氮磷钾施用量对冬油菜几种酶活性的影响

韩顺昌， 李学才

（1.甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州 730070；2.甘肃省永昌县清河现代农业循环经济产业园区管委会，甘肃 永昌 737200）

油菜是需肥较多的作物，要实现高产、优质，必须满足油菜对养分的需要。其中以氮、磷、钾的作用尤其突出，氮能促进有机体生长发育，增加分枝［1］，磷主要是对能量传递体系起介质的作用［2］，钾对油菜体内多种重要的酶类起催化剂的作用［3］。因此，如何施用氮、磷、钾肥，一直是人们广泛关注的问题。有研究表明，单施氮肥可促进冬油菜的生长，而从越冬情况来看，冬前单施氮肥对冬油菜越冬不利；磷、钾配施可使冬油菜成熟期推迟，全生育期延长；氮、磷、钾肥配施对与冬油菜抗性有关的超氧化物歧化酶、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖等都有显著的影响［4-6］。氮、磷、钾配施比单施一种肥料明显改善生长状况并提高产量和抗性［7］，主要是因为氮、磷、钾肥配施能够促进油菜对养分的均衡吸收。我们研究不同氮、磷、钾配比对冬油菜酶活性的影响，以期为指导油菜合理施肥提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

氮肥为尿素（N≥46.4%），刘家峡化工集团生产；磷肥为颗粒状普通过磷酸钙（P2O5≥12%），白银天丰磷复肥有限公司生产；钾肥为硫酸钾（K2O=50%），俄罗斯进口。指示油菜品种为陇油7号。

1.2 试验地概况

试验设在兰州市秦王川试验基地，位于北纬36°13′～36°53′，东经 103°27′～104°21′，海拔1 900 m。年日照时数2 660～2 768 h，夏季平均日照时数8～9 h，年总辐射量543.4～557.3 kJ/cm2，年平均气温5.9℃，年平均无霜期125～175 d，最高气温33.3℃，最低气温-23.5℃，≥0℃的年平均积温为3 324.5℃，≥10℃的年平均积温为2 798.3℃。年降水量260～290 mm，年蒸发量1 950 mm。土壤为大白土和砂壤土相间。土壤中性偏碱，其中有机质9.7 g/kg、全氮0.714 g/kg、全磷0.924 g/kg，pH 8.7。前茬作物为小麦。

1.3 试验方法

采用“3414”试验设计，以不施肥为对照（CK），共14个处理，小区面积15 m2（2.5 m×6.0 m），行距20 cm，株距10 cm，不设重复，播种方式为开沟点播。2013年8月20日播种。

酶液提取参照Zhu等的方法［8-9］，并稍作改动。称取不同处理的样品叶片0.5 g，在冰浴条件下置于预冷过的研钵中，加入50 mmol/L的pH 7.8磷酸缓冲液（内含1%聚乙烯吡咯烷酮）5 mL研磨至匀浆，转入离心管，在4℃、12 000 r/min条件下离心15 min，上清液即为酶液。

超氧化物歧化酶（SOD）活性测定参照Huang等的方法［10］，并稍作改动。配制反应混合液（50 mmol/L的pH 7.8磷酸缓冲液15 mL、0.1 mmol/L的EDTA 3 mL、0.75 mmol/L的氮蓝四唑3 mL、130 mmol/L的甲硫氨酸3 mL、0.02 mmol/L的核黄素3 mL及蒸馏水2.5 mL），吸取3 mL反应混合液，加入20μL酶液，在4 000 Lx条件下光照30 min，之后在560 nm处测定吸光度，其中SOD活性以抑制氮蓝四唑50%为1个酶活性单位。

表1 不同处理的施肥量

过氧化物酶（POD）活性测定参照Shi等的方法［11］，并稍作改动。配制反应混合液（0.1 mol/L的pH 6.0磷酸缓冲液50 mL、愈创木酚28μL和30%H2O219μL），吸取3 mL反应混合液加入20μL酶液，在470 nm处测定吸光度，每隔30 s读数1次，以30 s吸光度的增加值来表示酶活性的大小。

过氧化氢酶（CAT）活性测定参照Aebi的方法［12］，并稍作改动。配制反应混合液（0.1 mol/L的pH 7.0磷酸缓冲液20 mL和0.1 mol/L的H2O25 mL），吸取3 mL反应混合液，加入100μL酶液，在240 nm处测定吸光度，每隔1 min读数1次，以1 min内1μmol H2O2的分解量来表示酶活性的大小。

抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性测定参照Nakano和 Asada的方法［13］。配制反应混合液（50 mmol/L pH 7.0的PBS缓冲液 1.8 mL、15 mmol/L AsA 0.1 mL、0.3 mmol/L H2O21 mL），吸取3 mL反应液，加入0.1 mL酶液（以不加酶液为对照），在290 nm处测定吸光度，每隔1 min读数1次，以1 min OD290变化0.01为1个酶活性单位。

图1 不同施肥水平对冬油菜SOD活性的影响

2 结果与分析

2.1 氮、磷、钾不同施用量对冬油菜SOD活性的影响

氮、磷、钾不同施用量对冬油菜SOD活性的影响不同。由图1 A可以看出，处理2（N0P2K2）、处理3（N1P2K2）、处理6（N2P2K2）和处理11（N3P2K2）的SOD活性随施氮量的增加呈现上升趋势，当氮肥水平达到最高时，即在处理11（N3P2K2）下，冬油菜SOD活性比对照升高26%，因此可知，当磷肥和钾肥处于比较高的水平时，配施氮肥对冬油菜SOD活性有影响。由图1 B可以看出，处理8（N2P2K0）、处理9（N2P2K1）、处理6（N2P2K2）和处理10（N2P2K3）的SOD酶活性随施钾量的增加呈现先上升后下降而后再上升的变化趋势，在处理10（N2P2K3）下，冬油菜的SOD活性比对照增加了52.0%，因此可知，当氮肥和磷肥处于比较高的水平时，配施钾肥对冬油菜SOD活性有明显的影响。由图 1 C可以看出，处理4（N2P0K2）、处理5（N2P1K2）、处理6（N2P2K2）和处理7（N2P3K2）的 SOD酶活性随施磷量的增加呈现先下降后上升再下降的变化趋势，而且当磷肥水平达到最高时，即在处理7（N2P3K2）下，冬油菜SOD酶活性比对照（N0P0K0）下降了20%，由此可知，当氮肥和钾肥处于比较高的水平时，配施磷肥对冬油菜SOD酶的活性有抑制作用。综上所述，钾肥对冬油菜SOD活性的影响最明显，而且在N2P2K3的处理下，SOD酶活性达到最高，明显高于对照和其它处理。

2.2 氮、磷、钾不同施用量对冬油菜POD活性的影响

由图2A可以看出，处理2（N0P2K2）、处理3（N1P2K2）和处理6（N2P2K2）的冬油菜 POD活性随施氮量的增加呈现先下降后升高再下降的趋势，当氮肥的水平达到最高时，即处理11（N3P2K2）下，冬油菜POD活性反而比对照下降40.8%，因此可知，当磷肥和钾肥处于比较高的水平时，配施氮肥对冬油菜POD活性有抑制作用。由图2B可以看出，处理8（N2P2K0）、处理9（N2P2K1）、处理6（N2P2K2）和处理10（N2P2K3）的冬油菜POD活性随施钾量的增加呈现出先下降后升高的趋势，尤其是在处理10（N2P2K3）下，冬油菜的POD活性比对照增加了47.2%，因此可知，当氮肥和磷肥处于比较高的水平时，配施钾肥对冬油菜POD活性影响明显。由图 2C可以看出，处理4（N2P0K2）、处理5（N2P1K2）和处理6（N2P2K2）的冬油菜POD活性随施磷量的增加呈现先下降后升高而后下降的趋势，而且当磷肥水平达到最高时，即在处理7（N2P3K2）下，冬油菜POD活性比对照（N0P0K0）下降了20.4%，由此可知，当氮肥和钾肥处于比较高的水平时，配施磷肥对冬油菜POD的活性有抑制。综上所述，钾肥对冬油菜POD活性的影响最明显，而且在N2P2K3的处理下，冬油菜POD活性达到最高，明显高于对照和其它处理。

图2 不同施肥水平对冬油菜POD活性的影响

图3 不同施肥水平对冬油菜CAT活性的影响

2.3 氮、磷、钾不同施用量对冬油菜CAT活性的影响

由图 3A可以看出，处理2（N0P2K2）、3（N1P2K2）和6（N2P2K2）的CAT活性随施氮量的增加，呈先下降后升高的变化趋势，当氮肥的水平达到最高时，即在处理11（N3P2K2）下，冬油菜的CAT活性比对照升高32.3%，因此可知，当磷肥和钾肥处于比较高的水平时，配施氮肥对CAT活性的影响不明显。由图 3B可以看出，处理8（N2P2K0）、处理 9（N2P2K1）、处理6（N2P2K2）和处理10（N2P2K3）的 CAT活性随施钾量的增加呈现先升高后下降而后升高的变化趋势，尤其是在处理10（N2P2K3）下，冬油菜的CAT活性比对照增加了41.9%，因此可知，当氮肥和磷肥处于比较高的水平时，配施钾肥对冬油菜的CAT活性影响明显。图3C可以看出，处理4（N2P0K2）、处理 5（N2P1K2）和处理6（N2P2K2）的CAT活性随施磷量的增加呈现缓慢上升的趋势，当磷肥水平达到最高时，即在处理7（N2P3K2）下，冬油菜CAT活性比对照（N0P0K0）上升了30.2%，由此可知，当氮肥和钾肥处于比较高的水平时，配施磷肥对冬油菜CAT活性的影响不明显。综上所述，钾肥对冬油菜CAT活性的影响最明显，而且在N2P2K3处理下，CAT活性达到最高，明显高于对照和其它处理。

图4 不同施肥水平对冬油菜APX活性的影响

2.4 氮、磷、钾不同施用量对冬油菜APX活性的影响

由图4A可以看出，处理2（N0P2K2）、处理3（N1P2K2）和处理6（N2P2K2）的冬油菜APX活性随施氮量的增加变化不明显，当氮肥的水平达到最高时，即在处理11（N3P2K2）下，冬油菜APX活性比对照升高87.4%，因此可知，当磷肥和钾肥处于比较高的水平时，配施氮肥对APX活性的影响不明显。由图 4B可以看出，处理8（N2P2K0）、处理9（N2P2K1）、处理6（N2P2K2）和处理10（N2P2K3）的 APX活性与对照（N0P0K0）相比有明显的增加，尤其在处理10（N2P2K3）下，冬油菜的APX活性比对照增加了97.4%，因此可知，当氮肥和磷肥处于比较高的水平时，配施钾肥对冬油菜APX活性影响明显。由图 4C可以看出，处理4（N2P0K2）、处理 5（N2P1K2）和处理6（N2P2K2）的冬油菜APX活性与对照（N0P0K0）相比，变化不明显，但当磷肥水平达到最高时，即在处理7（N2P3K2）下，冬油菜APX活性比对照（N0P0K0）上升了86.7%，由此可知，当氮肥和钾肥处于比较高的水平时，配施磷肥对冬油菜APX活性的影响不显著。综上所述，钾肥对冬油菜APX活性的影响最明显，而且在N2P2K3的处理下，APX活性达到最高，明显高于对照和其它处理。

3 小结与讨论

试验结果表明，氮肥和磷肥对冬油菜体内超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性、抗坏血酸过氧化物酶活性影响不是很明显；而钾肥对这4种酶活性影响明显，随着施钾肥量的增加，4种酶的活性开始显著升高，并均在N2P2K3的处理下达到最高，即在N、P2O5、K2O施用量分别为270.0、225.0、337.5 kg/hm2时，APX、POD、CAT及SOD活性最高，分别比对照增加了97.4%、47.2%、41.9%和52.0%；可见，钾肥对冬油菜体内各种酶活性有显著的影响作用，这与前人钾对油菜体内多种重要的酶类起催化剂作用的研究一致［3］。

［1］ 李志玉，郭庆元，廖 星.不同氮水平对双低油菜中双9号产量和品质的影响［J］.中国油料作物学报，2007，29（2）：78-82.

［2］ 段海燕，王运华.不同甘蓝型油菜品种磷营养效率的差异研究［J］. 华中农业大学学报，2001，20（3）：241-242.

［3］ ZHAO F J．Sulfur and oilseed rape production in the U－nited Kingdom［J］．Sulfur．in Agric．，1991，15：13-16．

［4］ 魏文慧，孙万仓．氮磷钾肥对西北寒旱区冬油菜越冬率、产置及经济性状的影响［J］．西北农业学报，2009，18（2）：122-125；130．

［5］ 郭庆元，李志玉，涂学文．我国南方红黄壤地区优质油菜营养特性与施肥研究Ⅱ．红壤区稻田双低油菜中双7号高产施肥［J］．中国油料作物学报，2001，23（1）：51-55．

［6］ 韩燕来，介晓磊，谭金芳．超高产冬小麦氮磷钾吸收、分配与运转规律的研究［J］．作物学报，1998，24（6）：908-914．

［7］ 刘志荣，杨滢智．氮、磷、钾、硼肥不同配方对油菜产量的影响［J］．耕作与栽培，2006（4）：36-37．

［8］ ZHU Z B， LIANG Z S，HAN R L.Saikosaponin accumulation and antioxidative protection in drought-stressed Bupleurum chinense DC.Plants［J］.Environ．Exp．Bot，2009，66：326-333.

［9］ AN Y Y， LIANG Z S.Drought tolerance of Periploca sepium during seed germination：antioxidant defense and compatible solutes accumulation［J］.Acta Physiol Plant，2013，35（3）：959-967.

［10］ HUANG X S，LIU JH，CHEN X J.Overexpression of PtrABF gene，a bZIP transcription factor isolated from Poncirus trifoliata，enhances dehydration and drought tolerance in tobacco via scavenging ROSand modulating expression of stress-responsive genes［J］.BMC Plant Biol，2010，10：230.

［11］ SHI S，FU X Z，PENG T，et al.Spermine pretreatment confers dehydration tolerance of citrus in vitro plants via modulation of antioxidative capacity and stomatal response［J］.Tree Physiol，2010，30：914-922.

［12］ AEBIH.Catalase in vitro［J］.Methods Enzymol，1984，105：121-126.

［13］ NAKANO Y，ASADA K.Hydrogen peroxide is scavenged by ascorabate specific peroxidase in spinach chloroplasts［J］.Plant Cell Physiol，1981，22：867-880.