水肥調控對諸葛菜生長和生理特性的影響

摘 要：為研究水肥調控對諸葛菜生長和生理特性的影響，設置3個控水水平［充分灌溉（W100）、輕度虧水（W80）和中度虧水（W60）］，3個氮肥水平［0.5 g/kg（N1）、1.0 g/kg（N2）、1.5 g/kg（N3）］，研究了諸葛菜幼苗葉綠素含量、根系形態特征和干物質積累量的變化特征。結果表明，在同一施氮量下，隨著控水水平的降低，諸葛菜的SPAD值、凈光合速率逐漸降低；在同一控水水平下，隨著氮肥用量的增加，諸葛菜的SPAD值、凈光合速率（W60水平下凈光合速率除外）呈先升高后降低的趨勢，且在W100N2處理時達到最大值；地下部干物質積累量、根長、根表面積、根體積和根尖數在W80N2處理時均達到最大值。以上說明輕度虧水配施氮肥能夠促進地下部生長，緩解水分脅迫，諸葛菜能夠在適量施肥條件下適應輕度虧水環境。

關鍵詞：諸葛菜；水肥；生長

中圖分類號：S682.19 文獻標志碼：B 文章編號：1674-7909（2024）5-108-3

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.05.024

0 引言

諸葛菜［Orychophragmus violaceus （L.）O. E. Schulz］，屬十字花科、諸葛菜屬的一年生或二年生草本植物。諸葛菜開花早、花期長，具有較高的觀賞價值，是不可多得的早春觀花、冬季觀綠的地被植物。諸葛菜常用于園林綠化，配置于草地、坡上、路旁、籬邊、假山石周圍等；直根系較長，還可用于綠化荒坡、涵養水源、保持水土等，具有廣闊的應用前景。近年來，諸葛菜的生態和觀賞價值逐漸被重視，研究諸葛菜的栽培技術對實現其應用價值具有重要意義［1］。

水肥是植物生長的關鍵影響因素，水分參與植物生長發育和器官分化，肥料能為植物生長提供養分。水分對養分的溶解和運輸具有促進作用，肥料又能促進植物對水分的吸收。因此，水肥合理利用是植物生長發育的重要管理措施［2-3］。研究表明，合理的水肥管理措施能夠促進植物的生長代謝，促進植物體內的物質轉化，改善植物的光合特性，從而增加物質積累量，達到“以肥調水、以水促肥”的目的［4］。然而不同植物對水肥的需求和水肥之間的作用不同，因此，試驗設置不同的水肥處理，研究諸葛菜的生長和生理特性，為諸葛菜的高效栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點和材料

試驗于2022年在南京林業大學進行，試驗地屬北亞熱帶濕潤氣候區，年均降水量為1 106.5 mm，年平均氣溫為15.4 ℃，無霜期為237 d，四季分明，雨水充沛。試驗材料為諸葛菜種子。試驗用肥料為尿素（N 46.0%）、過磷酸鈣（P2O5 17.5%）和硫酸鉀（K2O 52.0%）。

1.2 試驗設計

試驗采用盆栽法，于2023年在防雨棚中進行，設置3個控水水平和3個氮肥水平，磷肥、鉀肥用量均為0.6 g/kg。控水水平分別為充分灌溉（W100，土壤含水量為田間持水量的85%）、輕度虧水（W80，土壤含水量為充分灌溉的80%）、中度虧水（W60，土壤含水量為充分灌溉的60%）；3個氮肥水平分別為0.5 g/kg（N1）、1.0 g/kg（N2）、1.5 g/kg（N3）。所有處理按照試驗設計將肥料和風干過篩的土壤混合均勻，裝入盆中，盆高30 cm、直徑25 cm，每盆裝入土壤12.5 kg，每個處理設置20盆；澆透水，放置2 d后播種，每盆播種6粒種子；隨后放入防雨棚中，通過EM-50測定和稱重法結合的方式來控制水分，40 d后測定幼苗的生理指標。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 葉片SPAD值和凈光合速率的測定

在晴朗的上午使用SPAD-520葉綠素含量測定計測定上部葉片的葉綠素含量（SPAD值），隨后使用Li-6400便攜式光合測定系統測定植株中部葉片的凈光合速率，每個處理重復測定5次。

1.3.2 根系形態特征和干物質積累量的測定

選擇5株長勢均勻的諸葛菜植株，連根取出，用清水沖洗根系表面的泥土，使用根系掃描儀獲取根系圖，使用WinRHIZOTron分析得到根長、根表面積和平均直徑，每個處理重復測定3次。隨后將植株地上部和地下部分開，在105 ℃下殺青30 min，80 ℃下烘干至恒重，分別測定地上部和地下部的干物質積累量。

1.4 數據分析

試驗數據采用Excel 2010進行整理和計算，使用SPSS 24.0進行方差分析和多重比較。

2 結果與分析

2.1 水肥調控對諸葛菜葉片SPAD值和凈光合速率的影響

葉綠素含量的高低能夠反映植物光合作用的強弱。水肥調控對諸葛菜葉片SPAD值和凈光合速率的影響見表1。由表1可知，在同一控水水平下，隨著施氮量的增加，諸葛菜葉片SPAD值呈先升高后降低的趨勢；在同一施氮量下，隨著控水水平的降低，諸葛菜葉片SPAD值呈逐漸降低的趨勢。在W100水平下，W100N2處理諸葛菜葉片SPAD值最高，顯著高于其他處理；W100N1和W100N3處理間沒有顯著差異。在W80水平下，諸葛菜葉片SPAD值表現為W80N2gt;W80N1gt;W80N3，處理間差異均顯著。在W60水平下，諸葛菜葉片SPAD值表現為W60N2gt;W60N3gt;W60N1，處理間差異均顯著。

凈光合速率能夠反映植株葉片進行光合作用同化有機物的速率，是表征其光合性能最直接的指標。由表1可知，在W100和W80水平下，隨著施氮量的增加，葉片凈光合速率均呈先升高后降低的趨勢；在W60水平下，隨著施氮量的增加，葉片凈光合速率呈逐漸升高的趨勢。在同一施氮量下，隨著控水水平的降低，葉片凈光合速率呈逐漸降低的趨勢。在W100水平下，葉片凈光合速率表現為W100N2gt;W100N3gt;W100N1，處理間差異均顯著；在W80水平下，葉片凈光合速率表現為W80N2gt;W80N1gt;W80N3，W80N1和W80N2沒有顯著差異；在W60水平下，葉片凈光合速率表現為W60N3gt;W60N2gt;W60N1，處理間差異均顯著。總體來看， W100N2處理的葉片凈光合速率最高，顯著高于其他處理。

2.2 水肥調控對諸葛菜根系形態特征的影響

根系形態特征能夠反映植物對養分環境的適應性。不同水肥調控對諸葛菜根系形態特征的影響見表2。由表2可知，水肥調控顯著影響諸葛菜的根系形態。在同一控水水平下，隨著施氮量的增加，總根長呈先升高后降低的趨勢；在同一施氮量下，隨著控水水平的降低，總根長呈先升高后降低的趨勢。在W100水平下，總根長表現為W100N2gt;W100N1gt;W100N3，W100N1和W100N3處理間沒有顯著差異；在W80水平下，總根長表現為W80N2gt;W80N3gt;W80N1，W80N2處理的總根長達到最大值，高于其他處理，且與W80N3處理沒有顯著差異；在W60水平下，總根長表現為W60N2gt;W60N3gt;W60N1，處理間差異均顯著。在同一控水水平下，隨著施氮量的增加，除了W60水平下的根尖數，根表面積、根體積、其他處理的根尖數均呈先升高后降低的趨勢，且均在W80N2處理時達到最大值。

2.3 水肥調控對諸葛菜干物質積累量的影響

干物質積累量能在一定程度上反映植物的生長狀況。水肥調控對諸葛菜干物質積累量的影響見表3。由表3可知，水肥調控顯著影響諸葛菜的干物質積累量，在W100和W80水平下，隨著施氮量的增加，地上部干物質積累量呈先升高后降低的趨勢；在W60水平下，隨著施氮量的增加，地上部干物質積累量呈逐漸增加的趨勢。在同一施氮量下，隨著控水水平的降低，地上部干物質積累量呈先升高后降低的趨勢。在W100水平下，地上部干物質積累量表現為W100N2gt;W100N1gt;W100N3，處理間差異均顯著；在W80水平下，地上部干物質積累量表現為W80N2gt;W80N3gt;W80N1，W80N1和W80N3沒有顯著差異；在W60水平下，地上部干物質積累量表現為W60N3gt;W60N2gt;W60N1，處理間差異均顯著。W80N2處理的地下部干物質積累量最高，和W100N2處理沒有顯著差異。總干物質積累量變化特征和地上部干物質積累量相似，W80N2處理的總干物質積累量最高，顯著高于其他處理。

3 討論與結論

光合作用決定植物生長和物質積累最基本的生命過程，水肥協同耦合能夠提高植物光合作用能力，對植物生長有重要影響［5-6］。此研究表明，在同一施氮量下，隨著控水水平的降低，諸葛菜葉片SPAD值和凈光合速率逐漸降低；隨著氮肥用量的增加，W100、W80水平下SPAD值、凈光合速率呈先升高后降低的趨勢，且在W100N2處理時達到最高。以上說明水分充足時，植物通過調節體內碳、氮含量分配，能使其更好地適應生存環境；而水分虧缺時，植物處于干旱脅迫環境，會對植物的正常生長發育產生一定的影響［7］。

根系是植物水分、養分的重要吸收器官，根系的分布和生長可以反映土壤水肥狀況［8］。此研究表明，地下部干物質積累量、根長、根表面積、根體積和根尖數在W80N2處理時均達到最大值，說明輕度虧水配施氮肥有利于地下部的生長，能緩解水分脅迫、提高植物的耐旱性。主要是由于在虧水條件下，植物根系為適應缺水環境，光合產物優先分配到地下部增加吸收面積，確保地上部的水分養分供給［9］。

綜上所述，水肥通過影響諸葛菜的SPAD值、凈光合速率、干物質積累量和根系形態特征達到調控生長的目的。在充分灌溉配施氮肥1.0 g/kg時，SPAD值、凈光合速率達到最大值。地下部干物質積累量、根長、根表面積、根體積和根尖數在輕度虧水配施氮肥1.0 g/kg時達到最大值，說明輕度虧水配施氮肥能夠促進地下部生長，確保植物正常的生長發育。

參考文獻：

［1］魏志敏，孫斌，方成，等.固氮芽孢桿菌N3的篩選鑒定及其對二月蘭的促生效果［J］.土壤，2021，53（1）：64-71.

［2］朱睿，劉宏權，柴春嶺，等.水肥互作對膜下滴灌綠豆干物質積累與產量的影響［J］.河北農業大學學報，2023，46（2）：96-102.

［3］修俊杰，劉學良.水氮互作對花針期花生生理特性及生長的影響［J］.作物雜志，2023（6）：174-180.

［4］張健利，王振華，陳睿，等.水肥互作對滴灌紅棗產量、品質與土壤養分的影響［J］.浙江農業學報，2022，34（11）：2428-2437.

［5］史凱麗，曹毅，岳煥芳，等.水肥調控對日光溫室葡萄生長及耗水特性的影響［J］.北方園藝，2022（12）：39-47.

［6］董偉欣，張月辰.水氮互作對不同小麥品種生理參數及產量形成的影響［J］.作物雜志，2022（3）：125-133.

［7］周罕覓，牛曉麗，燕輝，等.水肥耦合對蘋果幼樹生長及光合特性的影響［J］.河南農業科學，2019，48（10）：112-119.

［8］何銳，佟長福，王軍，等.水氮調控對向日葵生長、水肥利用效率和土壤水鹽分布的影響［J］.灌溉排水學報，2023，42（12）：73-81.

［9］丁亮，董建斌.綠洲灌區水肥耦合對連作飼用型高粱“近甜1號”生長的調控效應［J］.草業科學，2023，40（8）：2140-2150.

作者簡介：李翼添（2003—），女，本科生，研究方向：風景園林。