施硫對甜蕎生長發育和產量及籽粒總黃酮含量的影響

宋麗芳，楊晨波，郭 琪，史曉倩，王子軒，郝爽楠，宋曉彥

（山西農業大學農學院，山西太谷030801）

硫作為作物的重要營養元素，在植物體內起著無可替代的作用[1-2]。植物體內大約有90%的硫存在于含硫氨基酸中，同時硫對植物體內一些酶的合成、活化起重要的作用[3-4]。近年來，由于使用大量無硫肥料及環境的改善，有許多國家及地區出現硫素虧缺的現象[5-6]。缺硫會影響植物的正常生理活動，從而降低對逆境及病蟲害的抗性，最終對植物產量及其品質產生負面影響[7]。

甜蕎亦稱普通蕎麥，作為一種極具潛力的功能性食品，有很高的營養價值和藥用價值。它富含豐富的蛋白質、膳食纖維、脂類、礦質元素及黃酮類物質等，可以防治肝炎、平喘、降低膽固醇等[8-9]。

祁葆滋[10]研究發現，施硫能夠增加小麥的葉綠素a 和葉綠素b 含量以及干質量，促進小麥的生長。馬春英等[11]研究表明，在施硫0～60 kg/hm2范圍內，能夠有效增加冬小麥各時期葉片的葉綠素含量，在60 kg/hm2處理下產量達到最高。王東等[12]研究表明，對大豆施不同濃度的硫酸銨，會顯著增加大豆的產量，但不同品種的增產效果存在差異。李玉影[13]盆栽試驗證明，每1 kg 土配施0.1 g 或0.2 g石膏能夠顯著增加大豆單株莢數和粒數，從而增加籽粒產量。劉麗君等[14]通過盆栽試驗發現，施硫能夠增加大豆的葉面積，顯著提高大豆葉片葉綠素含量及籽粒產量。劉存輝等[15]研究表明，對夏玉米施413.85 kg/hm2的硫酸銨，能夠顯著增加葉綠素含量、干物質積累量及產量。朱英華等[16]研究表明，在施硫量為50～100 kg/hm2時，顯著提高了烤煙的葉面積，葉綠素含量也有所提高，促進了烤煙正常的生長發育和光合作用。馬光恕等[17]研究表明，對葉面噴施適量濃度的硫酸錳（0.2%～0.5%），能夠有效提高馬鈴薯的葉綠素含量及產量。劉中良等[18]研究發現，在0～3.75 mmol/L 硫濃度范圍內，大蒜株高、葉長、葉面積和假莖粗隨著施硫量增加而增加。阿依夏木·沙吾爾等[19]研究表明，在施用基礎肥料的基礎上，施用硫酸鉀能夠提高甘草的株高、地上干生物量、葉面積指數、葉綠素含量，促進甘草的生長發育。

本試驗通過盆栽試驗，研究不同硫酸鈉濃度下甜蕎地上干生物量、SPAD 值的變化規律及對產量、籽粒總黃酮含量的影響，為甜蕎田間生產提供理論指導。

1 材料和方法

1.1 試驗材料及試劑

供試甜蕎品種為品甜蕎1 號，由山西省農業科學院作物科學研究所提供。外源硫為無水硫酸鈉（Na2SO4），天津市北辰方正試劑廠生產。

1.2 試驗地概況

試驗于2017 年7—9 月在山西農業大學農作站進行，試驗田位于山西省中部地區。供試土壤類型為褐土，基礎肥力為：堿解氮50.92 mg/kg，速效磷18.65 mg/kg，速效鉀193.60 mg/kg，有效硫30.50 mg/kg（正常水平）。

1.3 試驗設計

試驗采用盆栽栽培，在田間隨機排列。試驗共設置5 個施硫處理，分別是0（S0，CK），20（S1），40（S2），80（S3），160 mg/kg（S4），與盆土混勻作基肥，重復10 次，其中7 盆用于測定地上干生物量及SPAD值，3 盆用于測定產量，共50 盆。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 地上干生物量的測定 每個處理隨機選取生長基本一致、有代表性的5 株用于地上干生物量的測定。將選取的植株洗凈，剪去根部，裝在信封里，放入烘箱，在105 ℃下殺青30 min，再于80 ℃下烘干至恒質量，稱其干質量。

1.4.2 SPAD 值的測定 選取5 片類似長勢的葉片，用SPAD-502 plus 測定儀測定其SPAD 值，每片葉片測量3 次，取其平均值。

1.4.3 產量的測定 待甜蕎成熟收獲測產，按花盆不同處理單打單收，曬干后稱質量，測得不同處理間的實際產量，最后測定千粒質量。

1.4.4 籽粒總黃酮含量的測定 使用紫外分光光度法測定籽粒總黃酮，用80%甲醇進行提取，亞硝酸鈉（NaNO2）及氯化鋁（AlCl3）反應，最后加入5 mL 1 mol/L 的氫氧化鈉（NaOH）進行顯色。以蘆丁為標準樣品，用分光光度計測定500 nm 處的吸光度值。

1.5 數據分析

使用Microsoft Excel 2010 對數據進行整理，SPSS 20 軟件進行數據分析，Origin 9 軟件進行圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 施硫對甜蕎地上干生物量的影響

從圖1 可以看出，在甜蕎的整個生育期地上干生物量呈現先升高后下降的趨勢，在開花盛期達到最大值。在甜蕎的開花初期、開花盛期及成熟期地上干生物量均隨著施硫質量分數的增加呈現先升高后下降的趨勢，在S2 處理下達到最大值。以開花盛期為例，與對照相比，S1、S2、S3 處理分別增加了38.71%，123.66%，86.02%，差異顯著；S4 處理與對照相比降低了44.09%，差異顯著。

2.2 施硫對甜蕎SPAD 值的影響

由圖2 可知，在整個生育期甜蕎的SPAD 值呈現先升高后下降的趨勢，在開花初期達到最大值。在甜蕎開花初期、開花盛期及成熟期SPAD 值均隨著施硫質量分數的增加呈現先升高后下降的趨勢，在S2 處理下達到最大值。以開花初期為例，與對照相比，S1 處理增加了2.91%，差異不顯著，S2、S3、S4處理分別增加了11.64%，5.90%，5.79%。在成熟期，SPAD 值達到最低，是由于甜蕎葉片在成熟期枯萎變黃所致。在分枝期，甜蕎的SPAD 值呈現下降—升高—下降的趨勢，但各處理間差異均不顯著。

2.3 施硫對甜蕎籽粒總黃酮含量的影響

從圖3 可以看出，在S0、S1、S2、S3、S4 處理下甜蕎籽粒總黃酮含量分別為3.21，4.76，6.16，7.05，4.61 mg/g。甜蕎籽粒總黃酮含量隨著施硫質量分數的增加呈現先升高后下降的趨勢，在S3 處理下達到了最大值。與對照相比，S1、S2、S3、S4 處理分別增加了48.21%，91.83%，119.37%，43.62%，差異顯著。說明施硫能夠增加甜蕎籽粒的總黃酮含量。

2.4 施硫對甜蕎產量及千粒質量的影響

表1 施硫對甜蕎千粒質量及產量的影響

由表1 可知，施硫會提高甜蕎千粒質量，在S2處理下達到最高，與對照相比，S1、S2、S3、S4 處理分別增加了16%，38%，25%，20%，差異顯著。施硫提高了甜蕎的籽粒產量，在S2 處理下達到最大值，與對照相比，S1、S2、S3、S4 處理分別增加了17%，39%，27%，21%，且差異顯著。

3 討論

3.1 施硫對甜蕎地上干生物量的影響

地上干生物量能直接反映出作物的生長狀況，也是作物最終經濟產量形成的基礎[20]。硫參與蛋白質、氨基酸、多種酶與輔酶的構成，影響植物的抗逆、生長調節等過程，促進植物正常的生長發育[21-22]。在本試驗中，對土壤施適量硫酸鈉能夠促進甜蕎地上干生物量的積累，在S2（40 mg/kg）處理下最高，但是過量的硫酸鈉也會抑制地上干生物量的積累，本試驗結果與祁葆滋[10]在小白菜上的研究結果一致。劉存輝等[15]對夏玉米的研究發現，基施413.85 kg/hm2的硫酸銨能夠顯著提高玉米的地上干生物量，未發現施硫對玉米有抑制作用。這一結果與本試驗結論略有差異，原因可能是每種作物對硫的需求有所差異，而且硫源不同以及土壤條件也不相同。

3.2 施硫對甜蕎葉綠素含量的影響

SPAD 能夠快速測定出葉片葉綠素含量，方便快捷，而且對植物葉片無損傷[23]。葉綠素是植物代謝過程中進行光合作用、同化物質的基礎[24]。硫參與多種酶的合成，輔酶A（CoA）用于許多方面的合成反應，CoA 中的-SH 具有固定能量的作用，-SH 還能提高葉綠體內鐵的活性，增加葉綠素含量[25]。本試驗結果發現，對甜蕎施40 mg/kg 的硫酸鈉能夠顯著增加甜蕎的葉綠素含量。這一結果與祁葆滋等[10，14]在小麥、大豆上的研究結論相似。

3.3 施硫對甜蕎產量的影響

有試驗結果表明[26]，在缺硫的地區施用硫肥，能夠大幅度提高作物產量；但也有一些試驗結果表明[27]，無論土壤缺硫或者不缺硫，施硫都能夠增加產量，增產高低與土壤性質、作物屬性都有關系。在本試驗中，對甜蕎基施0～160 mg/kg 的硫酸鈉能夠增加甜蕎的產量，在施硫量為40 mg/kg 時，產量達到最高。本試驗結果與馬春英等[11]對小麥的研究結果一致。劉麗君[27]通過大田試驗發現，對東農46 品種施用30 kg/hm2硫磺能夠增加產量，但對黑農35和北9395 品種施用硫肥，起到了負效應。這與本試驗結果略有差異，是因為作物不同，對硫的吸收利用存在差異。

3.4 施硫對甜蕎總黃酮含量的影響

黃酮是天然的抗氧化劑，能夠有效清除體內的氧自由基并防止自由基引起劣化，阻止細胞退化及衰老，也可阻止癌癥的發生[28]。在本試驗中研究發現，施硫能夠增加甜蕎籽粒總黃酮含量，并且在S3（80 mg/kg）處理下籽粒總黃酮含量達到最大值。施硫能夠增加甜蕎總黃酮含量，可能是因為適量硫的施入促進了輔酶A 的合成。

4 結論

綜合施硫對甜蕎的影響，施硫能夠增加甜蕎的地上干生物量、SPAD 值（葉綠素含量）、千粒質量、籽粒產量及籽粒總黃酮含量。其中，對甜蕎基施40 mg/kg 的硫酸鈉能顯著提高其地上干生物量、葉綠素含量及籽粒產量；在80 mg/kg 處理下能夠顯著提高其籽粒總黃酮含量。綜上所述，對甜蕎基施40 mg/kg 硫酸鈉既可以促進產量的提高，也可以提高籽粒總黃酮含量。