外源腐殖酸对草莓种苗繁育、光合特性及氮代谢的影响

赵菁婉，张彦萍，刘海河，朱立保，范中艺，杨志桃

（河北农业大学 园艺学院/ 科教兴农中心，河北 保定 071001）

草莓（Fragaria ananassaDuch.），蔷薇科草莓属，多年生草本植物。其果实鲜美多汁，营养丰富，素有“水果皇后”的美称，在全球经济作物中占有非常重要的地位［1］。近年来，随着消费者需求日益增长，我国草莓产业发展极快，种苗繁育作为草莓生产中的关键环节［2］，提高草莓种苗繁育的数量和质量是当前草莓产业亟需解决的课题。

腐殖酸是一种天然存在于土壤有机质中的有机酸，参与植物生长发育，具有增强肥效、改善土壤环境、刺激作物生长、提高农产品质量等功能［3-5］。腐殖酸的增产作用在白菜、甜瓜和番茄等作物上已有较多研究［6-8］。王涵宇等［9］研究表明施用腐殖酸能够显著提高油菜幼苗的根系活力，也有研究表明施用腐殖酸不仅可以促进番茄生长，还可以提高光合色素含量，且有一定的防治虫病的效果［10-11］。在盐胁迫条件下，有研究认为腐植酸处理能够缓解盐胁迫对草莓植株生长的影响［12］，还有研究发现腐殖酸可以提高小白菜氮素代谢酶的活性［13］。目前，有关腐殖酸在草莓育苗方面的研究极少，本试验以‘红颜’草莓母株为对象，研究叶面喷施不同浓度的腐殖酸对其繁苗数量和繁育子苗的质量以及对其子苗的光合及氮代谢相关酶活性等生理指标的影响，以期为腐殖酸在草莓种苗繁育上的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试草莓母株品种为‘红颜’，试验用腐殖酸（Humic Acid）购自Sigma 公司。

1.2 试验设计

试验于2022 年在河北保定顺平岩田草莓农业科技园区进行。3月中旬草莓母株高畦定植，行距1.8 m，株距0.3 m。于5 月上旬草莓母株匍匐茎发生初期开始叶面喷施腐殖酸处理，共设置4 个浓度处理：T1（50 mg/L）、T2（100 mg/L）、T3（150 mg/L）、T4（200 mg/L），以清水作为对照（CK），每15 d喷施1 次，共喷施6 次，试验随机排列，3 次重复。在7 月30 日田间测定记录不同浓度处理的母株匍匐茎抽生数量和单株子苗数，并随机选取苗龄一致的二级子苗，测定株高、茎粗、叶面积、根系活力、壮苗指数、光合色素含量、光合特性和氮代谢相关酶等指标。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 草莓母株繁苗数量测定 每处理随机选取母株10 株，3 次重复，调查统计其匍匐茎抽生条数和3 叶1 心以上的幼苗数量。

1.3.2 子苗生长指标测定 参照《草莓种质资源描述规范和数据标准》［14］用直尺和游标卡尺测定子苗株高、茎粗，用直尺测量自新叶向下第2 片功能叶的长和宽，计算叶面积［15］，采用TTC 法测定根系活力［16］，参照宫彬彬等［17］方法计算壮苗指数。每处理随机选取10 株，3 次重复，取其平均值。

1.3.3 子苗光合色素含量及光合特性的测定 光合色素含量采用乙醇丙酮提取法测定，于晴天9:00-11:00 采用LI-6800 光合仪测定第2 片功能叶的净光合速率（Pn）、胞间CO2浓度（Ci）、气孔导度（gs）和蒸腾速率（Tr）。每处理随机选取10 株，取平均值。

1.3.4 子苗生理指标及氮代谢相关酶的测定 参照李合生等［18］的方法测定硝态氮和铵态氮含量以及硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）活性；谷氨酸合酶（GOGAT）和谷氨酸脱氢酶（GDH）活性采用试剂盒测定。

1.4 数据分析

利用Excel 进行数据处理和图表制作，采用SPSS 19.0 统计软件进行数据显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度腐殖酸处理对草莓母株繁苗数量的影响

由表1 可知，不同浓度腐殖酸处理的草莓母株单株匍匐茎数和单株子苗数均显著高于对照。与CK相比，T1、T2、T3、T4 的单株匍匐茎数分别增加了41.38%、72.41%、100.00%、43.17%，T3 显著高于其它处理。

表1 腐殖酸处理对草莓单株繁苗数量的影响Table 1 Effects of humic acid treatments on the number of strawberry seedlings per plant

T1、T2 的单株子苗数较CK 分别增加60.64%、82.98%；T3 最 高，增加了111.70%；T4 增加了56.38%。表明，腐殖酸处理可以显著提高草莓母株的繁苗率，其中T3 处理繁苗率最高。

2.2 不同浓度腐殖酸处理对草莓子苗质量的影响

由表2 可知，不同浓度的腐殖酸处理对草莓母株繁殖的子苗株高、茎粗、叶面积、根系活力和壮苗指数等生长质量指标影响不同，其对株高影响差异不显著；除T1 外，不同浓度的腐殖酸处理对茎粗影响均显著高于CK；不同浓度腐殖酸处理对子苗的叶面积、根系活力和壮苗指数的影响均显著高于CK。以T3 对各生长质量指标的影响效果最好。表明，适宜浓度的腐殖酸处理能够促进子苗生长，提高子苗质量。

表2 腐殖酸对草莓子苗生长的影响Table 2 Effects of humic acid on the growth of strawberry seedlings

2.3 不同浓度腐殖酸处理对草莓子苗光合特性的影响

2.3.1 外源腐殖酸对草莓子苗叶片光合色素含量的影响 由表3 可知，不同浓度的腐殖酸处理能够显著提高草莓子苗叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素的含量。腐殖酸各浓度处理之间叶绿素a 含量差异不显著；T1、T2、T3 的叶绿素b 含量显著高于T4；T2、T3 的总叶绿素含量显著高于T1、T4。相比而言，T3 时各指标值最高，其叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量分别比CK 高3.27%、57.30%、19.08%。表明，适宜浓度的腐殖酸处理可以显著提高草莓子苗叶片光合色素的含量。

表3 腐殖酸对草莓子苗叶片光合色素含量的影响Table 3 Effects of humic acid on contents of photosynthetic pigments in leaves of strawberry seedlings

2.3.2 外源腐殖酸对草莓子苗叶片光合特性的影响由表4 可以看出，不同浓度的腐殖酸处理可以显著提高草莓子苗叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率。以T3 处理效果最好，其净光合速率、气孔导度和蒸腾速率分别比CK 高35.83%、42.11%、30.20%。腐殖酸处理还影响到胞间CO2浓度，与CK 相比，所有浓度处理均显著低于CK，但处理间差异不显著。表明，适宜浓度的腐殖酸处理可以促进子苗光合作用，提高光合效率，有利于子苗的光合积累。

表4 腐殖酸对草莓子苗叶片光合特性的影响Table 4 Effects of humic acid on photosynthetic characteristics of strawberry seedling leaves

2.4 不同浓度腐殖酸处理对草莓子苗叶片氮代谢的影响

2.4.1 外源腐殖酸对草莓子苗叶片不同形态氮素含量的影响 由图1 可知，不同浓度腐殖酸处理的草莓子苗叶片中的硝态氮含量显著低于对照，随腐殖酸处理浓度的提高呈下降趋势，T1、T2、T3、T4较CK 相比分别降低了10.20%、26.19%、45.33%和59.38%，表明外源腐殖酸处理能够加速叶片中的硝态氮分解，显著降低草莓子苗叶片中的硝态氮含量。经过不同浓度腐殖酸处理后的草莓子苗叶片中的铵态氮含量显著高于对照，T1、T2、T3、T4处理分别比CK 增加8.18%、22.45%、64.72%、26.90%，T3 处理显著高于CK 和其它处理，表明腐殖酸处理显著增加了草莓子苗叶片中铵态氮的含量。

图1 腐殖酸对草莓子苗叶片硝态氮、铵态氮含量的影响Fig. 1 Effects of humic acid on the contents of nitrate nitrogen and ammonium nitrogen in the leaves of strawberry seedlings

2.4.2 外源腐殖酸对草莓子苗叶片氮代谢酶活性的影响 由图2 可知，腐殖酸处理过的草莓子苗叶片的硝酸还原酶（NR）活性显著高于对照，随腐殖酸处理浓度的提高呈上升趋势，T1、T2、T3、T4 较CK 相比分别增加了32.74%、57.11%、199.49%和216.50%，T3 和T4 处理显著高于其它处理，表明腐殖酸处理能够增强草莓子苗叶片中的NR 活性，促进草莓子苗氮代谢进程。不同浓度的腐殖酸处理均可显著提高草莓子苗叶片中谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）、谷氨酸脱氢酶（GDH）活性。T3 处理的GS、GOGAT、GDH 酶活性显著高于CK 和其它处理，表明，适宜浓度的腐殖酸处理可以提高草莓子苗叶片中GS、GOGAT、GDH 酶活性，促进草莓子苗的氮代谢。

图2 腐殖酸对草莓子苗叶片NR、GS、GOGAT 及GDH活性的影响Fig. 2 Effects of humic acid on the activities of NR,GS,GOGAT and GDH in the leaves of strawberry seedlings

3 讨论与结论

草莓种苗繁育主要利用母株在生长过程中抽生出的匍匐茎进行无性繁殖。本试验结果表明，不同浓度腐殖酸叶面喷施处理，均可显著提高草莓母株的匍匐茎抽生数量和子苗数，这与马欣等［19］的研究结果一致。经过腐殖酸处理过的草莓子苗的茎粗、叶面积、根系活力和壮苗指数均不同程度的优于对照。本试验中，外源腐殖酸浓度为150 mg/L 时的处理效果最好。表明适宜浓度的腐殖酸处理不仅可以提高草莓母株的繁苗率，还可以提高草莓子苗质量。

光合色素是植物进行光合作用的重要物质［20］，能够衡量植株对光能的利用率［21］。净光合速率是评价植株光合能力的一个重要指标，能够反映植株积累有机物的状况［22］。本试验中，叶面喷施腐殖酸显著提高了草莓子苗的叶绿素含量、净光合速率、气孔导度以及蒸腾速率等指标，这与张沁怡等［23］在水稻上的研究结果一致。当外源腐殖酸浓度为150 mg/L 时，处理效果最好。说明适宜浓度的腐殖酸处理可以提高草莓子苗叶片的叶绿素含量，进而改善植株光合性能，促进植株的光合作用。

氮素对植株生长有重要影响，苗期施加氮素可以促进定植前草莓植株的生长，改变定植后草莓的物候期［24］。植株叶片氮素含量的75%用于构建叶绿素，所以氮素缺乏常常会成为植物生长的限制因素［25］。而NO3-积累过量会削弱植株幼苗利用光照和CO2的能力，损害叶肉细胞，改变叶绿素含量［26］，从而降低光合速率，抑制植株的生长［27］。本试验中，外源腐殖酸处理显著促进了NO3-的分解和NH4+的积累，这可能是因为腐殖酸处理影响了氮代谢相关酶的活性，使得硝态氮分解加速，氮素转化速率加快，促进了硝态氮向铵态氮的转化，提高了草莓子苗氮素的代谢能力，影响了叶片中叶绿素的合成，进而促进了草莓子苗的光合作用。研究发现草莓子苗生长量与光合、氮代谢的变化趋势相似，由此推断生长量的显著提高可能与氮代谢速率提高、光合增强有关。

氮代谢是植物生长发育极为重要的生理过程。作为硝态氮同化过程中的限速酶，NR 活性直接影响氮代谢的速率［28］，NR 将土壤中的硝酸盐还原成亚硝酸盐，亚硝酸还原酶将亚硝酸盐还原为铵态氮，然后在GS/GOGAT 循环作用下，转化成谷氨酸等有机氮，进一步参与蛋白质等物质的合成过程。试验结果表明，外源腐殖酸显著提高了植株的NR、GS、GOGAT 和GDH 活性，促进了植株氮代谢速率。这与刘敏等［29］在番茄上的研究结果一致。随腐殖酸浓度升高，GS、GOGAT 和GDH 活性呈先升高后下降的趋势，腐殖酸浓度为150 mg/L 时的处理效果最好。结合前人研究，这可能是由于GS/GOGAT 循环产物谷氨酰胺过量，对GS/GOGAT 循环产生了负反馈调节，从而降低了酶活性。GDH 是谷氨酸合成与代谢过程的关键酶［30］，这一过程会产生NH4+，过高的氮浓度会抑制其发挥功能［31］，也可能是由于腐殖酸低浓度促进、高浓度促进减弱的表现特点［32］，从而降低了酶活性。

草莓的花芽分化与植株体内的营养状况相关，主要取决于植株体内的碳水化合物与氮素的比例，即碳氮比。一般认为，草莓植株叶片功能良好，合成大量的碳水化合物为花芽分化提供充足的有机养分，能够促进花芽分化；叶片中过多的氮素使碳水化合物在体内的比率下降，进而影响草莓的花芽分化。本研究发现母株叶面喷施一定浓度的腐殖酸，能够提升草莓子苗的叶绿素含量和光合作用，促进子苗生长，至于其对花芽分化的影响，有待于进一步深入研究分析。

综上所述，草莓育苗期对草莓母株进行外源腐殖酸叶面喷施处理，可以提高NR、GS、GOGAT 和GDH 活性，改善草莓子苗植株氮代谢、提升草莓子苗的叶绿素含量和光合作用，促进子苗生长，提高草莓母株的繁苗率及子苗质量。本试验中，以150 mg/L的腐殖酸处理浓度育苗效果最好。