施硫方式及时期对不结球白菜营养品质与光合特性的影响

徐瑶+何玲莉+黄思杰+韩业飞+牟建梅+张国芹

摘要：研究土施、喷施2种施硫（Na2SO4）方式及不同施硫时期对不结球白菜植株产量、营养指标及光合作用的影响，以明确其最佳施硫方式和最适施硫时期。结果表明，土施及喷施2种施硫方式可显著提高植株地上部的生物量和维生素C含量，硝酸盐累积量显著降低（P<0.05）；2种施硫方式能显著提高叶片的叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总量、净光合速率（Pn）、水分利用效率（P<0.05）；播种当天施硫，植株地上部的生物量、维生素C含量相对最低，硝酸盐累积量相对最高；播种后15 d施硫的地上生物量相对最大，播种后10 d施硫的维生素C含量相对最高，播种后10～15 d施硫可使植株硝酸盐含量有显著降低（P<0.05）；播种后5 d施用硫肥，不结球白菜的叶绿素a、叶绿素b含量相对最低，而播种后15 d施硫的叶绿素a、叶绿素b含量相对最高，多显著高于其他处理（P<0.05）；播种当天施硫的叶片Pn、蒸腾系数（Tr）、叶片胞间CO2浓度（Ci）相对最低，播种后15 d施硫的相应值相对最高。土施及喷施硫肥均能显著促进不结球白菜的生长发育，两者之间各指标多差异不显著，而土施操作相对简便，应采用土施方式进行施硫；播种后15 d为不结球白菜最适施硫时期，可明显提高不结球白菜的单株产量、营养品质及光合作用。

关键词：不结球白菜；施硫方式；施硫时间；品质；光合特性；土施；喷施

中图分类号： S634.301文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）23-0115-06

硫（S）为植物生长发育所需的重要的第四大矿物元素之一，是生物合成蛋氨酸与半胱氨酸的主要原料[1]，还是辅酶A、硫胺素、谷胱甘肽等酶、辅酶及小分子物质的组成元素，对植物生长发育、光合作用、氮代谢、根瘤固氮、激素代谢及抗重金属毒害等有着重要的作用[2-4]。

近年来，随着农业形式发展及复种指数不断增加，肥料构成发生变化，含硫肥料投入愈加减少，我国部分地区土壤含硫量急剧下降，土壤缺硫逐渐成为农业生产发展的制约因素[5]，尤其是在南方地区，缺硫现象更为普遍[6]。不结球白菜等十字花科作物对硫的需求尤其敏感，在生长发育中需要更多的硫，其风味物质的形成更是与硫有着密切关系，芥子油、糖苷油均为硫脂化合物[7-10]。但是，在我国乃至国际上有关小白菜施硫的研究相对较少[11-13]，精准高效的硫肥施用技术尚未形成，深入研究不结球白菜的施硫技术十分必要，科学施硫方案有待进一步完善。本研究在前期试验已探明不结球白菜最适硫素形态及浓度的基础上，通过对比不同施硫方式及时期对植株产量、营养品质及光合特性指标的影响，确定最佳施硫方式，明确最适施硫时期，为指导不结球白菜科学精准施硫提供依据，并为十字花科及其他作物的施硫提供借鉴和参照。

1材料与方法

1.1试验设计

本试验于2015年8月在江苏太湖地区农业科学研究所试验基地进行，供试材料为不结球白菜品种华王，采取盆栽方式，所用塑料盆规格为49 cm×20 cm×14 cm；每盆装土7 kg，供试土壤为黄泥土，基本理化性质为有机质含量40.32 g/kg，碱解氮、速效磷、速效钾、有效硫含量分别为117.12、40.36、275.99、11.28 mg/kg，pH值为6.83；以尿素、磷酸氢二氨、氯化钾（分析纯）为基肥，施用量分别为N 80 mg/kg、P2O5 40 mg/kg、K2O 80 mg/kg；每盆种植不结球白菜30株，全生育期严格水分控制，绝对含水量保持在34%，其他常规管理相同。在前期试验基础上，本试验以无水硫酸钠作为不结球白菜最适合的硫素形态，施用最佳浓度折合S为30 mg/kg，分别采用土施、喷施2种施肥方式，分2次施入，施肥时间分别为播种后10、20 d，以不施硫处理为对照。在施肥方式试验基础上，采取一次性土施进行不同施肥时期试验，施肥时间设5个处理，分别为播种后0（即播种当天）、5、10、15、20 d。每个处理重复3次，随机排列。

1.2测定项目与方法

播种后27 d进行采收，于采收前后测定各处理地上部生物量（植株质量）、干鲜质量比、维生素C含量、硝酸盐含量及叶绿素含量。维生素C、硝酸盐含量参照李合生的方法[14]测定，叶绿素含量采用牟建梅等的方法[15]测定，于采收前选取晴朗天气的09：00—11：00，用 Li-6400 便携式光合仪测定叶片光合参数，取植株顶部第3～4 张完全展开的功能叶，测定各处理的净光合速率（net photosynthetic rate，Pn）、蒸腾系数（transpiration rate，Tr）、胞间CO2 浓度（intercellular CO2 concentration，Ci），計算其水分利用效率（water use efficiency，WUE）。WUE以Pn和Tr的比值表示，即WUE=Pn/Tr。测定时，空气CO2浓度为400 μmol/mol，光照度为 1 000 μmol/（m2·s），温度为30 ℃。

1.3数据处理

试验数据采用DPS 7.05软件进行统计分析，采用Excel 2007软件进行作图。

2结果与分析

2.1不同施硫方式对不结球白菜的影响

2.1.1产量及营养品质由图 1可见，施用硫肥能显著提高不结球白菜的单株质量（地上生物量）、维生素C含量，显著降低其硝酸盐积累量（P<0.05）；与不施硫（对照）相比，土施、喷施Na2SO4分别使不结球白菜单株质量提高13.60%、12.39%，植株干鲜质量比与对照差异不显著；2种施硫方式与不施硫（对照）相比，不结球白菜的硝酸盐含量分别降低41.10%、38.70%，且2种施硫方式之间差异不显著，其中土施效果相对略好；喷施Na2SO4的不结球白菜维生素C含量相对最高，显著高于土施与对照，比对照提高24.64%。因此，土施及喷施Na2SO4处理在提高不结球白菜产量方面差异不显著。endprint

2.1.2叶绿素含量由图2可见，土施和喷施Na2SO4的不结球白菜，其叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总量（叶绿素a+b）分别比不施硫（对照）提高10.33%、9.76%，23.14%、23.17%，13.28%、13.27%，两者之间差异不显著，均显著高于对照（P<0.05）；2种施硫方式及不施硫处理的

不结球白菜，其叶绿素a/b相互间无显著差异。

2.1.3光合特性由图3可见，土施、喷施Na2SO4的不结球白菜，其叶片净光合速率（Pn）分别比对照提高57.68%、4440%，而两者之间差异不显著，但均显著高于对照（P<005）；土施、喷施Na2SO4白菜的蒸腾系数分别比对照提高 28.26%、19.77%，土施硫肥显著高于对照（P<0.05），而喷施硫肥与对照差异不显著；3种处理的叶片胞间CO2浓度以土施硫肥相对较好，但与喷施处理相互间差异不显著；土施Na2SO4的植株水分利用效率較对照提高22.51%， 与喷施硫肥差异不显著，显著高于不施硫（对照）处理（P<0.05）。由此可见，在改善不结球白菜的叶片光合效率上，土施及喷施Na2SO4均有显著效果，土施略好于喷施，但两者之间差异不显著。

2.2不同施硫时间对不结球白菜的影响

2.2.1产量及营养品质由图4可见，不同时间施硫对不结球白菜地上生物量的影响较为明显，播种当天的地上生物量（单株质量）相对最低，其他处理的地上生物量较播种当天提高3.80%～16.14%，其中播种后15 d的地上生物量相对最大；随着施用Na2SO4的时间延长，植株的干鲜质量比越小，最早施用硫肥处理（播种当天）的植株干鲜质量比较最晚施用（播种后20 d）显著增加16.19%（P<0.05），播种后20 d施用硫肥的植株含水量相对较高；播种当天施用Na2SO4的不结球白菜植株其硝酸盐含量相对最高，其他时间施用硫肥的植株其硝酸盐累积量比播种当天施用的降低26.54%～5321%，其中播种后15 d的植株硝酸盐含量相对最低，其次为播种后10 d处理的；播种当天施硫的不结球白菜维生素C含量相对最低，播种10 d后处理的显著高于播种当天施硫的（P<0.05），其中以播种后10 d处理的维生素C含量相对最高，较播种当天处理高20.29%。由此可见，播种后10、15 d施用Na2SO4能显著提高不结球白菜的产量，改善其品质，其中播种后15 d处理相对最佳。

2.2.2叶绿素含量由图5可见，播种后5 d施用硫肥的不结球白菜叶片的叶绿素a含量相对最低，而播种后15、20 d施硫的叶绿素a含量相对较高，分别比播种后5 d施硫的显著高54.88%、23.92%（P<0.05）；播种后5 d施用硫肥的不结球白菜叶片的叶绿素b含量也相对最低，而播种后10、15 d施硫的白菜叶片叶绿素b含量相对较高，分别比播种后5 d施硫的高24.52%、44.30%（P<0.05）；播种后15 d施用Na2SO4的叶片叶绿素总量显著高于其他处理；叶绿素a/b在播种后20 d施硫相对最高，播种后10 d施硫相对最低。因此，播种后15 d施用Na2SO4，可最大限度提高不结球白菜叶片中的叶绿素含量。

2.2.3光合特性由图6可见，与播种后0～5 d相比，播种后10～20 d施用Na2SO4能显著提高叶片的净光合速率，其中播种后15 d施硫的Pn相对最高，是播种当天施硫的2倍；播种后15 d施硫，不结球白菜叶片的蒸腾系数明显高于其他处理，播种当天施硫的Pn相对最低；播种后5～20 d施硫的叶片胞间CO2浓度多数显著高于播种当天施硫的，播种后10～20 d施硫的叶片胞间CO2浓度较播种当天施硫的高3874%～59.61%，其中播种后15 d施硫的叶片胞间CO2浓度相对最高；播种后10～20 d施硫，叶片的水分利用效率显著高于其他处理，较最低的播种后5 d施硫叶片水分利用效率高5517%～78.18%，其中以播种后20 d处理效果最好。由此可见，播种后10～20 d施用Na2SO4能有效改善不结球白菜的光合作用，其中以播种后15 d处理的效果相对更佳。

3结论与讨论

土施、喷施Na2SO4能够显著提高不结球白菜的地上生物量，植株单株质量分别比不施硫提高13.60%、12.39%，大田试验证实，相同浓度的Na2SO4确实能够有效增产，使不结球白菜增产21.0%，这与吴新德等的研究结论[16]一致。但是，也有研究显示，施硫不会增加小白菜的生物量[11-12]，这可能与硫肥施用条件及小白菜基因型差异有关。施硫也可实现大葱、油菜、小麦、大麦等作物的增产 [17-20]。施硫方式与不施硫相比、播种后15 d施硫与播种后0 d相比，不结球白菜的硝酸盐含量显著降低（P<0.05）。国内外大量研究证实，植物体内氮硫同化存在高度相关性[12，19，21-22]，适当施硫能够有效促进氮的吸收同化，提高氮素利用率，降低植株硝酸盐累积量[11-12]。在油菜上的研究表明，施硫能够降低植株中硝酸盐含量，并导致其硝酸还原酶（nitrate reductase，NR）及谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase，GS）表达量增加；反之，缺硫使其叶片和根中硝酸盐大幅累积，NR及GS表达量急剧下降[7]。另有研究报道， 小白菜叶片中硫与硝酸盐含量呈显著

负相关[23]，喷施硫能提高NR、谷氨酸丙酮酸转氨酶（glutamate pyruvate transaminase，GPT）、谷氨酸草酰乙酸转氨酶（glutamate oxaloacetate transaminase，GOT）的活性，植株硝酸盐含量降低[11-12]。

硫是铁氧还蛋白的重要组成部分，参与叶绿素的合成和光合电子传递，对植物光合作用有着重要的作用[24-25]。土施及喷施硫肥均能显著提高不结球白菜叶绿素含量（P<0.05），播种后10、15 d施用硫肥也能够最大限度地提高植株叶绿素含量，可见施硫能够有效促进叶片的叶绿素合成，这与Carfagna等的研究结论[20，26-27]类似。霍捷等研究表明，叶面喷施NaHSO3能在一定程度上提高小白菜叶片的净光合速率（Pn），且不同浓度NaHSO3处理后表现出明显的浓度效应和时间效应[12]。本研究中土施和喷施2种施硫方式均能显著提高植株的Pn、蒸腾系数（Tr）、叶片胞间CO2浓度（Ci）及水分利用率（WUE）等光合指标，且播种后10、15 d施用Na2SO4的光合指标相对最佳，这可能是导致小白菜增产的重要原因之一。同时试验发现，施硫后植株Pn的增加与Ci的增加呈正相关，这与Nazar等的研究结论[26-27]基本一致，这可能是硫对不结球白菜Pn的影响是由于气孔因素引起的[28]。值得注意的是，施硫会对小白菜叶片Tr及WUE产生积极影响，显著提升植株水分的利用机能。endprint

土施、喷施2种施硫方式与不施硫处理相比，可显著增加地上生物量、维生素C含量、叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总量、Pn、Tr、WUE，植株硝酸盐含量显著降低（P<005），而2种施硫方式之间差异不显著，土施及喷施2种施硫方式均适合在不结球白菜上使用，这与霍捷的研究结果[29]相反，这可能是不同基因型不结球白菜对硫的敏感性不同造成的。鉴于土施操作方便、利于推广，采用土施硫肥研究不同播种时间对不结球白菜的影响，结果表明，播种后10、15 d分别施用Na2SO4与其他处理相比，可明显增加不结球白菜的地上生物量、维生素C含量、叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总量、Pn、Tr、Ci、WUE，植株硝酸盐含量有明显降低。因此，不结球白菜播种后10～15 d为施硫最佳时期，其中以播种后15 d施硫相對更好，而播种当天施硫处理的效果最不理想。

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