植株生长发育及干物质分配的影响2 1 1缺钙和缺镁对植株生长发育的影响由表1 可知，不同处理幼苗生长情况有所差异，与对照相比，缺钙使幼苗株高降低 12 5%，叶片数量降低14.7%;缺镁使幼苗株高降低 6 0%，叶片数量降低17 6%。而幼苗砧木茎粗、新梢数及抽梢次数在本试验结束时无显著差异。缺钙处理的老叶、新叶、新梢、砧木茎和根的干物质质量较对照显著降低(表 2)，降 幅 分 别 为 21 4%、35 6%、38 3%、24.8%、23 1%，其中新叶和新梢降幅最大，可见缺钙抑制了幼苗新稍抽出及新叶萌发;还造成植株总生物量较 CK 减少 26 7%，根冠比较 CK 增加 7 9%。缺镁处理的新叶和新梢干物质质量各降低 28 4%和36.9%;总生物量减少157%，根冠比增加159%。表 1缺钙和缺镁对纽荷尔脐橙株高、砧木茎粗、叶片数、新梢数和抽梢次数的影响处理株高(cm)砧木茎粗(mm)叶片数(张)新梢数(个)抽梢次数(次)CK401 130a957 059a68 5a9 1a2a Ca351 095c883 052a58 7b8 1a2a Mg377 083b945 016a56 4b9 2a2a注:数据为“平均值 标准差”;同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著(P 005)。下同。2 1 2缺钙和缺镁对植株干物质分配的影响由图 1 所示，与对照相比，缺钙处理增加了茎的干物质占比，增加了 3 百分点，新叶干物质占比降低了 4 百分点;缺镁处理根和茎干物质量占比增加，各增加271江苏农业科学2023 年第 51 卷第 4 期表 2缺钙和缺镁对纽荷尔脐橙各器官干物质量的影响处理叶干质量(g/株)茎干质量(g/株)老叶新叶新梢接穗茎砧木茎根干质量(g/株)总生物量(g/株)根冠比CK140 0 11a6 8610 43a206 0 18a163 014a202 017a878 062a2 274 119a063 002b Ca110 0 13b4 42 0 31b1 27 010b160 020a152 005b6 75 021b1 666 019c068 003a Mg132 0 14a4 91 0 54b1 30 015b173 015a185 013a767 049a1 917 094b073 003a了 3 百分点，新叶、新梢干物质量占比分别降低了5、2 百分点。由此可知，缺钙、缺镁处理对幼苗各器官干物质量分配均会产生影响，其中对新叶影响较大，是抑制植物生长的主要原因。2 2缺钙和缺镁对叶片相对叶绿素含量的影响不同处理老叶相对叶绿素含量随处理时间延长而降低，缺钙、缺镁老叶相对叶绿素含量从试验开始到结束分别下降了 6 8%和 10 3%(图 2)，缺镁处理下降最为严重。同时，缺镁处理在试验结束时，部分老叶呈倒“V”形黄化。不同处理新叶相对叶绿素含量随处理时间的延长呈上升趋势，缺镁新叶相对叶绿素含量一直高于缺钙处理(图 2)，推测缺镁处理中老叶的镁转移到新叶中，以供新叶生长所需，但两者相对叶绿素含量在各个生长时期均低于对照处理。综上，缺钙、缺镁均会对幼苗老叶和新叶相对叶绿素含量产生一定影响，对老叶的影响程度为缺镁 缺钙，对新叶的影响程度为缺钙 缺镁。2 3缺钙和缺镁对矿质元素含量的影响2 3 1缺钙和缺镁对各器官大量元素含量的影响缺钙处理与对照相比，新叶、新梢、接穗茎和砧木茎钙含量有显著变化(表 3)，新叶、新梢和砧木茎钙含量分别降低 26 8%、26 7%和 31 2%;而接穗茎钙含量增加 16 5%;对老叶和根钙含量没有造成显著影响。缺镁使各器官镁含量显著降低，老叶、新叶、新梢、接穗茎、砧木茎和根分别降低 54 6%、61.4%、70 3%、50 5%、60 6%和 67 4%。与对照相比，缺钙对各器官氮、磷、钾、镁含量有一定的影响(表 3)，其中各器官氮含量呈降低趋势，老叶、新叶、新梢、接穗茎、砧木茎和根降幅分别为 19 0%、13 6%、18 3%、6 1%、19 2%、29 4%，其中以根氮含量降低的最多。缺钙使磷含量在老叶、新 叶、新 梢 和 根 中 显 著 增 加，分 别 增 加 了27.7%、19 7%、14 9%、35 5%，砧 木 茎 降 低14.9%，可见缺