硫營(yíng)養(yǎng)對(duì)白菜光合特性、生長(zhǎng)及養(yǎng)分吸收的影響

任士偉，王亮亮，馬存金，劉村平

（1. 金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司，山東 臨沭 276700；2. 養(yǎng)分資源高效開(kāi)發(fā)與綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 臨沭 276700；）

硫作為植物生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一，被普遍認(rèn)為是僅次于氮、磷、鉀對(duì)植物第四重要的元素［1］，在作物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、葉綠素等的合成、代謝和生理生化功能等方面起著重要作用［2］。由于我國(guó)長(zhǎng)期施用氮、磷、鉀肥的習(xí)慣，導(dǎo)致硫營(yíng)養(yǎng)的合理應(yīng)用未受到重視，并且隨著作物產(chǎn)量不斷提高，作物從土壤中帶走的硫越來(lái)越多，而硫又未得到及時(shí)有效地補(bǔ)充。因此，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中土壤缺硫現(xiàn)象非常普遍，并逐漸成為我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要限制因子［3］。

硫酸根是植物根系從土壤中吸收硫的主要形態(tài)。常用硫肥中，硫黃中的硫需要氧化成硫酸根后才能被作物吸收利用；石膏或過(guò)磷酸鈣中硫含量較低，施用的后效不明顯［4］；其他硫酸鹽硫含量較高，但硫酸根很容易被土壤中的金屬離子固定，并且硫在植株體內(nèi)移動(dòng)距離也十分有限，所以也不能完全滿足作物對(duì)硫的需求。因此，根外追施硫肥成為作物補(bǔ)充硫營(yíng)養(yǎng)的有效途徑。本試驗(yàn)通過(guò)葉面噴施不同濃度硫素，研究根外追施硫營(yíng)養(yǎng)對(duì)白菜光合特性、生物量、品質(zhì)以及養(yǎng)分吸收等方面的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試作物：青梗小白菜，品種為北京新1 號(hào)。供試土壤：取自山東省臨沂市臨沭縣南古鎮(zhèn)，土壤w（有機(jī)質(zhì)）為1.5%，w（堿解氮）為74.49 mg/kg、w（有效磷）為37.39 mg/kg、w（速效鉀）為36.80 mg/kg，pH 為6.50。供試肥料：硫酸鈉，分析純，w（Na2SO4）99.5%；17-17-17 復(fù)合肥，由金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018 年10 月—2019 年1 月在金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司智能玻璃溫室中進(jìn)行。設(shè)置4 個(gè)處理：CK，空白對(duì)照；T1，ρ（S）45 mg/L；T2，ρ（S）90 mg/L；T3，ρ（S）135 mg/L。每個(gè)處理5 個(gè)重復(fù)，每盆裝土5 kg，底肥（17-17-17 復(fù)合肥）用量為每盆3 g，全部底肥與土壤混合均勻后裝盆。幼苗4 葉時(shí)定苗移栽，每盆1 棵，緩苗1周后，每隔15 d 噴施葉面肥1 次，共噴施5 次，前2 次噴施量均為30 mL/盆，后3 次噴施量均為100 mL/盆，其他管理模式均相同。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

白菜光合參數(shù)的測(cè)定：在白菜移栽后第50 天左右，在晴天9 ∶00- 11 ∶00 進(jìn)行光合參數(shù)測(cè)定，選取每棵植株的第4片真葉為測(cè)定樣品，葉片凈光合速率、胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度用美國(guó)LI-6400型便攜式光合作用儀測(cè)定。

收獲時(shí)測(cè)植株鮮質(zhì)量，每株取3片鮮葉測(cè)定維生素C、可溶性蛋白及硝態(tài)氮含量等品質(zhì)指標(biāo)，剩余部分于105 ℃殺青30 min、80 ℃烘干后測(cè)生物量；粉碎，測(cè)定植株中氮、磷、鉀含量。

維生素C含量測(cè)定采用2，6-二氯靛酚滴定法［5］，可溶性蛋白含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)法［6］，硝態(tài)氮含量測(cè)定采用水楊酸法［7］，全氮、磷、鉀含量測(cè)定采用濃H2SO4-H2O2消煮法［7］。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用EXCEL 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，用SPSS軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)白菜光合特性的影響

不同處理對(duì)白菜光合特性的影響見(jiàn)圖1至圖3。

由圖1可知，與對(duì)照相比3個(gè)葉面噴施硫酸鈉處理白菜的凈光合速率顯著提高，分別提高19.41%、32.78%、16.97%；隨著硫酸鈉用量的增加，白菜葉片的凈光合速率呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢(shì)，且當(dāng)ρ（S）為90 mg/L 時(shí)達(dá)到最大值，分別較T1、T3 處理提高11.19%、13.52%。

圖1 不同處理對(duì)白菜凈光合速率的影響

圖2 不同處理對(duì)白菜氣孔導(dǎo)度的影響

圖3 不同處理對(duì)白菜胞間CO2濃度的影響

由圖2 可知，與空白相比，3 個(gè)葉面噴施硫酸鈉處理白菜的氣孔導(dǎo)度顯著提高，分別提高15.82%、17.00%、14.72%，噴施硫酸鈉處理間差異不顯著。

由圖3 可知，各處理胞間CO2濃度，差異不顯著，由此可見(jiàn)，在該時(shí)期氣孔導(dǎo)度的差異不是引發(fā)胞間CO2濃度和光合速率差異的主導(dǎo)因素。

2.2 不同處理對(duì)白菜生物量及品質(zhì)的影響

不同處理對(duì)白菜生物量及品質(zhì)的影響見(jiàn)表1。

表1 不同處理對(duì)白菜生物量及品質(zhì)的影響

由表1可知，葉面噴施硫酸鈉相比空白對(duì)照顯著提高了白菜的生物量，3個(gè)處理分別較空白對(duì)照提高15.00%、30.00%、11.33%；隨著硫酸鈉用量的增加，白菜生物量呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，T2處理分別較T1、T3處理顯著增長(zhǎng)13.04%、16.77%。

3個(gè)葉面噴施硫酸鈉處理較對(duì)照可顯著降低白菜的硝酸鹽含量，分別降低20.71%、37.45%、22.85%。葉面噴施硫酸鈉處理同樣提高了白菜的可溶性蛋白、Vc 含量，兩指標(biāo)均在ρ（S）為90 mg/L時(shí)達(dá)到最大值，且均顯著高于空白對(duì)照，分別較對(duì)照提高8.96%、13.17%。T1、T3處理在可溶性蛋白含量方面與對(duì)照差異不顯著，T3 處理在Vc 含量方面與對(duì)照差異不顯著。

2.3 不同處理對(duì)白菜養(yǎng)分吸收的影響

不同處理對(duì)單棵白菜養(yǎng)分吸收的影響見(jiàn)表2。

表2 不同處理對(duì)單棵白菜養(yǎng)分吸收的影響

由表2可知，在全氮吸收量方面，T1、T2、T3處理均與空白對(duì)照差異顯著，分別較對(duì)照提高9.55%、18.47%、7.57%，其中T2 處理顯著高于T1、T3處理，分別提高8.15%、10.14%；全磷及全鉀吸收方面，T1、T3 處理均與對(duì)照差異不顯著，但T2 處理顯著高于對(duì)照，分別較對(duì)照提高16.49%、10.62%，T1、T2、T3 處理間差異不顯著。以上數(shù)據(jù)表明，葉面噴施硫酸鈉可提高白菜對(duì)氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素的吸收水平。

3 討論

硫是鐵氧還蛋白的重要組分，在光合作用中起電子轉(zhuǎn)移作用。有研究結(jié)果表明，硫素可以通過(guò)提高葉綠素尤其是葉綠素a的含量，提高植物的光合作用效率［8］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，葉面噴施硫肥相比空白對(duì)照顯著提高了白菜的凈光合速率，這與前人研究結(jié)果一致。試驗(yàn)結(jié)果還表明，當(dāng)ρ（S）為90 mg/L 時(shí)，白菜凈光合速率達(dá)到最大值，較空白對(duì)照提高32.78%。

眾多研究結(jié)果表明，合理使用硫肥可提高小麥［9］、西瓜［10］、烤煙［11］、油菜［12］等作物產(chǎn)量。本試驗(yàn)結(jié)果表明，葉面噴施硫肥可顯著提高白菜生物量，這與前人研究結(jié)果一致。硝酸鹽含量是影響葉菜類品質(zhì)的指標(biāo)之一，其含量超標(biāo)會(huì)造成食品安全問(wèn)題［13］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，葉面噴施硫元素可顯著降低白菜硝酸鹽含量。這是因?yàn)榱蛴兄谥仓牦w內(nèi)氮的代謝，同時(shí)調(diào)節(jié)植株氮硫比，降低硝態(tài)氮累積可能性［14-15］。葉面噴施硫肥還提高了白菜的可溶性蛋白及Vc 含量，這可能是因?yàn)榱蚴呛虬被岬闹匾M成成分，而這些氨基酸是許多生化反應(yīng)中甲基的供體，是蛋白質(zhì)合成的起始物［10，16］。但是硫濃度超過(guò)一定限度時(shí)，白菜生物量及品質(zhì)等指標(biāo)均有下降趨勢(shì)，表明硫素雖然對(duì)白菜生長(zhǎng)有益，但實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)適量使用。

氮和硫都是合成蛋白質(zhì)和氨基酸的必需成分，兩者的代謝緊密相關(guān)，在施氮的基礎(chǔ)上合理增施硫肥可通過(guò)協(xié)調(diào)氮代謝能力，促進(jìn)作物對(duì)氮的高效吸收。本試驗(yàn)結(jié)果表明，葉面噴施硫肥可顯著提高白菜的氮素累積量，可以促進(jìn)白菜植株中磷及鉀的累積，在硫素質(zhì)量濃度為90 mg/L 時(shí)，氮、磷、鉀累積量均達(dá)到最大值，與空白對(duì)照差異顯著。

綜合硫素對(duì)白菜光合特性、生物量、品質(zhì)以及養(yǎng)分吸收等方面的影響發(fā)現(xiàn)，在設(shè)施白菜的優(yōu)質(zhì)栽培生產(chǎn)中，應(yīng)當(dāng)注重硫的使用。在本試驗(yàn)條件下，以葉面噴施ρ（S）為90 mg/L時(shí)效果最佳。