不同施肥配方對云南小粒咖啡幼苗抗旱生理的影響

Effects of Different Fertilization Formula on Drought Resistance Physiology of Coffea arabica L. Seedlings MIFang-tian1，LIUJuan，ZHUYong-xin1etal（1.Yunnan AgriculturalUniversiy，Kunming，Yunnan6502O1；2.Forestryand Grassland Service Centerin Zhengdong Town，Pu’er，Yunnan ）

AbstractOeie]Toexploretctsofdientproportooftrog，pospouandpoassiufertlerorohsae physiologyofCfearabicaL.Methd]Usingth“3414”（3factors4levelsand14reatments）forulafertiliztioscheme，-yearld CoferabicLsdinedsatelstalsofdtertltiotratsofeoughtsisatilo calindicators（POD，MDA，ro，SP，CAT）intheleavesofseedlings.[ResultExceptforMDA，physiologicalindicatorssuchasPOD， Pro，SP，and CAT in the leaves of Cofea arabica L. seedlings were higherthan those inthe blank conrol group （ ）；the （mediumnitrogenotasdlowoos）treatsowdtstovellfceparinghrtsalie wasakeyfactoouhtsaofabLivesfrluedec tion of three fertilizer elements. Medium nitrogen and low phosphorus ）are conducive to the effectiveness of potassium fertilizer；medium phosphorus and medium potassium （ ）levels are conducive to the effectiveness of nitrogen and phosphorus fertilizer.[Conclusion] AppropriateferilizationfoulacaeancetedoughtsistancesioofCfrabcaLsdlingAndtdougtesistaeioloi cal indicators of Coffea arabica L. seedling in treatment were the best.

Key wordsCoffea arabica L.；Drought resistance；Physiological indicators；Formula fertilization

小粒咖啡（CoffeaarabicaL.）屬茜草科（Rubiaceae）咖啡屬（Coffea L.）小灌木，喜陰涼、潮濕環境[1-2]。云南省是我國最大、最重要的咖啡生產基地，咖啡種植面積及生豆產量均占全國 97% 以上。云南優良的地理氣候環境使小粒咖啡形成了“濃而不苦、香而不烈、略帶果味”的獨特風味，深受國際咖啡市場歡迎[3]。為了做大做強做優咖啡產業，云南省政府部門于2017年出臺了《云南省高原特色現代農業“十三五”咖啡產業發展規劃》，將咖啡產業列為十大重點農業產業之二[4]。然而，在全球氣候變化的大背景下，我國西南地區持續遭受干旱威脅，云南是西南地區干旱最嚴重的省份，21世紀以來，云南地區降水減少，高溫干旱事件有增強增多趨勢[5]。小粒咖啡對干旱敏感，輕度干旱可引起咖啡葉片氣孔開張率降低、光合效率下降，嚴重干旱直接導致葉綠素降解、細胞膜解體[6-7]。干旱對云南咖啡產業的威脅日益嚴峻，普洱、保山等地出現咖啡樹干枯死亡，部分咖啡樹只開花不結果的現象。董建華等研究表明，過氧化物酶（POD）活性、脯氨酸（Pro）和丙二醛（MDA）含量在輕度水分脅迫下出現上升變化。陳凱等[8-9]研究顯示，在缺水逆境下，小粒咖啡幼苗葉片MDA含量升高，3個抗旱相關指標活性也呈現上升變化。蕭自位等[運用隸屬函數的方法評價了4個小粒種咖啡品種葉片光合生理指標的抗旱性。合理施肥可增加植物的抗逆性，尤其是在缺水條件下，適當施用氮、磷、鉀肥可提高植物葉片中可溶性蛋白（SP）MDA、POD和過氧化氫酶（CAT）等抗旱生理指標的含量[12-14，17]。針對小粒咖啡抗旱育苗的相關研究，國內少有公開報道。因此，對小粒咖啡開展抗旱育苗的研究，明確抗旱機理具有重要意義。

1材料與方法

1.1試驗材料試驗以普洱地區小粒咖啡主栽品種“鐵畢卡”為研究材料。采集新鮮種子，在熱作學院溫室大棚培育出1年生的實生幼苗，選擇生長健壯、苗高相近的幼苗洗凈備用。育苗容器使用 10cm×15cm 的營養袋，培養基質為石英砂。將石英砂在次氯酸鈉中浸泡 36h ，洗凈后 烘干8h ，冷卻后裝袋，將小粒咖啡幼苗移植入營養袋。供試肥料為尿素（氮 46.3% ）、氯化鉀（鉀 46.3% ）、過磷酸鈣（有效磷12% 水溶磷 7% ）。

1.2試驗設計試驗在熱作學院溫室大棚中進行，采用“3414\"方案，設計氮、磷、鉀3個因素，每因素4個水平，共14個處理，每個處理重復3次。4個水平的含義：0水平指不施肥；1水平 =2 水平 水平指當地最佳施肥量（ g 袋），根據董云萍等[15]研究數據換算得出；3水平 =2 水平 ×1.5 （該水平為過量施肥水平）。分3次施肥，每次間隔 20d 。試驗過程中，其他撫育管理措施完全一致。設計方案見表1，其中 為空白對照。

1.3取樣與測定最后一次施肥完成后間隔15d，采集葉片測定抗旱性相關酶活性和滲透調節物質的含量。使用試劑盒（南京建成生物工程研究所提供）測定POD、MDA、Pro和CAT的含量：SP含量采用考馬斯亮藍法測定。

1.4數據處理與分析使用專業統計學軟件SPSS20.0進行方差分析，采用Excel軟件制作圖表。

2 結果與分析

2.1不同施肥處理對小粒咖啡抗旱生理指標的影響由表2可知，施肥處理下小粒咖啡各項抗旱生理指標與 相比達到顯著差異，抗旱生理指標表現較好的是 、 ；表現較差的是N1、P2、N3、P2、K2和 。比較 $＼mathrm{N_{0}P_{2}K_{2}}＼ 、＼mathrm{N_{2}P_{0}K_{2}}＼ 、＼mathrm{N_{2}P_{2}K_{0}}3$ 個處理， 優于 5 優于 ，表明鉀肥是影響小粒咖啡抗旱生理的關鍵因素。

2.2氮、磷、鉀的互作效應對小粒咖啡抗旱生理指標的影響

2.2.1中等水平氮（ 下磷肥和鉀肥互作分析。如圖1所示，氮肥為中等水平（ ）時，當磷肥為低水平（ 時，除CAT外，小粒咖啡MDA、POD、Pro、SP等抗旱生理指標隨鉀肥施用量均無增加；當磷肥為中等水平（ 時，除MDA外，小粒咖啡 CAT，POD，Pro，SP 等指標隨鉀肥施用量增加而升高。在中等水平氮背景下，比較低水平磷處理和中等水平磷處理，前者的指標表現更好，因此，中等水平氮、低水平磷（ ）對鉀肥效應有促進作用。

2.2.2中等水平磷 ）下氮肥和鉀肥互作分析。由圖2可知，磷肥施用量為中等水平（ 時，當鉀肥為低水平K時，除 Pro 外，小粒咖啡的 CAT，POD，MDA，SP 等抗旱生理指標隨氮肥施用量增加而升高；當鉀肥為中等水平（ 時，除POD基本不變外，其余指標均隨氮肥施用量增加而升高，這說明鉀肥可以促進氮肥的肥效。在中等水平磷肥背景下，比較低水平鉀處理和中等水平鉀處理，后者的指標表現更好，因此，中等水平磷、鉀（ ）對氮肥肥效有促進作用。

2.2.3中等水平鉀（ ）下氮肥和磷肥互作分析。圖3所示，鉀肥施用量為中等水平（ ）時，低水平氮（ ）條件下，除CAT外，小粒咖啡的POD、MDA、Pro、SP等抗旱生理指標隨磷肥施用量增加而降低；中等水平氮（ ）條件下，SP和MDA隨磷肥施用量增加而增加，POD和CAT隨著磷肥施用量的增加而降低， Pro 基本不變，總體表明磷肥對氮肥肥效有一定抑制作用。

3討論

氮、磷、鉀在植物生理代謝中起重要作用。氮是構成植物體內多種重要組成物質的必需元素，通過影響這些物質的代謝來影響植物的生長發育。氮充足，植物光合作用強，能夠合成大量有機物質和生物酶，促進細胞生長和分裂，提高對不良環境的抵抗能力；氮不足，植物生長發育遲緩，抵抗不良環境能力下降。磷是合成植物遺傳物質和能量轉換物質的必需元素，影響植物重要代謝活動，如光合與呼吸作用、能量存儲傳遞等[16]；磷還有利于植物根系發育，使植物根系深人土層吸水，增強植物抗旱能力[16]。鉀是植物體內重要的小分子滲透調節物質；鉀肥通過調控氣孔、調節滲透和維持細胞膨壓等方式，可減少植物組織中由干旱引起的活性氧的含量，緩解干旱給植物帶來的不良影響[14]。目前，國內外學者對氮、磷、鉀施肥的研究主要集中在肥料配比、生理生化、生長發育3方面[17]。當遭遇干旱等不良環境，植物通過調整細胞生理生化過程可以對不良環境產生適應反應[18]。張珍賢等[研究表明，干旱脅迫時，施氮、磷肥均能減緩咖啡葉片相對含水量的下降速度，施氮、磷肥有利于改善干旱脅迫下咖啡的光合特性。

MDA是衡量植物膜脂過氧化程度的關鍵指標，在植物體內積累會產生細胞毒性，損傷植物細胞活性，影響植物抗性[20-21]。適當的施肥可以緩解小粒咖啡葉片MDA的積累[17]。該研究表明， 葉片 MDA 積累最多； 葉片 MDA 積累最少。總體上看， ，表明氮肥對MDA指標影響最大，其次是鉀肥，磷肥影響最弱。

SP可以通過調節植物細胞的滲透勢，緩解干旱不良環境給植物造成的危害。有研究顯示，植物體內SP含量和施肥量存在密切關系，其含量的積累表現為先增后減[17，22-23] 。該研究證實，小粒咖啡幼苗葉片SP含量與施肥量之間存在明顯的規律，隨著施肥量從低水平到高水平，SP含量逐漸升高，達到某一峰值后開始降低，說明適當的施肥量能調控SP，可提高小粒咖啡的抗旱能力，而過量施肥會起到相反作用。綜合來看， ，揭示出氮肥是影響小粒咖啡幼苗葉片SP含量的最關鍵因子，其次是鉀肥和磷肥。

干旱逆境是植物產生大量活性氧的重要原因之一，植物組織積累過多的活性氧會影響正常生理過程，進而阻礙植物的生長發育。為了抵抗這種不良環境，植物組織中抗氧化酶開始發揮效用，它可以有效清除組織中過量的活性氧。CAT、POD是植物細胞中的抗氧化酶，該酶活性與植物抗旱能力呈正相關[12]。Pro作為植物細胞質內滲透調節物質，可提高植物抗逆性[15]。該研究發現，施肥組與空白對照相比，這3個指標均有所增加， 處理綜合表現最好；各指標含量隨施肥量增加呈現明顯的先增后減規律，表明適當的施肥量可以讓小粒咖啡幼苗處于最佳的抗旱生理狀態。

4結論

該研究采用“3414”施肥方案對小粒咖啡幼苗培育開展研究，試驗結果表明，除MDA外，小粒咖啡幼苗葉片CAT、POD、Pro、SP等生理指標均高于 ，其中POD、Pro 和CAT3個指標受施肥影響最顯著，說明合理施肥可以改善小粒咖啡幼苗抗旱生理狀態；14個處理中綜合表現最好的是 （尿素 $2.4～＼mathrm{g}/＼$ 袋、磷肥 0.8g 袋、鉀肥 1.2g/ 袋）；鉀肥是氮磷鉀中影響小粒咖啡抗旱生理最重要的因素；氮、磷、鉀肥不僅各自單獨發揮作用，還表現出協作效應：鉀肥效應依賴于中等水平氮、低水平磷（ ；氮肥效應依賴于中等水平磷、鉀（ ）；磷肥效應依賴于中等水平氮、鉀（ 該研究不僅為小粒咖啡抗旱育苗最佳施肥量提供了量化標準，還為肥料配方設計指明了重點。

參考文獻

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