基于氮梯度加载下的温室核桃砧木苗生长生理特性变化研究

王健健　宋岩　图荪江·阿卜力米提　刘春花　张锐

摘要    为了探究新疆核桃砧木苗生长特征及生理特性对氮梯度的响应，以阿克苏厚皮农家种质核桃砧木苗为研究对象，进行不同梯度的氮素诱导，测定核桃砧木苗生长及生理指标。结果表明，基于氮梯度加载下的核桃砧木苗株高、地径、叶片数、叶长、光合色素含量、可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性均呈上升趋势，并在15 g/（a·m2）处理下达到最高值。因此，适量增施氮肥有利于核桃砧木苗的生长、提高砧木苗体内营养物质含量以及促进氮代谢能力。

关键词    核桃;温室;砧木苗;氮梯度;生长;生理特征

中图分类号    S664.1        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）24-0042-03                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstract    In order to explore the response of growth characteristics and physiological characteristics of walnut stock seedlings in Xinjiang to nitrogen gradient，aksu houpi agricultural germplasm walnut stock seedlings were selected as the research object，the growth and physiological indexes of walnut stock seedlings were determined by nitrogen induction with different gradients.The results showed that the seedling height，ground diameter，leaf number，leaf length，photosynthetic pigment content，soluble protein content，soluble sugar content，nitrate reductase activity and glutamine synthase activity of walnut stock seedlings under nitrogen gradient all showed an upward trend，and reached the highest value under the treatment of 15 g/（a·m2）.There fore，increasing nitrogen fertilizer appropriately is beneficial to the growth of walnut stock seedlings，increasing nutrient content in the seedlings and promoting nitrogen metabolism.

Key words    walnut;greenhouse;stock seedling;nitrogen gradient;growth;physiological characteristic

氮肥是影响果树砧木苗品质的主导因素，目前采用的经验施肥导致农产品品质降低、栽培成本高及环境污染等问题。在果树砧木苗栽培过程中，施氮量过高会影响砧木苗越冬;施氮量过低会影响嫁接时间，最终导致结果期延长。因此，果树砧木苗的标准化施肥是果树提质增效的基础。

氮素是植物体内各物质合成、生理生化反应的基础元素。研究發现[1-3]，植物苗高、地径、叶片数等形态指标随氮水平递增而增高，当氮水平达一定高度时，各形态指标呈降低趋势。丁雪梅等[4]、陆奇杰等[5]对大丽花、茅苍术的研究发现，叶绿素含量随氮水平递增呈先增后降趋势，而脯氨酸及丙二醛含量呈先降后增趋势。裴文梅等[6]、张智猛等[7]、卢凤刚等[8]等对甘草、花生、韭菜的研究发现，可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、硝酸还原酶活性等对氮水平的响应显著。

核桃（Juglans regia L.）是世界重要的坚果之一。近几年，得益于新疆大部分地区独特的气候、土质以及光热资源，核桃成为新疆重要的经济林之一。因此，市场对核桃砧木苗品质的需求也日益递增。本研究以阿克苏地区厚皮农家种质砧木苗为研究对象，通过氮梯度的加载，探究砧木苗形态、物质含量以及氮代谢酶特征的差异变化，以期为新疆核桃砧木苗的标准化施肥以及相关氮素营养的研究提供参考。

1    材料与方法

1.1    试验材料

本试验以塔里木大学园艺试验站的京鹏智能温室为试验材料培育场所，选取阿克苏厚皮农家种质核桃砧木苗为研究对象，盆栽，采用珍珠岩∶蛭石∶草炭=5∶3∶2为栽培基质。基质全氮、全磷、全钾及有机质含量分别为3.60、0.57、24.60、112.06 mg/g，容重、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度及汽水比分别为0.65 g/cm3、21.48%、5.33%、16.14%、0.36。

1.2    试验设计

待苗高15～20 cm后进行不同氮素水平处理，氮素处理以尿素溶液为氮源，设4个处理，分别为0 g/（a·m2）（CK）、5 g/（a·m2）（N1）、10 g/（a·m2）（N2）、15 g/（a·m2）（N3），处理后2周测定各指标。

1.3    指标测定

形态指标：叶长、叶宽、叶厚、地径、株高利用游标卡尺和直尺进行测量，目测叶片数。生理指标：光合色素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、丙二醛含量及硝酸还原酶（NR）活性的测定参考李合生[9]的试验方法;谷氨酰胺合成酶（GS）活性的测定参考Cren等[10]的试验方法。

1.4    数据处理

数据分析整理运用Excel 2016、DPS v7.05进行。

2    结果与分析

2.1    基于氮梯度加载下核桃砧木苗形态特征变化

由表1可知，各形态指标在氮梯度的加载下基本呈现上升趋势。叶片数方面，处理N2、N3极显著高于CK，处理N1与CK差异不显著。叶长方面，处理N3极显著高于处理N1、N2、CK，且处理N3是CK的1.34倍。地径方面，处理N3显著高于其他处理，且极显著高于处理N1及CK，较CK高出75.49%。由此可见，核桃砧木苗形态特征对氮水平的响应显著。

2.2    基于氮梯度加载下核桃砧木苗叶片部分物质含量变化

由表2可知，随氮梯度的加载，光合色素均呈上升趋势，处理N3的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及类胡萝卜素含量均高于其他处理。其中，处理N3叶绿素a含量（1.63 mg/g）、叶绿素b含量（0.49 mg/g）、总叶绿素含量（2.12 mg/g）均极显著高于CK;处理N1、N2叶绿素a、总叶绿素含量均显著低于处理N3;处理N3的类胡萝卜素含量显著高于处理N1及CK。

核桃砧木苗叶片脯氨酸含量对氮水平的响应如图1所示，可以看出，核桃砧木苗叶片脯氨酸含量随氮水平的增高而增高。处理N2、N3的核桃砧木苗叶片脯氨酸含量均极显著高于CK，处理N1的核桃砧木苗叶片脯氨酸含量显著高于CK。由此可見，施氮处理的核桃砧木苗叶片脯氨酸含量显著高于不施氮处理。

由图2可知，随着氮水平的增高，核桃砧木苗叶片中可溶性糖含量随之增高。处理N2的可溶性糖含量（0.961 8%）显著高于CK（0.710 5%），处理N3的可溶性糖含量（1.169 7%）极显著高于CK，且较CK高出64.63%。

由图3可知，随着氮水平的递增，核桃砧木苗叶片中可溶性蛋白质含量呈现上升趋势。处理N1、N2、N3均极显著高于CK，且处理N3的可溶性蛋白质含量（23.476 mg/g）较CK高出96.19%;处理N2极显著低于处理N3，极显著高于处理N1，且处理N2是处理N1的0.82倍。

2.3    基于氮梯度加载下核桃砧木苗叶片氮代谢关键酶活性变化

硝酸还原酶（NR）是氮代谢的首要关键酶。由图4可知，核桃砧木苗叶片中的NR酶活性随氮水平的递增而递增，CK极显著低于处理N3，且处理N3较CK高出31.71%;CK、处理N1、处理N2之间无显著差异，但均随诱导程度的递增呈上升趋势。谷氨酰胺合成酶（GS）是氮代谢第二环节的首要关键酶，是将无机氮转换为有机氮的关键工具。由图5可知，在不同氮水平诱导下，核桃砧木苗叶片中GS酶活性随诱导程度的递增呈现上升趋势，且处理N3明显增加，极显著高于CK、处理N1、处理N2。这说明随氮水平的递增，NR及GS的酶活性均极显著增强。

3    结论与讨论

迄今为止，有关施氮量的研究基本集中在一年生作物上，而对果树砧木苗的研究较少。本研究欲通过核桃砧木苗生长生理特性对氮水平的响应，为将来的相关研究提供理论支持。植物生长对氮素的依赖性较强，植物一般通过吸收外界的氮素来维持植株体内的生理生化反应。大量研究表明[11-12]，氮诱导程度的加强能够影响植株的形态特征。李韦柳等[13]、刘福妹等[14]、佟  静等[15]对狼尾草、米老排、一串红的研究发现，株高、地径随氮水平的递增呈上升趋势。查  琳等[16]、殷春渊等[17]对北美冬青、水稻的研究表明，叶长、叶宽随氮水平的递增而递增。本研究发现，核桃砧木苗的株高、地径、叶片数、叶长、叶宽、叶厚在氮梯度的加载下呈现显著上升趋势，这与佟  静等[15]、殷春渊等[17]的结论相似。有研究表明，在一定氮处理范围内，苦苣[18]、糜子[19]、水稻[20]、葡萄[21]、桃[22]等的光合色素含量、可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性随氮水平的增高呈上升趋势。本研究发现，脯氨酸含量、可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、硝酸还原酶活性及谷氨酰胺合成酶活性随氮水平的递增呈上升趋势。这与朱玉珍等[21]、杨正荣等[22]的研究结果类似。

综上所述，基于氮梯度加载下的核桃砧木苗生长特征及生理特性存在显著差异。核桃砧木苗的株高、地径、叶片数、叶长、光合色素含量、可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性在15 g/（a·m2）处理下均高于其他处理。因此，适量增施氮肥有利于核桃砧木苗的生长、提高砧木苗体内营养物质含量以及促进氮代谢能力。

4    参考文献

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