不同营养元素缺乏对黄豆幼苗特征的影响

闫志蕊，乌恩，包庆格乐，乌音嘎，戴旭光

（内蒙古农业大学草原与资源环境学院，内蒙古呼和浩特 010018；内蒙古自治区土壤质量与养分资源重点试验室，内蒙古呼和浩特 010011）

1 试验目的

通过营养液栽培试验，探讨不同必需营养素的缺乏对大豆苗木生长发育形态变化和各种生理指标的影响。旨在构建大豆营养缺乏早期诊断图谱，以期为大豆早期诊断和优质高效栽培提供参考。

2 材料与方法

2.1 试验材料

当季收获很多新鲜黄豆种子。

2.2 试验方法

2.2.1 试验设计。（1）试验包含8 个处理，全素（CK）、缺氮（-N）、缺磷（-P）、缺钾（-K）、缺钙（-Ca）、缺镁（-Mg）、缺硫（-S）、缺铁（-Fe）。每个处理保留8 株，重复3 次，缺素培养试验培养周期为10 周。按照张志良[3]的营养液制备全营养液和营养缺乏营养液，温室光照环境条件正常，具有适宜的温湿度。（2）除每周浇水外，其他每天称重补水，水为蒸馏水，防止水分蒸发和缺水。可根据天气和幼苗生长情况调整浇水量，同时，为减小边际社会效应，试验期间应每隔2 周移动1 次苗盆。

2.2.2 测定指标及方法。苗高、叶长、叶宽测量：测定全部幼苗苗高、叶长、叶宽；生物量测定：充分混合植物各部分，并测定其生物量；叶绿素测定：试验结束时，每个处理留3 株，每株随机选取3 个叶片，利用叶绿素计（SPAD 仪）测定叶绿素相对值；根冠比的确定：称取每株地上和地下物质干重，计算每项处理大豆根冠比。

2.3 幼苗摄影及图片处理

使用佳能750D 相机拍摄黄豆幼苗，记录黄豆幼苗每个时期出现的缺素症状，并对图片进行处理。

2.4 数据分析

使用Microsoft Excel 2010 软件整理数据及制表等，并运用SAS 统计软件进行相关性和显著性分析。

3 结果与分析

3.1 缺素条件下幼苗的症状表现

由图1 可知，黄豆幼苗在不同缺素处理下表现主要症状。由表1 可知，黄豆幼苗在不同缺素条件下的反应和敏感性。

图1 不同缺素处理黄豆幼苗生长状况

表1 不同缺素处理下黄豆幼苗的表现症状

3.2 缺素处理下幼苗生长的影响

3.2.1 不同缺素处理对黄豆幼苗生长速率的影响。由表2 可知，各缺素处理下的黄豆幼苗叶面大小与全素处理下的黄豆幼苗生长指标存在显著差异。幼苗最高为全素处理，显著高于其他缺素处理，其他依次是缺钙（-Ca）、缺硫（-S）、缺铁（-Fe），缺氮幼苗最矮。因此，与全素处理相比，各缺素处理的黄豆幼苗苗高均显著降低，缺氮条件下对黄豆幼苗苗高影响最大，其次是缺镁。叶长、叶宽指标结果显示，缺氮处理显著低于全素及其他缺素处理，黄豆幼苗在缺氮处理下，对苗高、叶长、叶宽有较大影响。

表2 不同缺素处理对黄豆幼苗生长指标的影响

3.2.2 不同缺素处理对黄豆幼苗SPAD 值的影响。SPAD 值为叶绿素相对值，植物用来进行光合作用的细胞器是叶绿素，因而光合速率与叶绿素含量成正比[4]。由图2 可知，各缺素处理下，叶片SPAD 值大小依次为全素（CK）＞缺硫（-S）＞缺钾（-K）＞缺铁（-Fe）＞缺钙（-Ca）＞缺磷（-P）＞缺镁（-Mg）＞缺氮（-N）。单因素方差分析结果表明，营养缺乏处理显著影响黄豆幼苗SPAD 值，缺硫处理与全元素处理SPAD 值差异不显著，其他养分缺乏处理与全元素处理SPAD 值差异极显著。

图2 不同缺素处理对黄豆幼苗叶绿素的影响

3.2.3 不同缺素处理对黄豆幼苗根冠比的影响。由图3可知，黄豆幼苗根冠比大小依次为缺氮（-N）＞缺铁（-Fe）＞缺钙（-Ca）＞缺硫（-S）＞缺磷（-P）＞缺钾（-K）＞缺镁（-Mg）＞全素（CK）。其他缺素培养条件下的根冠比与全素处理有显著水平差异。Duncan 多重比较研究结果分析表明，缺钙与缺硫处理，一些黄豆幼苗根冠无显著差异，与其他缺素处理的黄豆幼苗根冠比均有显著特征差异。

图3 不同缺素处理对黄豆幼苗根冠比的影响

4 讨论

4.1 氮

氮素是植物生长发育过程中需求量最大的矿质营养元素之一[5]。叶绿素合成依赖于氮素[6]，所以，其在植物生长中必不可少。在本试验中，缺氮元素处理的幼苗表现为老叶发黄，叶尖、叶静脉均呈淡绿色，叶小且易脱落，茎细，会停止生长。

4.2 磷

磷是磷脂等化合物合成的重要元素，缺磷对植物生长发育和生理功能会产生不可逆转的影响[7]。因此，大豆苗木用磷缺乏处理小，不适合生长，发病快、叶片少。

4.3 钾

钾对植物的韧皮部传导、光合作用具有重要作用[8]。钾能促进光合磷酸化、调节气孔开闭、促进同化物运输[9]。因此，缺钾会阻碍幼苗生长，缺钾处理的黄豆幼苗表现为叶薄且易脱落、植株瘦小、易发病。

4.4 钙

钙与细胞分裂有关，具有稳定生物膜的功能，是少部分酶的活化剂[10]。在植物中，钙是一种更难移动的元素，所以，缺钙的第一个症状表现在新叶上。在本研究中，缺钙处理对黄豆幼苗也表现出抑制作用，缺钙处理的黄豆幼苗表现出生长缓慢、部分叶片畸形，缺钙严重时顶芽枯死。

4.5 镁

镁是叶绿素的重要组成部分，也是光合作用中某些酶的重要活化剂。因此，缺镁会减弱光合作用[11]，因而影响了植物体内叶绿素的合成，而且镁在韧皮部的移动性高[12]。本研究显示，缺镁处理的黄豆幼苗叶片SPAD 值显著降低，可能是抑制黄豆幼苗苗高和叶生长的主要原因。

4.6 硫

硫和钙都属于较难移动的元素，硫能组成部分蛋白质且含硫化合物较多。缺硫会使蛋白质难以合成，呼吸速率降和SPAD 值较低，导致幼苗干枯黄化，植株幼小。缺硫处理的黄豆幼苗SPAD 值与全元素处理有显著差异。

4.7 铁

铁是多种酶、细胞产生色素、蛋白等的重要组成部分[13]，而植物呼吸作用也涉及铁。缺铁幼苗的根冠比受影响较小，但SPAD 值、苗高、生物量与对照有显著差异。

从时间上来看，缺氮处理的症状出现得最早，缺硫处理的症状出现得最晚，缺磷、缺钾、缺钙、缺镁处理出现症状的时间相差无几。

5 结语

（1）营养元素缺乏对黄豆幼苗生长和生理有一定影响。（2）黄豆苗木缺乏养分生长的时间和症状差异：在培养黄豆苗木的过程中，最早出现症状是缺氮处理，症状最为明显，表现出黄叶、植物小、弱等症状。其次是缺磷、缺钾、缺钙、缺镁、缺铁处理下，均表现为叶片发黄，由叶片边缘向内或向外卷曲，叶片干枯，甚至最后脱落。（3）营养元素的缺乏，黄豆幼苗生长数量指标存在差异：影响最严重的是缺氮处理，在苗高、叶长、叶宽（叶面积）、根冠比与叶绿素相对值上都有极显著影响，会明显抑制幼苗生长。其他缺素处理也对黄豆幼苗在苗高、叶长、叶宽、根冠比与叶绿素相对值上表现出不同影响，但不明显。