磷营养对克新1号和夏波蒂品种马铃薯的抗旱性效果对比分析

周峰，张忠民

1.集宁师范学院生物系，内蒙古乌兰察布012000

2.济宁学院，山东济宁273155

磷营养对克新1号和夏波蒂品种马铃薯的抗旱性效果对比分析

周峰1，张忠民2

1.集宁师范学院生物系，内蒙古乌兰察布012000

2.济宁学院，山东济宁273155

提高植物的抗旱性一直是农业科学中研究较为热门的课题，本文通过对马铃薯作为研究对象，选取克新1号和夏波蒂两个较为典型的品种，通过施加不同浓度的磷肥来研究磷营养对克新1号和夏波蒂马铃薯的抗旱性效果。结果表明，磷肥可以显著提高两个品种马铃薯的抗旱性能，但是需要在一定的适宜浓度范围内。并且，磷肥对于提高两个品种马铃薯叶片中叶绿素的含量，并无显著效用。

磷营养；马铃薯；抗旱性；克新1号和夏波蒂

磷肥是一种重要的有机肥料，被直接用到农作物的施肥中。在农作物的生长中，磷是其所必需的营养元素之一。ATP（Adenosine-Triphosphate）中文名为腺嘌呤核苷三磷酸，是人体和动植物维持生命活动所合成能量必需的物质。磷素的重要性在于，腺嘌呤核苷三磷酸、膜脂、核苷酸等一系列能量物质，都需要磷素直接或者间接参与其中，由此可见磷营养对农作物健康生长的重要性。在国内，已有相关学者对磷营养对农作物的影响做出一些研究，发现磷素对不同农作物的促进部位不尽相同。例如，玉米要健康生长必要在整个植株中保持一定的含水量，磷素恰好能通过阻止丙二醛的过度累积，同时提高玉米叶片中过氧化物酶（Peroxidase）和超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase）的活性，进而将玉米叶片中的含水量维持在一个较高的水平。而对小麦来讲，磷素通常是强壮根系部位，使其能更好的吸收土壤中的养分。有些学者通过对马铃薯试验分析，得出缺乏磷素可以显著增强马铃薯的抗旱能力。但是通过反向增加磷素，对马玲苏的抗旱性效果是促进还是抑制，至今还鲜有研究。

因此，本文通过选取克新1号和夏波蒂两个品种的马铃薯，通过两组马铃薯对比实验分析，以施加的磷素为变量，来探寻磷营养对马铃薯生长活力、根系强壮程度、超氧化物歧化酶活性等各种影响指标，来评判磷营养对克新1号和夏波蒂品种马铃薯抗旱效果。

1 选取材料与研究方法

1.1 实验材料

克新1号成熟较晚，大约为110 d，抗旱性较强。夏波蒂马铃薯成熟期为95 d，相比克新1号为中熟品种，且明显不耐旱。研究所选取的试管苗由山东省农业科学院作物研究所提供。盛装马铃薯所用到容器为聚丙乙烯桶，规格为高0.2 m，半径为0.13 m。容器中所采用土壤特性为沙质土壤，所富含的主要营养元素为氮、磷、钾土壤为沙壤土，以不同的形式存在于土壤中，分别是碱解氮31.57 mg·kg-1，速效磷9.48 mg·kg-1，速效钾90.12 mg·kg-1。总富含的有机质为12.35 g·kg-1。

1.2 研究方法

对比试验是较为广泛采用的方法，在工农业生产中被广泛使用。本文通过对比试验方法将施加磷素量分为五个水平，分别为0、1.8、3.6、5.2、7.0（g·盆-1），克新1号和夏波蒂每个品种共分为5组，共10组。为了使研究更接近现实情况，每组采用8盆，整个试验共80盆。将从山东省农业科学院作物研究所提供的PVC小桶中的马铃薯试管苗移栽到盆栽中，每盆移栽4株，成活以后留苗2株。随后对10组马铃薯分为A、B、C、D、E五大组，A组为对照组，即施加磷肥量为0。随后每大组根据品种不同又分为两小组，分别为A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2、E1、E2。对每大组施加相同的磷量。每个盆中的土壤成分是相同的，其中风干后土壤净重为9.8 kg，碳酰胺（Carbamide）9.5 g，硫酸钾为5.2 g。也就是说关于施加磷素量的五个变量分别作用于克新4号和夏波蒂两个品种。为了防止外界因素对本实验造成的干扰，10盆马铃薯全部用防虫网遮盖，同时保证自然光能够正常照射。雨水情况下，用塑料布进行遮挡，雨水过后将塑料布去掉。本实验所施加的磷肥成为主要为过磷酸钙、尿素和硫酸钾，其中含磷量为15%，含氮47%，含钾58%。移栽日期为2009年7月1日，成活后留苗日期为2009年7月18日，7月30号开始对10组样本施加干旱环境，8月15号上午10时对所有样本进行采样分析。

表1 磷营养对马铃薯生长状况的影响Table 1 Effects of phosphorus nutrition on growth status of potato

1.3 实验指标的测定

测定实验指标时同样要排除外界环境的干扰，为此，选取每盆长势良好的马铃薯叶片、根系、茎部置于液氮的环境中储存。测定实验时将马铃薯叶片从液氮中抽出，放置仪器中搅拌均匀。同时将根部和茎部从液氮取出后高温烘干，然后冷却至常温后称取重量。

在测定马铃薯中各含量指标时采用一定的指标量化方法。根系活力值用四氮唑比色法测定，超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase）通过测定超氧化物歧化酶活性，丙二醛含量则是用硫代巴比妥酸法进行测定，茚三酮比色法用来测定含有自由氨基的化合物，在本实验中用于测量脯氨酸含量。

SPAD-502叶绿素仪可以较为精确的显示叶片的“绿色程度”，从而可以了解植物生长过程中的施加氮肥含量，在这里用来测量马铃薯叶片的叶绿色含量。为了使结果趋于精准，每片叶片测量四次，取平均值。

本实验测定数据的结果可以理解为：地上茎干重与叶片干重的比值等于茎叶比；地下部与地上部的比值等于地下茎干重与根干重的和与地上茎干重与叶片干重的和的比值。

2 结果与分析

2.1 磷营养对克新1号和夏波蒂品种马铃薯根冠比与根系活力的影响

从表1得到的数据可以看出，施加磷肥后的两个品种的马铃薯相对未施加磷肥的对照组，根冠比，地下部/地上部与茎叶比含量都较高，分别高出14.38%、17.41%、28.12%和16.09%，这说明磷营养对于干旱条件下的两个品种的马铃薯通过增强根系活力，促进吸收养分，使得地上部分与地下部分同时生长，具有很强的抗旱性效果。而在施加同等磷肥的情况下，克新1号的根冠比明显高于夏波蒂。这也与实验刚开始时候介绍的克新1号抗旱性能强能力相符。

在图1所示中，可以很明显的看出磷肥含量不同对干旱环境下两个品种马铃薯根系活力的影响。随着磷肥含量的增高，克新1号的根系活力呈现逐渐增加的趋势，而夏波蒂则是先增加后降低。这种结果表明对于克新1号来说，磷肥是可以一直促进其抗旱性，对于夏波蒂，磷肥施加需适量，有一个适宜值，过了这个合适值，磷肥就会抑制夏波蒂的抗旱性。

2.2 磷营养对克新1号和夏波蒂品种马铃薯叶片SOD酶活性和MDA含量的影响

磷肥对于马铃薯叶片SOD酶活性的影响见诸于图2，对于克新1号，磷营养的抗旱性效果在3.6 g·盆-1时达到峰值，随后就逐渐降低。证明磷营养对于克新4号SOD酶活性存在一个最适宜的范围。对于夏波蒂，3.6 g·盆-1时夏波蒂SOD酶活性增加，而到5.2 g·盆-1时SOD酶活性反而下降，到7.0 g·盆-1时又重新升高。这意味着在低水平磷营养下，夏波蒂SOD酶活性抗旱效果不明显，在高浓度诱导时，SOD酶活性会出现进一步提高的现象。

图1 磷营养对马铃薯根系活力的影响Fig.1 Effects of phosphorus nutrition on potato root activity

图2 磷营养对马铃薯叶片SOD活性的影响Fig.2 Effects of phosphorus nutrition on potato SOD activity

磷肥对MDA含量的影响如图3所示，两个品种随着磷肥含量浓度的逐渐升高，都呈现先增加后降低的趋势，只不过数值的变化各不相同。

2.3 磷营养对克新1号和夏波蒂品种马铃薯脯氨酸的影响

磷营养对两个品种的脯氨酸的影响在图4中所示，图4中可以很明显的看出，克新1号和夏波蒂随着土壤中磷营养浓度的增加脯氨酸含量逐渐升高，而在磷营养在5.2 g·盆-1时候达到一个阙值，其后脯氨酸含量明显降低，这种现象说明磷含量对提高两个品种马铃薯脯氨酸的脯氨酸含量有一定的范围界定，超过这个范围，正效应就会变成负效应。

2.4 磷营养对克新1号和夏波蒂品种马铃薯叶绿色含量的影响

图5所示的数据中，可以看到无论是在何种条件的浓度下，克新1号中的叶绿素含量值均高于夏波蒂品种，而且对于两个品种单独来说，不同浓度的磷肥浓度对于每个品种的叶片叶绿色含量水平影响不大。表明磷肥作用于马铃薯叶片叶绿素的效果是有的，但是效应不是很明显。

图3 磷营养对马铃薯根叶片MDA含量的影响Fig.3 Effects of phosphorus nutrition on potato MDA content

图4 磷营养对马铃薯叶脯氨酸的影响Fig.4 Effects of phosphorus nutrition on proline content in potato leaves

图5 磷营养对马铃薯叶片叶绿素含量的影响Fig.5 Effects of phosphorus nutrition on potato chlorophyll content

3 讨论与结论

目前国内已有学者进行的相关研究表明，磷营养提高农作物的抗旱性主要是作用于农作物的根系部分，通过增强根系增长的活力，促使根系能够在土壤中汲取更多养分，从而使得农作物能够对水分和营养物质充分的吸收利用。本文通过对马铃薯的研究发现，磷营养在提高马铃薯的抗旱性方面，不仅能够维持根系活力，而且能够提高马铃薯的根部与冠部的比值、地上部与地下部的比值，以及茎部与叶部的比值，从而增强马铃薯的抗旱性能。

不同的化合物具有不同的作用机制。过氧化物酶是一类氧化还原酶，普遍存在植物当中，它的作用机制在于能够减缓细胞被过度氧化老去，而所受到的伤害。丙二醛作则是细胞被过度氧化所得到的产物，植物中含丙二醛的多少可以直接反映到细胞被过度氧化的程度，进而可以推断植物中的细胞活性。有学者通过研究发现，在抗旱性强的农作物品种中，丙二醛的含量相对抗旱性弱的农作物，丙二醛的含量较低，这也进一步证实了抗旱性强的品种中农作物品种中细胞被过度氧化的程度要低于抗旱性弱的品种。同时对小米和玉米的研究发现，根系活力，脯氨酸的含量值，以及细胞膜透性的变化，都可以作为研究抗旱性的因素，而磷营养恰恰就是通过作用于这些部位来提高农作物的抗旱性能。本文所做的研究进一步证实，对于两个品种的马铃薯来说，虽然磷营养作用的效果略有差别，但是磷素都是通过作用于马铃薯的根系活力，根冠、茎叶等这些方面来提升抗旱性的。在干旱条件下，磷素能够迅速的激活马铃薯的根系活力，增加脯氨酸含量的同时降低丙二醛的含量，并最终提高马铃薯的抗旱性能。但是本研究也同时表明，磷肥的正效应作用机制是有一定范围的的，超过这个范围，正效应就会变成负效应，从而会抑制马铃薯的抗旱性能。

在叶绿色的测定中，通过不同的磷肥含量可以看出，土壤中磷肥浓度的变化对马铃薯叶片叶绿素含量并没有明显影响，两个品种亦是如此，夏波蒂品种随着磷素含量的增加叶绿素含量呈现增加的趋势，而克新1号则是呈现了不规律的变化。

总体来说，克新1号的抗旱性能要优于夏波蒂品种，磷营养能显著提高克新1号和夏波蒂品种马铃薯的抗旱性能。而对于马铃薯的不同部位与相对指标含量，作用机制略有不同。对于不同品种的马铃薯，土壤中磷营养的含量需要维持在一定的浓度范围，这样才能显著提高其抗旱性，否则，便会适得其反。

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Comparison and Analysis on Effect of Phosphorus Nutrition on Drought-resistance of Potatoes of the Kexin 1 and Shepody

ZHOU Feng1，ZHANG Zhong-min2
1.Department of Biology，Jining Teachers College，Wulanqab 012000，China
2.Jining University，Jining 273155，China

Increasing drought resistance of the plant has been more popular in agricultural scientific research subject，this article used potatoes as the research object，and selected Kexin 1 and Shepody two more typical varieties，by applying different concentrations of phosphate fertilizer to study the effect of phosphorus nutrition on drought resistance of two kinds of the Kexin 1 and Shepody.The results showed that phosphate fertilizer can significantly improve the drought resistance performance of two varieties of potatoes，but it need in a certain concentration range.And phosphate fertilizer can improve the two varieties of potatoes chlorophyll content in leaves，has no significant effect.

Phosphorus nutrition；potato；drought resistance；Kexin 1 and Shepody

Q945.78

A

1000-2324（2015）01-0043-04

2012-12-23

2013-02-20

周峰（1976-），女，内蒙古集宁人，讲师，硕士，研究方向：植物生理与作物栽培研究.