硫对大蒜生长发育及根系活力的影响

来源:用户上传      作者: 刘中良 刘世琦

　　摘 要：以金乡紫皮蒜为材料，采用设施水培研究硫对大蒜生长发育、酶活性及根系活力的影响。研究结果表明，在0~2.25 mmol/L硫浓度范围内，硫对大蒜的株高、叶长、叶面积和假茎粗有一定的促进作用，超过这一范围则产生抑制作用。当营养液硫处理浓度为2.25 mmol/L时，SOD（超氧化物歧化酶）活性最高；营养液硫处理浓度为1.50 mmol/L时，NR（硝酸还原酶）活力、POD（过氧化物酶）活性和CAT（过氧化氢酶）活性最高。同时，当营养液硫处理浓度为2.25 mmol/L时，根系活力最高，较不施硫处理增加59.14%。
　　关键词：硫；大蒜；生长发育；酶活性；根系活力
　　 硫是继氮、磷和钾之后第4位植物生长必需的大量元素，在植物的生长发育过程中发挥着不可替代的作用[1，2]。SO42-通过根系进入植物体内，再通过蒸腾流运输到地上部，供其生长发育之需。
　　 大蒜（Allium sativum L.）属于百合科喜硫蔬菜，以其独特风味、丰富营养、杀菌及提高人体免疫力的作用等而深受人们喜爱[3]，其体内累积的硫可达0.3%~0.6%（以干基计）。研究发现硫肥供应不足或过量均不利于大蒜的生长发育。
　　 试验以金乡紫皮蒜为研究对象，探究不同硫浓度处理对大蒜生长发育及生理生化指标的影响，以期为合理施用硫肥提供理论依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验材料
　　 试验于2008年10至2009年5月在山东农业大学科技创新园、作物生物学国家重点实验室及教育部园艺作物生物学重点开放实验室中进行。供试品种为金乡紫皮蒜，硫由Na2SO4提供。
　　1.2 试验处理
　　 试验在Hoagland营养液基础上[4]，设6个硫处理梯度：S1（0 mmol/L）、S2（0.75 mmol/L）、S3（1.50 mmol/L）、S4（2.25 mmol/L）、S5（3.00 mmol/L）、S6（3.75 mmol/L），培养初期，营养液每12 d 换1次，旺盛生长期每7 d 换1 次，pH值均调至5.2~6.8。
　　1.3 试验方法
　　 叶面积用LT-3000型叶面积测定仪测定。随机固定5株用直尺测量大蒜植株叶长和株高；假茎粗用游标卡尺测量，分别于2月20日，4月20日进行。SOD（超氧化物歧化酶）、POD（过氧化物酶）和CAT（过氧化氢酶）活性分别采用NBT还原法、愈创木酚法和紫外吸收法测定[5]。NR（硝酸还原酶）活性采用离体法测定，根系活力测定采用TTC 法[6]。
　　 试验数据采用DPS和Excel软件统计分析。
　　2 结果与分析
　　2.1 硫对大蒜植株生长发育的影响
　　 如表1 所示，在2月20日，硫对大蒜株高影响不明显，各硫浓度处里间差异不显著。随生育期推进，至4月20日，硫显著提高大蒜株高，增加叶长、叶面积及假茎粗，在S1~S4处理浓度范围内，大蒜生长指标随硫处理浓度的增加而增大，S4处理浓度时最大，较不施硫处理分别增加了17.59 cm，3.13 cm，4.01 cm2和0.09 cm；硫浓度大于2.25 mmol/L时，大蒜植株的营养生长受到不同程度的抑制。
　　2.2 硫对大蒜叶片酶活性的影响
　　 NR是植物氮同化体系中的第一个限速酶，影响植株体内氮素代谢等其他代谢。从表2 可以看出，在S1～S3处理浓度范围内，NR的活性随硫处理浓度的增加而升高，S3处理的NR活性最高。硫对大蒜叶片内SOD、POD、CAT活性也有显著的促进作用，当硫浓度为2.25 mmol/L 时，SOD活性最高，高于不施硫处理的55.26%；POD和CAT活性均以硫处理浓度1.50 mmol/L时活力最高，各处理之间差异显著。
　　2.3 硫对大蒜根系活力的影响
　　 由图1可知，随着大蒜植株生长进入旺盛生长期，根系活力逐渐增强。在0~2.25 mmol/L硫浓度处理范围内，随着硫处理浓度提高，根系活力逐渐增大，在2.25 mmol/L时达到最大，之后根系活力逐渐下降，但仍高于未处理。
　　3 小结与讨论
　　 硫与大蒜生长发育紧密相关，只有在适宜的硫浓度条件下，大蒜生长发育才能正常进行。本研究中，在生育期内，随供硫浓度的提高，大蒜的株高、叶长、叶面积和假茎粗逐渐增加，至2.25 mmol/L时最大，与闫冰杰[7]研究结果一致。刘勤等[8]、李焕锋
　　等[9]、张翔等[10]研究认为硫能增加大蒜株高；李冰等[11]研究认为施硫不仅能增加大蒜的株高，而且还能增加大蒜假茎粗和叶面积；段爱儒[12]、秦光蔚等[13]
　　研究表明施硫能增加油菜株高；吴英等[14]、申惠波[15]、李金凤等[16]研究也表明施硫可增加大豆株高和茎粗。闫冰洁[7]试验表明，各施硫处理下大蒜株高比对照增加1.7~4.8 cm，叶面积增加0.9~6.5 cm2，假茎粗增加0.03~0.20 cm。
　　 试验结果还表明，硫可显著提高大蒜叶片酶活性，与杨凤娟等[17]在土壤施硫栽培大蒜的结果一致。NR活性在硫浓度为1.50 mmol/L时最高。Stewart等[18]、祁葆滋[19]和李金凤等[16]研究报道了大豆缺S引起NR活性降低。李玉影[20]用薄层黑土进行的盆栽试验研究发现，中（0.2 g/kg）、低量（0.1 g/kg）硫提高了大豆各个生育期的硝酸还原酶活性。马友华等[21]研究表明施150 μg/g硫，烟草叶片SOD和POD活性最高。根系是植物吸收营养物质、水分及某些活性物质的重要器官，其生长状况直接影响地上部的生长，根系越发达，活性越强，植物生长发育越好，对作物的产量及品质越有利。王空军等[22]
　　通过对玉米研究发现，缺S玉米根系活力显著降低，随供硫水平的提高，根系活性增强，在硫过量
　　（4.0 mmol/L）时根系活力降低，呈单峰曲线变化。本研究表明，2.25 mmol/L硫处理的大蒜根系活力最高。
　　参考文献
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　　Effects of Sulfur Content on Growth, Development and Root Activity of Garlic
　　LIU Zhongliang1, LIU Shiqi2
　　( 1.Chuzhou Vocational Technology College, Chuzhou, Anhui 239000;
　　2.College of Horticulture Science and Engineering, Shandong Agricultural University/State Key Laboratory of Crop Biology)
　　Abstract: Effects of sulfur content on the growth and development, enzyme activity and root activity of garlic (Jinxiang Violet Garlic) were studied by nutrient solution. The results showed that from 0-2.25 mmol/L, the plant height, leaf length, leaf area and stem diameter were all distinctively increased; beyond the range, the growth of garlic was restrained. When sulfur content was 2.25 mmol/L, the SOD activity in garlic leaves was higher. While the NR, POD and CAT activities were higher when sulfur content was 1.50 mmol/L. When sulfur content was 2.25 mmol/L, the root activity was increased by 59.14%.
　　Key words: Sulfur; Garlic; Growth and development; Enzyme activity; Root activity

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