5种叶面肥对大红袍花椒生长和生理特性的影响

纪道丹，Kuanysh Kassen，惠文斌，李孟楼

(西北农林科技大学 林学院，陕西 杨陵 712100)

花椒(Zanthoxylumbungeanum)为芸香科(Rutaceae)花椒属(Zanthoxylum)的落叶小乔木或灌木，距今已经有2 600多年的种植历史[1-2]，具有耐贫瘠、易栽培且经济价值高的特点[3]。大红袍花椒又名狮子头、凤椒、大红椒、伏椒和疙瘩椒等，在我国广泛种植，但因椒园管理粗放，施肥不当，多数农户不施用中微量元素肥，对施肥现状认识不足，加之受全球气候变化的影响，导致花椒减产或品质降低[4-7]。

近年来，对花椒的研究集中在其提取物，如精油、花椒籽油、麻味素等[8-10]和低温、干旱、水涝等逆境胁迫下的抗氧化能力方面[11-14]，关于花椒施肥研究较少。有研究发现[15]，合理施肥可以提高花椒产量，改善品质。王景燕等[16]发现不同的NPK肥水平和田间持水量对汉源花椒幼苗植株生长和抗逆性具有重要影响。而在其他作物，如水稻、小麦、玉米、茄子和草莓等已有关于喷施叶面肥对其生长、生理、产量和品质的报告[17-21]。因此，探究喷施微量元素叶面肥对花椒生理特性的影响具有现实意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选择西北农林科技大学苗圃花椒试验田中培育的长势相近的1年生大红袍花椒苗为试验材料。花椒苗平均株高15 cm，平均地径2.78 mm，2020年5月6日，将大红袍花椒苗移植于栽培盆中，栽培后地上部分平均株高4.7 cm，每株花椒苗保留4片复叶。试验在西北农林科技大学苗圃花椒试验田内进行，该地区位于34°20′N，108°24′E，海拔520 m，年均气温12.8℃，年均降雨量632 mm，属暖温带季风半湿润气候区。

1.2 试验方法

取试验田耕作层(0～20 cm)土壤作为盆栽基土，清除植物残体及碎石，过筛。所用栽培盆上口直径与下口直径均为25 cm，高为30 cm，盆内土壤厚度25 cm，每盆栽苗3株，间隔2 d浇清水500 mL。花椒苗在盆中培养50 d后，自2020年6月24日开始喷施叶面肥，设计5因素3水平喷肥处理，分别选择Mo肥((NH4)6Mo7O24)、Mn肥(MnSO4)、Mg肥(MgSO4·7H2O)、B肥(H3BO3)及复合叶面肥(由西北农林科技大学李孟楼实验室花椒项目组研制，主要成分含腐植酸、氮、钼、锰、镁、铁、硫、硼等)5因素。每个因素设置0.4%、0.2%、0.1% 3个喷肥水平，设置1个对照组，共16个处理组，每处理栽植2盆、重复6株。每8 d喷肥1次，对照处理喷施清水，共喷肥4次，每次喷至花椒叶片正反面均湿润，肥液将要滴落为止。本试验不控制温度和湿度。

1.3 指标测定

用卷尺测量花椒苗基部至顶端的高度即为花椒的苗高；用游标卡尺测量花椒苗基部直径即为花椒苗的基径；喷肥后第67天，选择每株花椒苗上相同方向叶片(从顶部向下第3～4片发育成熟的复叶)进行生理指标测定；采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量[22]；考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白含量[23]；采用硫代巴比妥酸法测定MDA含量[24]；四唑氮蓝法测定SOD含量[25]。

1.4 数据处理

运用IBM SPSS Statistics 26进行单因素ANOVA检验、Duncan多重比较(P<0.05)和相关性分析。采用GraphPad Prism 8作图。

2 结果与分析

2.1 叶面肥对大红袍花椒叶片渗透调节物质含量的影响

喷施5种叶面肥67 d后，花椒叶片可溶性糖含量变化规律不同(图1)。0.1%Mo、0.1%Mg、0.2%Mo、0.1%Y、0.4%Mn、0.1%B、0.4%Mg、0.2%Y处理，可溶性糖含量较对照分别提高63.8%、53.6%、39.6%、39.5%、38.5%、32.4%、30.9%、29.1%，均与对照差异显著；0.4%Y处理可溶性糖含量最低、比对照减少4.7%，与对照差异不显著，但显著低于其他2组喷肥处理。此外，随喷施Mo肥、B肥和复合叶面肥质量分数升高可溶性糖含量降低，随喷施Mn肥质量分数升高可溶性糖含量升高。0.2%Mg处理叶片可溶性糖含量明显低于其他两组Mg肥处理。因此，喷施0.1%～0.2%Mo肥、0.4%Mn肥、0.1%与0.4%Mg肥、0.1%B肥、0.1%～0.2%复合叶面肥能够显著提升花椒叶中可溶性糖含量，高质量分数的Mo肥、B肥和复合叶面肥对花椒叶片可溶性糖含量无显著影响。

喷施不同叶面肥后，花椒叶片可溶性蛋白含量区别较大(图2)。由图2可知，随着喷施Mn肥、Mg肥、复合叶面肥质量分数升高，可溶性蛋白含量减少；喷施B肥质量分数越高，可溶性蛋白含量越高。0.1%Mn、0.4%B和0.2%B处理，可溶性蛋白含量比对照高63.0%、44.8%和40.9%，均差异显著。喷施Mg肥与复合叶面肥的各喷肥处理间可溶性蛋白含量差异不显著且均显著小于对照处理，0.4%、0.2%、0.1%的Mg和Y处理的可溶性蛋白含量，分别比对照低45.4%、45.2%、31.5%和40.6%、34.0%、32.9%。喷施Mo肥的各处理可溶性蛋白含量与对照无显著差异，但0.4%Mo处理可溶性蛋白含量显著大于0.2%和0.1%Mo处理。表明喷施0.1%Mn肥、0.2%和0.4%B肥能够显著提高花椒叶中可溶性蛋白含量，而喷施Mg肥、复合叶面肥、低质量分数的Mo肥及高质量分数的Mn肥则降低可溶性蛋白含量。

2.2 叶面肥对大红袍花椒叶片丙二醛含量的影响

图3为喷施不同叶面肥67 d后，大红袍花椒叶片丙二醛含量。由图3可知，0.4%B处理MDA含量最高，比对照组高55.5%。0.1%Mg、0.2%B、0.4%Y、0.2%Y、0.1%B、0.1%Y处理的MDA含量分别比对照高出53.3%、42.0%、39.6%、37.3%、36.0%、24.0%，差异显著。MDA含量最低为0.2%Mo处理，比对照低1.72%，差异不显著。随着Mn肥、B肥和复合叶面肥喷施质量分数升高，MDA含量增加，但喷施Mn肥的处理与对照差异不显著，而喷施B肥和复合叶面肥的处理MDA含量均显著高于对照。喷施Mg肥的质量分数越高，MDA的含量越低。因此，喷施B肥、复合叶面肥和0.1%Mg肥会显著提高花椒叶片的MDA含量，而喷施Mo肥和Mn肥则对花椒叶片MDA含量无显著影响。

图3 大红袍花椒叶片丙二醛含量Fig.3 MDA content in the leaves of Dahongpao prickly ash

2.3 叶面肥对大红袍花椒叶片SOD活性的影响

由图4可知，各喷肥处理的SOD活性差异较大。SOD活性最高为0.4%B处理，较对照处理高67.9%，0.2%和0.4%Mg处理，SOD活性分别比对照高57.4%和50.4%，差异显著。SOD活性最低的为0.1%Mn处理，较对照低47.4%，0.4%Mn和0.1%Mo处理，SOD活性分别比对照低42.0%和30.3%，差异均显著。其他喷肥处理与对照之间SOD活性无显著差异。SOD活性随Mo肥和B肥喷肥质量分数的升高而升高；随喷施Mn肥、Mg肥、复合叶面肥质量分数的升高，SOD活性呈先升高后降低的变化趋势。因此，喷施高质量分数的B肥和Mg肥能使叶片SOD活性显著提高，喷施Mo肥、Mn肥和复合叶面肥不会导致SOD活性显著升高。

图4 大红袍花椒叶片的超氧化物歧化酶活性Fig.4 SOD activity of Dahongpao prickly ash leaves

2.4 大红袍花椒叶片生理指标间的相关性分析

由表1可知，Mo肥处理下，可溶性糖含量与可溶性蛋白含量、SOD活性分别呈显著与极显著的负相关，相关系数为-0.619和-0.711。Mg肥处理下，可溶性糖含量与MDA含量呈极显著正相关，相关系数为0.845。B肥处理下，MDA含量与可溶性蛋白含量、SOD活性分别呈极显著和显著的正相关，相关系数分别为0.845和0.605。喷施花椒复合叶面肥，可溶性糖含量与SOD活性呈极显著正相关，相关系数为0.757；可溶性蛋白含量与MDA含量呈显著负相关，相关系数为-0.643。其余处理各指标间无显著的相关性。花椒叶片可溶性糖含量与SOD活性在喷施Mo肥和复合叶面肥时分别表现反向抑制和正向促进的不同效果；可溶性蛋白含量与MDA含量在喷施B肥和花椒复合叶面肥时分别表现促进和抑制效果。表明不同叶面肥处理下，花椒叶片各生理指标间表现不同的促进或抑制作用，特别是花椒叶片的渗透调节物质含量变化会促进或抑制其他物质的含量和活性。

表1 大红袍花椒叶片生理指标相关性Table 1 Correlation of physiological indexes of Dahongpao prickly ash leaves

2.5 叶面肥对大红袍花椒苗高的影响

由图5可知，苗高增长最快为0.1%Mn处理，比对照组高67.4%。喷施Mg肥的处理苗高增量均大于对照，且随着喷肥质量分数升高，苗高增量越大。0.4%、0.2%、0.1%Mg肥处理苗高分别比对照多40.0%、10.4%、3.3%。0.4%和0.2%Mg肥处理与对照差异显著。喷施B肥、Mn肥、复合叶面肥的处理苗高增量均随着喷肥质量分数升高而减小，其中0.1%Y处理苗高增量比对照多16.2%，差异显著；0.4%B、0.2%B、0.4%Y、0.1%B、0.2%Y、0.4%Mn、0.2%Mn处理苗高增量分别比对照小94.6%、41.6%、32.9%、23.3%、18.6%、9.1%、6.3%，差异均显著。0.4%Mo处理苗高增量较对照多22.4%，0.2%Mo肥处理苗高增量较对照减少28.6%，差异均显著。0.1%Mo处理苗高增量与对照无显著差异。

图5 大红袍花椒苗高增量Fig.5 Increment of sapling height of Dahongpao prickly ash

2.6 叶面肥对大红袍花椒基径的影响

由图6可知，随着喷施Mn肥、B肥、复合叶面肥质量分数升高，基径增量减少。其中0.1%Mn、0.2%Mn肥和0.1%Y处理基径增量显著大于对照，分别比对照高55.9%、15.9%、26.5%。0.4%B、0.2%B肥和0.4%Y处理基径增量显著小于对照，分别比对照小48.0%、12.6%、19.2%。喷施Mg肥的处理，基径增量均大于对照，随着镁肥质量分数升高，基径增量增加，质量分数由高到低分别比对照大52.9%、23.8%、10.6%。0.1%Mg肥处理与对照差异不显著。0.4%和0.1%Mo处理基径增量显著大于对照，分别较对照多31.1%和28.5%，0.2%Mo处理与对照无显著差异。

图6 大红袍花椒基径增量Fig.6 Base diameter increment of Dahongpao prickly ash

3 结论与讨论

3.1 结论

叶面喷施适量的Mn肥、Mg肥、Mo肥、复合叶面肥对大红袍花椒的苗高和基径有显著促进作用，且对苗高的促进作用0.1%Mn>0.4%Mg>0.4%Mo>0.1%Y>0.2%Mg；对基径的促进作用0.1%Mn>0.4%Mg>0.4%Mo>0.1%Mo>0.1%Y>0.2%Mg>0.2%Mn。喷施B肥对花椒的苗高和基径增长无显著促进作用，且高质量分数的B肥会抑制花椒的生长。

单独喷施各叶面肥对花椒叶片的生理特性影响不同，适量的Mo肥可增强花椒叶中的氮代谢水平且不影响糖代谢；适量的Mn肥可以促进花椒叶光合作用、蛋白质合成水平；适量的Mg肥可以提高可溶性糖含量和酶活性，增强花椒的生理抗性；适量喷施B肥可促进可溶性蛋白的合成；喷施花椒复合叶面肥可以显著促进碳水化合物的合成。不同的叶面肥处理，花椒叶片各生理指标间表现不同的促进和抑制作用。因此，在大红袍花椒生长过程中，喷施一定浓度的(NH4)6Mo7O24(0.4%)、MnSO4(0.1%)、MgSO4(0.2%～0.4%)、复合叶面肥(0.1%)可以为花椒提供生长所需养分，促进花椒的生长，调节生理活动，提高抗性。

3.2 讨论

研究证实，施用适宜的N、P、K肥对汉源花椒、汉源葡萄青椒、竹叶花椒的苗高、地径等生物学特性和可溶性糖含量、可溶性蛋白含量等生理指标均有显著的促进作用[26-28]。本研究中，喷施适量的Mn肥、Mg肥、Mo肥和复合叶面肥对大红袍花椒的苗高和基径也有显著促进作用。随着喷施Mn肥和复合叶面肥质量分数升高，苗高与基径生长减缓，喷施Mg肥则相反。0.1%Mn、0.4%Mg、0.4%Mo处理较对照及同种肥的其他质量分数，苗高与基径增长均较快。B肥对大红袍花椒苗高与基径有一定的抑制作用，质量分数越高，抑制越强。0.4%B处理苗高增长趋于停滞。

Mo元素参与植物体内氮代谢、是硝酸还原酶的组成成分[29]。喷施Mo肥可以显著提高水涝胁迫玉米子粒的蛋白质含量[30]。本研究表明，喷施Mo肥对花椒叶片可溶性蛋白含量、MDA含量无显著影响，所以喷施Mo肥不会使花椒叶片细胞膜受到伤害。0.1%Mo和0.2%Mo处理的花椒叶片可溶性糖含量显著高于对照，可溶性蛋白含量降低，0.1%Mo处理的SOD活性降低。可溶性糖含量与可溶性蛋白含量、SOD活性分别呈显著与极显著的负相关，因此喷施适量的Mo肥可以增强花椒叶片的氮代谢水平而不影响糖代谢。

Mn离子是细胞中许多酶的活化剂，缺Mn会抑制植物的光合作用等生理生化过程，Mn过量则破坏叶绿体结构[31]。有研究发现，喷施一定质量分数的Mn叶面肥能使番茄果实可溶性糖含量提高[32]，0.1%MnSO4处理可以显著提高马铃薯块茎可溶性蛋白含量[33]。本研究中，随喷施Mn肥质量分数升高花椒叶片可溶性糖含量增高；0.1%Mn处理的花椒叶片可溶性蛋白含量显著增加。说明高质量分数的Mn叶面肥可以促进花椒叶片可溶性糖含量增加，低质量分数的Mn肥可以促进可溶性蛋白含量增加。Mn胁迫[34]和高质量分数的MnSO4处理会降低番茄和马铃薯块茎SOD活性。0.2%Mn处理大红袍花椒叶片的SOD活性与对照无显著差异，MDA含量均与对照无显著差异。因此喷施适宜质量分数的Mn肥能够促进花椒叶片的光合作用和提高蛋白质合成水平。

Mg元素是植物叶绿素的组分、也是多种酶的活化剂、参与植物的多种生物合成过程、对提高植物产量和品质有重要作用[35]。施用174 mg/kg的Mg肥能使猴樟苗高、地径、高径比显著增加，并显著提高猴樟叶片中叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白的含量，提高光合效率[36]，葡萄叶面喷施Mg肥可以提高可溶性糖含量，且浓度高时更显著[37]。本研究中，喷施Mg肥对花椒的苗高和地径生长有促进效果，且可溶性糖含量均高于对照，可溶性蛋白含量均低于对照，可溶性糖含量与MDA含量呈极显著正相关。0.1%Mg处理叶片MDA含量显著高于对照，0.4%Mg、0.2%Mg处理SOD活性显著高于对照，可能是因为：随着喷施镁肥浓度升高，花椒叶片SOD活性增强，大量清除细胞组织积累的自由基和过氧化物，导致MDA含量降低，与施用Mg肥使得厚皮甜瓜[38]和花生[39]叶片SOD活性增强；喷施0.4%硫酸镁的葡萄叶片MDA含量低于0.2%硫酸镁处理[40]的结果相近。因此花椒叶面喷施Mg肥有助于强化光合作用、提高可溶性糖的生成，并有利于清除细胞组织积累中的自由基和过氧化物。

B参与植物体内物质运输及多种生理代谢活动，调节和影响植物的开花、结实和产量[41]。缺B或B过多都会破坏植物细胞膜的完整性，加强脂质过氧化作用[42]。研究证实，叶面喷施B肥可以促进九叶青花椒开花结果，增加座果率、提高产量和品质[43]，在本研究中，喷施B肥花椒的株高和基径均受到不同程度的抑制，各处理MDA含量均显著高于对照，且0.4%B处理SOD活性也显著高于对照，MDA含量与可溶性蛋白含量、SOD活性分别呈极显著和显著的正相关，表示花椒在大量清除细胞内的自由基和过氧化物后，膜脂过氧化程度依然高，所以喷施0.4%B肥质量分数太高，会损伤花椒叶片，影响花椒的正常生理活动。对荞麦[44]、花生[45]、猕猴桃[46]叶面喷施B肥，可以提高其果实中的蛋白质含量，本研究中喷施B肥使花椒叶片的可溶性蛋白含量也均有所提高。花椒叶片可溶性糖含量随着喷施B肥质量分数的升高而降低，与喷施B肥质量分数为0.1%～0.4%时，苜蓿叶可溶性糖含量变化一致[47]。因此喷施0.1%B肥可增加可溶性糖含量，增强细胞的渗透调节能力。

研究证实，配方施肥可以有效促进如红锥、望天树、白桦、刨花润楠等多种植物的生长，促进株高、地径增长及生理活性[48-51]，合理的配方施肥对植物有重要意义。不同元素间的相互作用有所不同。B和Mo有明显的互作效应，已存在的一种元素能促进另一种元素的作用或者缓冲缺乏其造成的负面效应[52]。适当B、Mo配施可提高SOD等细胞保护酶活性，缓解膜脂过氧化，降低MDA含量[53]。研究证实，叶面喷施B和Mo叶面肥能促进甜菜根的生长，提高甜菜叶和根的N、P、K、Ca、Mg的含量和甜菜的糖产量[54]。施用Mo肥、Mg肥等多种微量元素肥料可以增加油菜的次级分枝数量，达到增产的效果，而Mg含量是最显著的影响因素[55]。花椒复合叶面肥含腐植酸、N、Mo、Mn、Mg、Fe、S、B等元素，本研究表明，一定质量分数的复合叶面肥能促进花椒的生长，增加花椒叶片中的可溶性糖含量和MDA含量、降低可溶性蛋白含量。可溶性糖含量与SOD活性呈极显著正相关，可溶性蛋白含量与MDA含量呈显著负相关。本项目组其他研究证实，花椒复合叶面肥明显增大花椒果径、鲜重和干重。因此，花椒复合叶面肥对碳水化合物的合成有促进作用，但其他作用还有待进一步研究。