鉀肥和水分對菘藍幼苗生長和生理特性的影響
資源與鑒定
作者：楊娟娟 郭巧生 陳蘇丹 鄧喬華
[收稿日期] 2013-10-06
[基金項目] 國家發改委現代中藥高技術產業發展專項（2011-51）
[通信作者] *郭巧生，Tel：（025）84395980， E-mail
[摘要] 該文以菘藍幼苗為試驗材料，設置不同硫酸鉀用量（K0 0 g·kg-1，K1 0.33 g·kg-1，K2 0.67 g·kg-1）和水分條件（適宜水分和幹旱），研究菘藍生長指標、抗氧化酶活性及滲透調節物質含量變化，明確鉀肥和水分對菘藍幼苗生長發育和生理特性的影響，為緩解菘藍幹旱脅迫提供依據。研究發現：①幹旱脅迫下菘藍生長受抑製，生物量下降；鉀肥顯著緩解幹旱脅迫對菘藍幼苗的傷害。②與無鉀處理相比，幹旱脅迫下，K1，K2處理地上部生物量增加89.13%，60.87%，K1處理地下部生物量升高，但K2處理地下部生物量下降。③幹旱脅迫下，K1，K2處理較K0處理SOD，CAT，POD活性顯著增大；可溶性糖含量分別升高16.67%，5.00%，脯氨酸含量分別升高42.41%，65.62%，但可溶性蛋白含量顯著下降。綜上可得，幹旱抑製菘藍生長，適量鉀肥可以通過影響菘藍植株抗氧化酶活性和滲透調節物質含量等方式達到緩解幹旱脅迫目的。
[關鍵詞] 鉀肥；水分；菘藍；生理特性
菘藍Isatis indigotica Fort.為十字花科菘藍屬二年生草本植物，是常用大宗藥材，其根和葉均供藥用，根入藥為板藍根，葉入藥為大青葉，有清熱解毒、涼血消斑、利咽止痛的功效[1]。我國有42%的國土麵積處於幹旱、半幹旱區[2]。全國年均受旱麵積占各種氣象災害受災麵積的一半以上，嚴重影響農業生產[3]。研究表明，淹水和幹旱對菘藍外觀形態、生物量及化學成分積累影響顯著。水分缺乏抑製菘藍根長、根粗及葉麵積等增加，隨著幹旱脅迫程度加深，菘藍根冠比增大，抗氧化物保護酶SOD，POD，CAT活性升高，可溶性糖含量增加，但光合作用下降[4-6]。目前較常用的幹旱抵禦措施主要分為2個方麵，一是栽培措施；二是育種措施[7]。而施肥是常用緩解幹旱的其中一種栽培措施。鉀作為“肥料三要素”之一，是植物體內多種酶的活化劑，促進植物生長，且有利於光合作用[8]。Jonathan N Egilla[9]發現幹旱脅迫下鉀肥處理可促進扶桑植株根、莖生長，且顯著增加其根冠比。另有研究表明[10-11]，幹旱脅迫下施鉀有利於提高植株含水量，增強植株氣孔調節能力及滲透調節能力等，從而增強植株抗旱性。因此，研究鉀肥與水分對菘藍生長發育及生理生化的影響意義重大。
現階段關於菘藍的研究主要集中在化學成分、藥理作用及礦質營養等方麵，而關於鉀素對水分脅迫下菘藍生長和生理特性的影響鮮見報道。為此，本研究以菘藍幼苗為研究對象，設置不同鉀肥和水分水平，測定不同處理菘藍幼苗生長發育狀況及主要抗氧化酶活性等，旨在為菘藍抗旱生理研究及大麵積種植奠定基礎。
1 材料
供試材料采自甘肅省張掖市，經南京農業大學中藥材研究所郭巧生教授鑒定為十字花科菘藍屬植物菘藍I. indigotica的角果。
2 方法
2.1 試驗設計 本實驗在南京農業大學溫室大棚內完成。選擇26 cm×28 cm塑料盆種植，每盆單獨裝土9 kg，並隨土拌入不同量硫酸鉀0 g/盆（無鉀K0）、3 g/盆（低鉀K1）、6 g/盆（高鉀K2）。栽培所用基質為土壤-蛭石2∶1， pH 7.9，養分狀況為有機質28.50 g·kg-1，全氮1.48 g·kg-1，全磷1.32 g·kg-1，全鉀15.02 g·kg-1，堿解氮78.07 mg·kg-1，速效磷26.23 mg·kg-1，速效鉀247.83 mg·kg-1。篩選色澤、大小、飽滿度一致的種子，於2013年4月12日播種，每盆均勻撒種30～40粒，覆土2～3 cm，各處理6盆。株高約5 cm時間苗，每盆留苗4～5株。株高10～12 cm時，采用稱重補水法進行控水處理，土壤含水量分別為田間最大持水量（30%）的70%（適宜水分）、50%（幹旱）[6]。處理30 d後測定其生長狀況及生理指標。
2.2 測量項目 菘藍植株處理30 d後，每盆采樣3株，用直尺測量其株高、根長；遊標卡尺測量其根粗；選取同一部位葉片，用葉麵積儀（Li-3000）記錄其葉麵積。
采用氮藍四唑（NBT）法測定超氧化物歧化酶（SOD）活力 [12]；高錳酸鉀滴定法測定過氧化氫酶（CAT）活力 [12]；愈創木酚法測定過氧化物酶（POD）活力 [12]。
蒽酮硫酸法測定可溶性糖含量[12]；考馬斯亮藍G-250法測定可溶性蛋白含量[12]。
2.3 數據分析 采用Excel 2007和SPSS 18.0軟件進行數據分析。
3 結果與分析
3.1 不同鉀肥和水分對菘藍幼苗生長及生物量的影響 幹旱處理菘藍幼苗株高，葉麵積，根長和根粗相比正常供水分別降低12.80%，40.42%，5.71%，28.57%，缺水顯著抑製菘藍幼苗生長。但無論水分供應充足還是幹旱脅迫，鉀肥處理後，菘藍幼苗株高，葉麵積，根長和根粗均增大，鉀肥效果顯著。幹旱脅迫下，K1處理株高，葉麵積，根粗分別較K0，K2處理升高48.50%，2.12%；95.32%，7.04%；32.38%，2.21%，並且，根長也隨著施用鉀肥的增加而增長，見表1。
水分明顯影響菘藍幹物質積累，與正常供水處理相比，幹旱脅迫致使菘藍地上部分和地下部分幹重降低。鉀肥有利於適宜水分處理下菘藍幹物質積累，並且抑製幹旱脅迫下菘藍幹物質積累量的降低。與無鉀處理相比較，幹旱脅迫下鉀肥處理菘藍地上部與地下部幹重降低量相對較少。幹旱脅迫時， K0，K1，K2處理地上部分幹重分別降低51.06%，34.59%，39.34%；K0，K2處理地下部分幹重降低34.78%，26.67%，K1處理地下部分幹重高於正常供水處理。K1處理地上部分和地下部分單株幹重相較於 K0，K2處理顯著增加，見表2。同時，表2顯示幹旱脅迫菘藍根冠比大於正常供水處理；鉀肥處理根冠比下降，但幹旱脅迫下鉀肥處理菘藍根冠比下降幅度減小。除此之外，幹旱脅迫導致菘藍植株含水量下降，但隨鉀肥用量的升高菘藍植株含水量呈上升趨勢。