楊永恒, 張永俠, 徐曉洋, 孫玉明, 包亞英, 黃蘇珍, 佟海英
〔江蘇省中國科學(xué)院植物研究所(南京中山植物園), 江蘇 南京 210014〕
甜菊(SteviarebaudianaBertoni)又稱甜葉菊,原產(chǎn)南美洲,為多年生草本植物,其體內(nèi)的甜菊糖苷(steviol glycosides)具有高甜度、低熱量的特性[1],且能降血糖[2-3]和降血壓[4-6]。趙永光[7-8]認(rèn)為,施肥尤其是施用氮肥可顯著提高甜菊的產(chǎn)量,且甜菊對(duì)氮和鉀的需求主要在營養(yǎng)生長階段,在花期僅吸收少量的磷;在整個(gè)生長過程中,甜菊對(duì)肥料的需求量從大到小依次為鉀、氮、磷。關(guān)興照[9]也認(rèn)為,甜菊對(duì)鉀的需求量最大,對(duì)氮的需求量次之,對(duì)磷的需求量最小。欒良福等[10]認(rèn)為,從產(chǎn)量和成本上考慮,甜菊的總施肥量應(yīng)控制在900 kg·hm-2,氮、磷、鉀肥的質(zhì)量比為3∶3∶1,且氮肥底肥與追肥的質(zhì)量比為1∶4;而Aladakatti等[11]認(rèn)為,氮、磷、鉀肥的施用量分別為400、200 和200 kg·hm-2時(shí)甜菊的干燥葉產(chǎn)量較高。包亞英等[12]認(rèn)為,隨著不同形態(tài)單一氮、磷、鉀肥施用量的提高,甜菊幼苗的株高、莖粗、葉長、葉寬、單株葉干質(zhì)量和單株莖干質(zhì)量均先升高后降低,N、P2O5和K2O的最佳施肥量分別為600~900、200~300和600~900 mg·kg-1,且氮肥以尿素為宜。綜上所述,雖然目前關(guān)于甜菊施肥的研究報(bào)道較多,但并沒有較為一致的結(jié)論,不利于甜菊的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培生產(chǎn)。
鑒于此,在前期研究基礎(chǔ)上,作者采用“3414”肥料試驗(yàn)設(shè)計(jì)[13]對(duì)不同氮、磷、鉀肥配施條件下甜菊品種‘中山4號(hào)’(‘Zhongshan No. 4’)當(dāng)年生扦插苗的產(chǎn)量相關(guān)指標(biāo)及糖苷含量和單株積累量進(jìn)行了比較,并對(duì)擬合的肥料效應(yīng)方程進(jìn)行了分析,以期探明甜菊種植過程中氮、磷、鉀肥的合理配比,為制定甜菊生產(chǎn)中合理高效的施肥管理措施提供參考。
以江蘇省中國科學(xué)院植物研究所自主選育并保存在甜菊種質(zhì)資源圃的甜菊品種‘中山4號(hào)’為研究對(duì)象。栽培基質(zhì)為V(園土)∶V(草炭)∶V(珍珠巖)∶V(河沙)=5∶2∶2∶1的混合基質(zhì),有機(jī)質(zhì)含量為8.8 g·kg-1,全氮、速效磷和速效鉀含量分別為600.00、0.93和131.90 mg·kg-1,pH 6.0,其中,園土采自江蘇省中國科學(xué)院植物研究所樹木園林下。
實(shí)驗(yàn)使用的甜菊苷(St)標(biāo)準(zhǔn)品和萊鮑迪苷A(R-A)標(biāo)準(zhǔn)品均購自日本和光純藥工業(yè)株氏會(huì)社,純度均大于99.0%。
1.2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及施肥方法根據(jù)“3414”肥料試驗(yàn)設(shè)計(jì)[13]設(shè)置氮、磷、鉀肥的施用量水平,其中,氮肥施用量設(shè)置0、300、600和900 mg·kg-14個(gè)水平;磷肥施用量設(shè)置0、100、200和300 mg·kg-14個(gè)水平;鉀肥施用量設(shè)置0、300、600和900 mg·kg-14個(gè)水平。氮肥為尿素〔CO(NH2)2〕,磷肥為過磷酸鈣〔Ca(H2PO4)2·H2O〕,鉀肥為氯化鉀(KCl),氮、磷、鉀肥施用量分別以純氮(N)、五氧化二磷(P2O5)和氧化鉀(K2O)計(jì)算。共14個(gè)處理組,以N、P2O5和K2O施用量均為0 mg·kg-1為對(duì)照(CK),其余13個(gè)施肥處理組分別編號(hào)為T1至T13。每個(gè)處理組4盆,每盆種植3株扦插苗,并視為1個(gè)重復(fù)。
于2015年4月22日,在江蘇省中國科學(xué)院植物研究所普通日光溫室內(nèi)將上述混合基質(zhì)裝入底部具小孔的塑料花盆(高20.0 cm、上口徑20.0 cm、底徑14.5 cm)中,盆底墊托盤,每盆裝入混合基質(zhì)3.0 kg;用500 mL去離子水將各施肥處理組的磷肥全部施用量和鉀肥50%施用量的肥料溶解后施入混合基質(zhì)中;待土壤充分吸收后,選取株高約15 cm、具6~8對(duì)葉且長勢(shì)基本一致的當(dāng)年生扦插苗,移栽到上述花盆中,用去離子水澆灌緩苗。分別于2015年5月9日施入氮肥30%施用量,2015年6月12日施入氮肥40%施用量和鉀肥50%施用量,2015年7月2日施入氮肥30%施用量。采取常規(guī)水分管理,并及時(shí)將托盤內(nèi)滲漏的溶液倒回混合基質(zhì)中。
1.2.2指標(biāo)測(cè)定方法
1.2.2.1生長指標(biāo)測(cè)定于2015年7月15日(現(xiàn)蕾期),每個(gè)處理組隨機(jī)選擇3株樣株,用于各生長指標(biāo)的測(cè)定。用直尺(精度0.1 cm)測(cè)量從地面到植株生長點(diǎn)的長度作為株高;用數(shù)顯游標(biāo)卡尺(精度0.1 mm)測(cè)量植株中部莖的直徑作為莖粗;用直尺(精度0.1 cm)測(cè)定植株中部葉片的長度和寬度,其中,葉長為葉基至葉尖的長度,葉寬為葉片最寬處的長度;分別收集各單株的全部葉,洗凈后,在105 ℃條件下殺青15 min,并于75 ℃條件下烘干至恒質(zhì)量,用MP500B電子天平(精度0.001 g,上海良平儀器儀表有限公司)稱量單株葉干質(zhì)量。
1.2.2.2葉中光合色素含量測(cè)定在生長指標(biāo)測(cè)定當(dāng)天,每個(gè)處理組隨機(jī)選取3株樣株,分別采集植株中部的新鮮成熟葉片,將單株葉片剪碎后混勻,每株稱取0.100 g葉碎片,共稱取3份,參照包亞英等[12]的方法使用體積分?jǐn)?shù)95%乙醇進(jìn)行浸提,并使用UV-3200數(shù)顯分光光度計(jì)(上海美譜達(dá)儀器有限公司)測(cè)定葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的含量,并根據(jù)葉綠素a和葉綠素b的含量計(jì)算總?cè)~綠素含量。每份樣品重復(fù)測(cè)定3次。
1.2.2.3葉中糖苷含量測(cè)定每個(gè)處理組隨機(jī)選取3株樣株,將單株的所有葉片分別烘干至恒質(zhì)量,每株稱取0.200 g干燥葉,共稱取3份,用研缽磨成粉末后,使用LC-100高效液相色譜儀(包括紫外檢測(cè)器和色譜工作站,上海伍豐科學(xué)儀器有限公司)并參照Yang等[14-15]的方法測(cè)定St和R-A的含量,根據(jù)測(cè)定結(jié)果計(jì)算總苷含量。使用的色譜柱為Hypersil-NH2(250.0 mm×4.6 mm, 5 μm;大連依利特分析儀器有限公司)。
采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析,采用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn);采用EXCEL 2010軟件擬合肥料效應(yīng)方程并進(jìn)行F檢驗(yàn)。
2.1.1對(duì)部分生長指標(biāo)的影響不同氮、磷、鉀肥配施對(duì)甜菊株高、莖粗、葉長和葉寬的影響見表1。結(jié)果表明:T2組(N、P2O5和K2O施用量分別為300、200和600 mg·kg-1)的株高最高,顯著(P<0.05)高于CK組(對(duì)照,N、P2O5和K2O施用量均為0 mg·kg-1),較CK組增加了13.98%,其余施肥處理組的株高與CK組無顯著差異。T1組(N、P2O5和K2O施用量分別為0、200和600 mg·kg-1)的莖粗略高于CK組,而其余施肥處理組的莖粗顯著高于CK組;其中,T6組(N、P2O5和K2O施用量分別為600、300和600 mg·kg-1)的莖粗最大,T2組次之,分別較CK組增加了55.46%和51.72%。各施肥處理組的葉長顯著高于CK組,其中,T9組(N、P2O5和K2O施用量分別為600、200和900 mg·kg-1)的葉長最長,T4組(N、P2O5和K2O施用量分別為600、100和600 mg·kg-1)次之,分別較CK組增加了39.37%和33.23%。T1組的葉寬略高于CK組,其余施肥處理組的葉寬顯著高于CK組;其中,T13組(N、P2O5和K2O施用量分別為600、100和300 mg·kg-1)的葉寬最大,較CK組增加了62.75%。
極差分析結(jié)果表明:氮肥對(duì)甜菊株高的影響最大,對(duì)莖粗的影響次之,對(duì)葉長的影響較小,對(duì)葉寬的影響最??;磷肥對(duì)甜菊株高、莖粗、葉長和葉寬的影響順序與氮肥一致;而鉀肥對(duì)甜菊株高的影響最大,對(duì)葉長的影響次之,對(duì)莖粗的影響較小,對(duì)葉寬的影響最小。3種肥料對(duì)甜菊株高、莖粗和葉寬的影響從大到小依次為氮肥、磷肥、鉀肥,而對(duì)葉長的影響從大到小則依次為鉀肥、氮肥、磷肥。
處理組Treatmentgroup施用量/mg·kg-1 ApplyingamountNP2)K2)株高/cmHeight莖粗/mmStemdiameter葉長/cmLeaflength葉寬/cmLeafwidthCK00068.75±1.36bcd3.48±0.08f6.68±0.09e1.53±0.04fT1020060065.17±1.23d3.53±0.07f7.37±0.14d1.70±0.05fT230020060078.36±1.86a5.28±0.11ab8.64±0.17b2.11±0.08deT3600060069.81±1.42bcd4.48±0.11e8.59±0.12b2.06±0.04eT460010060072.82±1.23bc4.78±0.17de8.90±0.17ab2.26±0.04bcdeT560020060071.91±1.86bc4.80±0.15de8.65±0.12b2.14±0.05deT660030060073.13±1.94b5.41±0.14a8.51±0.11b2.33±0.06abcdT7600200067.76±0.68cd4.47±0.09e7.96±0.16c2.17±0.07cdeT860020030072.19±1.10bc5.00±0.13bcd8.75±0.10b2.23±0.04bcdeT960020090069.42±2.00bcd5.14±0.18abcd9.31±0.23a2.41±0.12abT1090020060068.01±1.81bcd5.24±0.07abc8.75±0.15b2.38±0.10abcT1130010060069.71±1.56bcd4.89±0.10cd8.52±0.16b2.28±0.08abcdeT1230020030071.32±1.92bc5.09±0.11abcd8.61±0.14b2.17±0.05cdeT1360010030068.74±1.32bcd4.84±0.14de8.67±0.17b2.49±0.10aRN6.171.741.730.77RP3.851.431.060.55RK2.861.171.990.45
1)同列中不同的小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different lowercases in the same column indicate the significant difference (P<0.05).
2)P: 以P2O5計(jì)算Calculated with P2O5; K: 以K2O計(jì)算Calculated with K2O.
2.1.2對(duì)葉中光合色素含量的影響不同氮、磷、鉀肥配施對(duì)甜菊葉中光合色素含量的影響見表2。結(jié)果表明:T1組葉中葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量均最低,并且均略低于CK組;T2組葉中葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量均最高,并且顯著高于CK組,分別較CK組增加了83.11%、75.77%、80.79%和66.29%;T3組(N、P2O5和K2O施用量分別為600、0和600 mg·kg-1)葉中葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量均較高,均略低于T2組但均顯著高于CK組,分別較CK組增加了77.36%、74.01%、76.24%和54.29%;T5組(N、P2O5和K2O施用量分別為600、200和600 mg·kg-1)葉中葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量也較高,均略低于T3組但均顯著高于CK組,分別較CK組增加了69.81%、66.30%、68.65%和46.86%。
極差分析結(jié)果表明:氮肥、磷肥和鉀肥對(duì)甜菊葉中光合色素含量的影響順序一致,從大到小依次為總?cè)~綠素含量、葉綠素a含量、葉綠素b含量、類胡蘿卜素含量。3種肥料對(duì)甜菊葉中葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量的影響從大到小均依次為氮肥、鉀肥、磷肥。
處理組Treatmentgroup施用量/mg·kg-1ApplyingamountNP2)K2)葉綠素a含量/mg·g-1Chlorophyllacontent葉綠素b含量/mg·g-1Chlorophyllbcontent總?cè)~綠素含量/mg·g-1Totalchlorophyllcontent類胡蘿卜素含量/mg·g-1CarotenoidcontentCK0001.060±0.057gh0.454±0.022fg1.515±0.079fg0.175±0.011fgT102006000.823±0.067h0.350±0.022g1.173±0.090g0.136±0.011gT23002006001.941±0.074a0.798±0.041a2.739±0.109a0.291±0.013aT360006001.880±0.094ab0.790±0.059a2.670±0.148ab0.270±0.013abT46001006001.731±0.188abc0.739±0.088abc2.469±0.276abc0.237±0.025bcdT56002006001.800±0.061abc0.755±0.039ab2.555±0.096abc0.257±0.010abcT66003006001.368±0.059def0.560±0.034def1.928±0.091de0.196±0.007defT760020001.159±0.100fg0.515±0.040ef1.674±0.138ef0.172±0.011fgT86002003001.539±0.124cde0.621±0.045bcde2.160±0.166cd0.219±0.023cdeT96002009001.412±0.067def0.595±0.033de2.006±0.100de0.191±0.009efT109002006001.306±0.076efg0.567±0.040def1.873±0.116def0.169±0.009fgT113001006001.610±0.073bcd0.680±0.041abcd2.290±0.111bcd0.225±0.012cdeT123002003001.535±0.093cde0.597±0.041de2.132±0.135cd0.226±0.013cdeT136001003001.552±0.062ce0.612±0.030cde2.164±0.091cd0.238±0.008bcdRN0.7540.2901.0430.092RP0.2630.1170.3800.037RK0.4480.1700.6180.054
1)同列中不同的小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different lowercases in the same column indicate the significant difference (P<0.05).
2)P: 以P2O5計(jì)算Calculated with P2O5; K: 以K2O計(jì)算Calculated with K2O.
2.1.3對(duì)單株葉干質(zhì)量的影響不同氮、磷、鉀肥配施對(duì)甜菊單株葉干質(zhì)量的影響見表3。結(jié)果表明:T1組的單株葉干質(zhì)量最低,顯著低于其余施肥處理組但略低于CK組;其余施肥處理組的單株葉干質(zhì)量顯著高于CK組。其中,T4組的單株葉干質(zhì)量最高,T9組次之,分別較CK組增加了174.46%和157.27%。
極差分析結(jié)果表明:3種肥料對(duì)甜菊單株葉干質(zhì)量的影響從大到小依次為氮肥、鉀肥、磷肥。
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得甜菊單株葉干質(zhì)量(Y)與N施用量(XN)、P2O5施用量(XP)和K2O施用量(XK)的三元二次回歸方程:Y=1.709+(5.634×10-3)XN+(8.731×10-3)XP+(5.155×10-4)XK-(7.328×10-6)XN2-(3.290×10-5)XP2-(2.570×10-6)XK2+(3.179×10-6)XNXP+(5.205×10-6)XNXK-(5.237×10-7)XPXK(R2=0.983)。對(duì)此肥料效應(yīng)方程進(jìn)行F檢驗(yàn),結(jié)果表明:甜菊單株葉干質(zhì)量與氮、磷、鉀肥施用量顯著相關(guān)。根據(jù)此肥料效應(yīng)方程計(jì)算出甜菊單株葉干質(zhì)量的最高值為4.588 g,對(duì)應(yīng)的N、P2O5和K2O施用量分別為701.11、160.20和793.91 mg·kg-1。
不同氮、磷、鉀肥配施對(duì)甜菊葉中糖苷含量的影響見表4。結(jié)果表明:CK組(對(duì)照,N、P2O5和K2O施用量均為0 mg·kg-1)葉中甜菊苷(St)含量最高;T1組(N、P2O5和K2O施用量分別為0、200和600 mg·kg-1)、T2組(N、P2O5和K2O施用量分別為300、200和600 mg·kg-1)和T11組(N、P2O5和K2O施用量分別為300、100和600 mg·kg-1)葉中St含量與CK組差異不顯著,而其余施肥處理組葉中St含量顯著(P<0.05)低于CK組;其中,T7組(N、P2O5和K2O施用量分別為600、200和0 mg·kg-1)葉中St含量最低,較CK組降低了45.69%;并且,T3組(N、P2O5和K2O施用量分別為600、0和600 mg·kg-1)葉中St含量與T1組和T7組差異不顯著,但T1組葉中St含量顯著高于T7組。T5組(N、P2O5和K2O施用量分別為600、200和600 mg·kg-1)葉中萊鮑迪苷A(R-A)含量最高,較CK組增加了43.02%;T3組、T4組(N、P2O5和K2O施用量分別為600、100和600 mg·kg-1)、T5組和T10組(N、P2O5和K2O施用量分別為900、200和600 mg·kg-1)葉中R-A含量顯著高于CK組,而其余施肥處理組葉中R-A含量與CK組差異不顯著;并且,T3組葉中R-A含量顯著高于T1組和T7組,但T1組和T7組葉中R-A含量差異不顯著。T7組、T8組(N、P2O5和K2O施用量分別為600、200和300 mg·kg-1)和T13組(N、P2O5和K2O施用量分別為600、100和300 mg·kg-1)葉中總苷含量顯著低于CK組,其中,T7組葉中總苷含量最低,較CK組降低了25.48%;其余施肥處理組葉中總苷含量與CK組差異不顯著,其中,T5組葉中總苷含量最高,較CK組增加了14.22%;并且,T1組和T3組葉中總苷含量差異不顯著,但T7組葉中總苷含量顯著低于T1組和T3組。
處理組Treatmentgroup施用量/mg·kg-1ApplyingamountNP2)K2)單株葉干質(zhì)量/gLeafdryweightperplantCK0001.699±0.107dT102006001.452±0.064dT23002006003.592±0.245bcT360006003.609±0.246bcT46001006004.663±0.334aT56002006004.144±0.331abT66003006003.955±0.272abcT760020003.263±0.295cT86002003004.040±0.226abcT96002009004.371±0.414abT109002006003.996±0.288abcT113001006003.709±0.177bcT123002003003.761±0.155bcT136001003004.071±0.264abcR2.4391.4941.890
1)同列中不同的小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different lowercases in the same column indicate the significant difference (P<0.05).
2)P: 以P2O5計(jì)算Calculated with P2O5; K: 以K2O計(jì)算Calculated with K2O.
處理組Treatmentgroup施用量/mg·kg-1 ApplyingamountNP2)K2)甜菊苷含量/%Steviosidecontent萊鮑迪苷A含量/%RebaudiosideAcontent總苷含量/%TotalglycosidecontentCK0009.98±1.17a15.69±1.05de25.67±1.16abT102006008.69±0.68ab15.19±0.97e23.88±0.56bcT23002006008.10±0.45abc16.59±0.77cde24.68±0.80bT360006007.38±0.56bcde19.90±0.74abc27.28±0.74abT46001006005.98±0.53cde20.41±1.31ab26.39±0.95abT56002006006.88±0.69bcde22.44±0.61a29.32±1.06aT66003006006.67±0.40bcde19.04±1.69abcd25.72±1.39abT760020005.42±0.90e13.70±0.50e19.13±0.81dT86002003005.86±0.41de14.51±1.74e20.37±1.78cdT96002009007.77±0.89bcd16.93±0.88bcde24.70±1.50bT109002006006.37±0.60cde19.70±1.28abc26.07±1.73abT113001006008.01±0.43abcd16.47±1.28cde24.48±1.52bT123002003007.34±0.51bcde16.93±1.06bcde24.27±0.87bT136001003006.76±0.31bcde13.70±1.48e20.46±1.77cdRN2.974.261.90RP2.012.182.70RK1.124.024.28
1)同列中不同的小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different lowercases in the same column indicate the significant difference (P<0.05).
2)P: 以P2O5計(jì)算Calculated with P2O5; K: 以K2O計(jì)算Calculated with K2O.
極差分析結(jié)果表明:氮肥對(duì)甜菊葉中R-A含量的影響最大,對(duì)St含量的影響次之,對(duì)總苷含量的影響最小;磷肥對(duì)甜菊葉中總苷含量的影響最大,對(duì)R-A含量的影響次之,對(duì)St含量的影響最?。烩浄蕦?duì)甜菊葉中St、R-A和總苷含量的影響順序與磷肥一致。3種肥料對(duì)甜菊葉中St含量的影響從大到小依次為氮肥、磷肥、鉀肥,對(duì)R-A含量的影響從大到小依次為氮肥、鉀肥、磷肥,對(duì)總苷含量的影響從大到小依次為鉀肥、磷肥、氮肥。
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得甜菊葉中St含量(Y)與N施用量(XN)、P2O5施用量(XP)和K2O施用量(XK)的三元二次回歸方程:Y=10.030-(5.153×10-3)XN-(1.071×10-2)XP-(1.950×10-3)XK+(1.289×10-6)XN2+(6.967×10-6)XP2+(7.641×10-7)XK2-(8.395×10-7)XNXP+(1.791×10-6)XNXK+(1.352×10-5)XPXK(R2=0.930)。對(duì)此肥料效應(yīng)方程進(jìn)行F檢驗(yàn),結(jié)果表明:甜菊葉中St含量與氮、磷、鉀肥施用量顯著相關(guān)。由于此肥料效應(yīng)方程中XN、XP和XK的一次項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)值,說明增施氮、磷、鉀肥均可使甜菊葉中St含量下降。根據(jù)此肥料效應(yīng)方程計(jì)算出甜菊葉中St含量的最高值為7.69%,對(duì)應(yīng)的N、P2O5和K2O施用量分別為392.05、 0.00和816.41 mg·kg-1。
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得甜菊葉中R-A含量(Y)與N施用量(XN)、P2O5施用量(XP)和K2O施用量(XK)的三元二次回歸方程:Y=15.454-(1.738×10-2)XN+(1.988×10-2)XP+(1.157×10-2)XK-(1.635×10-7)XN2+(4.580×10-5)XP2-(1.192×10-5)XK2+(1.518×10-5)XNXP+(3.449×10-5)XNXK-(7.618×10-5)XPXK(R2=0.693)。對(duì)此肥料效應(yīng)方程進(jìn)行F檢驗(yàn),結(jié)果表明:甜菊葉中R-A含量與氮、磷、鉀肥施用量顯著相關(guān)。由于此肥料效應(yīng)方程中XN的一次項(xiàng)系數(shù)為負(fù)值,說明增施氮肥可使甜菊葉中R-A含量下降;XP和XK的一次項(xiàng)系數(shù)均為正值,且XP的一次項(xiàng)系數(shù)大于XK,說明增施磷肥和鉀肥均可使甜菊葉中R-A含量升高,且磷肥的效果強(qiáng)于鉀肥。同時(shí),此肥料效應(yīng)方程中XN和XK的二次項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)值,說明過量施用氮肥和鉀肥將造成甜菊葉中R-A含量下降,使肥料利用率降低。根據(jù)此肥料效應(yīng)方程計(jì)算出甜菊葉中R-A含量的最高值為17.16%,對(duì)應(yīng)的N、P2O5和K2O施用量分別為242.67、119.87和453.43 mg·kg-1。
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得甜菊葉中總苷含量(Y)與N施用量(XN)、P2O5施用量(XP)和K2O施用量(XK)的三元二次回歸方程:Y=25.484-(2.253×10-2)XN+(9.080×10-3)XP+(9.624×10-3)XK+(1.133×10-6)XN2+(5.311×10-5)XP2-(1.113×10-5)XK2+(1.442×10-5)XNXP+(3.624×10-5)XNXK-(6.273×10-5)XPXK(R2=0.741)。對(duì)此肥料效應(yīng)方程進(jìn)行F檢驗(yàn),結(jié)果表明:甜菊葉中總苷含量與氮、磷、鉀肥施用量顯著相關(guān)。由于此肥料效應(yīng)方程中XN的一次項(xiàng)系數(shù)為負(fù)值,說明增施氮肥可使甜菊葉中總苷含量下降;XP和XK的一次項(xiàng)系數(shù)均為正值,且XK的一次項(xiàng)系數(shù)大于XP,說明增施磷肥和鉀肥均可使甜菊葉中總苷含量升高,且鉀肥的效果強(qiáng)于磷肥。同時(shí),此肥料效應(yīng)方程中XK的二次項(xiàng)系數(shù)為負(fù)值,說明過量施用鉀肥將造成甜菊葉中總苷含量下降,使肥料利用率降低。根據(jù)此肥料效應(yīng)方程計(jì)算出甜菊葉中總苷含量的最高值為24.71%,對(duì)應(yīng)的N、P2O5和K2O施用量分別為365.26、176.96和528.35 mg·kg-1。
根據(jù)甜菊的單株葉干質(zhì)量和葉中糖苷含量計(jì)算并分析氮、磷、鉀肥配施對(duì)甜菊糖苷單株積累量的影響,結(jié)果見表5。結(jié)果表明:T1組(N、P2O5和K2O施用量分別為0、200和600 mg·kg-1)的甜菊苷(St)、萊鮑迪苷A(R-A)和總苷單株積累量均低于CK組(對(duì)照,N、P2O5和K2O施用量均為0 mg·kg-1),而其余施肥處理組的St、R-A和總苷單株積累量均高于CK組;其中,T9組(N、P2O5和K2O施用量分別為600、200和900 mg·kg-1)的St單株積累量最高,顯著(P<0.05)高于CK組,較CK組增加了99.41%;T4組(N、P2O5和K2O施用量分別為600、100和600 mg·kg-1)的R-A和總苷單株積累量均最高,且顯著高于CK組,分別較CK組增加了256.77%和182.30%,T5組(N、P2O5和K2O施用量分別為600、200和600 mg·kg-1)的R-A和總苷單株積累量均略低于T4組但顯著高于CK組,分別較CK組增加了249.25%和178.85%。
極差分析結(jié)果表明:氮肥、磷肥和鉀肥對(duì)甜菊St、R-A和總苷單株積累量的影響順序一致,從大到小依次為總苷單株積累量、R-A單株積累量、St單株積累量。3種肥料對(duì)甜菊St單株積累量的影響從大到小依次為鉀肥、氮肥、磷肥,對(duì)甜菊R-A和總苷單株積累量的影響從大到小依次為氮肥、鉀肥、磷肥。
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得甜菊St單株積累量(Y)與N施用量(XN)、P2O5施用量(XP)和K2O施用量(XK)的三元二次回歸方程:Y=0.173+(3.075×10-4)XN+(4.119×10-4)XP+(2.769×10-6)XK-(5.691×10-7)XN2-(2.236×10-6)XP2-(1.383×10-7)XK2+(2.663×10-7)XNXP+(4.403×10-7)XNXK+(1.693×10-7)XPXK(R2=0.929)。對(duì)此肥料效應(yīng)方程進(jìn)行F檢驗(yàn),結(jié)果表明:甜菊的St單株積累量與氮、磷、鉀肥施用量顯著相關(guān)。由于此肥料效應(yīng)方程中XN、XP和XK的一次項(xiàng)系數(shù)均為正值,且XP的一次項(xiàng)系數(shù)最大、XK的一次項(xiàng)系數(shù)最小,說明增施氮、磷、鉀肥均可使甜菊的St單株積累量升高,且磷肥的效果最強(qiáng)。同時(shí),此肥料效應(yīng)方程中XN、XP和XK的二次項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)值,說明過量施用氮、磷、鉀肥將造成甜菊的St單株積累量下降。根據(jù)此肥料效應(yīng)方程計(jì)算出甜菊St單株積累量的最高值為0.369 g,對(duì)應(yīng)的N、P2O5和K2O施用量分別為974.99、214.28和1 692.69 mg·kg-1。但是,由于計(jì)算出的氮肥和鉀肥的最佳施用量均超出實(shí)驗(yàn)設(shè)置的施用量范圍,因此,此肥料效應(yīng)方程不適于根據(jù)甜菊St單株積累量最高值預(yù)測(cè)氮、磷、鉀肥的施用量。
處理組Treatmentgroup施用量/mg·kg-1 ApplyingamountNP2)K2)甜菊苷單株積累量/gSteviosideaccumulationperplant萊鮑迪苷A單株積累量/gRebaudiosideAaccumulationperplant總苷單株積累量/gTotalglycosideaccumulationperplantCK0000.169±0.009d0.266±0.001de0.435±0.008deT102006000.126±0.004e0.220±0.004e0.346±0.007eT23002006000.290±0.004b0.595±0.013cd0.885±0.032bcdT360006000.265±0.002bc0.717±0.022bc0.983±0.040bcT46001006000.278±0.005bc0.949±0.008a1.228±0.044aT56002006000.284±0.026bc0.929±0.049a1.213±0.053aT66003006000.263±0.002bcd0.750±0.015bc1.015±0.015abcT760020000.175±0.013d0.446±0.024d0.623±0.030dT86002003000.236±0.003cd0.584±0.038cd0.820±0.026cdT96002009000.337±0.007a0.738±0.032bc1.075±0.037abT109002006000.253±0.006bcd0.785±0.006bc1.038±0.007abcT113001006000.297±0.002b0.609±0.018cd0.906±0.013bcT123002003000.276±0.008bc0.636±0.014bcd0.912±0.005bcT136001003000.275±0.005bc0.555±0.024cd0.830±0.018cdRN0.1400.5420.648RP0.0660.2590.305RK0.1650.3820.547
1)同列中不同的小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different lowercases in the same column indicate the significant difference (P<0.05).
2)P: 以P2O5計(jì)算Calculated with P2O5; K: 以K2O計(jì)算Calculated with K2O.
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得甜菊R-A單株積累量(Y)與N施用量(XN)、P2O5施用量(XP)和K2O施用量(XK)的三元二次回歸方程:Y=0.258+(1.851×10-4)XN+(2.330×10-3)XP+(5.147×10-4)XK-(1.141×10-6)XN2-(3.936×10-6)XP2-(8.459×10-7)XK2+(1.103×10-6)XNXP+(2.178×10-6)XNXK-(3.085×10-6)XPXK(R2=0.912)。對(duì)此肥料效應(yīng)方程進(jìn)行F檢驗(yàn),結(jié)果表明:甜菊的R-A單株積累量與氮、磷、鉀肥施用量顯著相關(guān)。由于此肥料效應(yīng)方程中XN、XP和XK的一次項(xiàng)系數(shù)均為正值,且XP的一次項(xiàng)系數(shù)最大、XN的一次項(xiàng)系數(shù)最小,說明增施氮、磷、鉀肥均可使甜菊的R-A單株積累量升高,且磷肥的效果最強(qiáng)。同時(shí),此肥料效應(yīng)方程中XN、XP和XK的二次項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)值,說明過量施用氮、磷、鉀肥將造成甜菊的R-A單株積累量下降。根據(jù)此肥料效應(yīng)方程計(jì)算出甜菊R-A單株積累量的最高值為0.664 g,對(duì)應(yīng)的N、P2O5和K2O施用量分別為228.16、327.94和0.00 mg·kg-1。但是,由于計(jì)算出的磷肥最佳施肥量超出實(shí)驗(yàn)設(shè)置的施用量范圍,因此,此肥料效應(yīng)方程不適于根據(jù)甜菊R-A單株積累量最高值預(yù)測(cè)氮、磷、鉀肥的施用量。
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得甜菊總苷單株積累量(Y)與N施用量(XN)、P2O5施用量(XP)和K2O施用量(XK)的三元二次回歸方程:Y=0.430+(4.926×10-4)XN+(2.742×10-3)XP+(5.174×10-4)XK-(1.711×10-6)XN2-(6.172×10-6)XP2-(9.843×10-7)XK2+(1.370×10-6)XNXP+(2.618×10-6)XNXK-(2.915×10-6)XPXK(R2=0.955)。對(duì)此肥料效應(yīng)方程進(jìn)行F檢驗(yàn),結(jié)果表明:甜菊的總苷單株積累量與氮、磷、鉀肥施用量顯著相關(guān)。由于此肥料效應(yīng)方程中XN、XP和XK的一次項(xiàng)系數(shù)均為正值,且XP的一次項(xiàng)系數(shù)最大、XN的一次項(xiàng)系數(shù)最小,說明增施氮、磷、鉀肥均可使甜菊的總苷單株積累量升高,且磷肥的效果最強(qiáng)。同時(shí),此肥料效應(yīng)方程中XN、XP和XK的二次項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)值,說明過量施用氮、磷、鉀肥將造成甜菊的總苷單株積累量下降。根據(jù)此肥料效應(yīng)方程計(jì)算出甜菊總苷單株積累量的最高值為0.775 g,對(duì)應(yīng)的N、P2O5和K2O施用量分別為56.69、228.41和0.00 mg·kg-1。但是,由于計(jì)算出的總苷單株積累量遠(yuǎn)低于測(cè)定的總苷單株積累量最高值(即T4組的總苷單株積累量1.228 g),因此,此肥料效應(yīng)方程不適于根據(jù)甜菊總苷單株積累量最高值預(yù)測(cè)氮、磷、鉀肥的施用量。
本研究結(jié)果表明:合理配施氮、磷、鉀肥可提高甜菊的株高、莖粗、葉長、葉寬、葉中光合色素含量和單株葉干質(zhì)量,而不合理配施氮、磷、鉀肥則對(duì)上述指標(biāo)產(chǎn)生負(fù)面影響,并且,氮肥對(duì)甜菊單株葉干質(zhì)量的影響最大。不施氮組(T1組,N、P2O5和K2O施用量分別為0、200和600 mg·kg-1)甜菊的單株葉干質(zhì)量顯著低于不施磷組(T3組,N、P2O5和K2O施用量分別為600、0和600 mg·kg-1)和不施鉀組(T7組,N、P2O5和K2O施用量分別為600、200和0 mg·kg-1),與包亞英等[12]和林洪鑫等[16]的研究結(jié)果相同,這可能是因?yàn)榈厥墙M成植物體內(nèi)蛋白質(zhì)的主要成分,參與植物所有的生命活動(dòng)和代謝過程,增施氮肥可增加植物葉片的光合面積,提高葉片的光合速率,利于植物的營養(yǎng)生長[17-18]。
磷是細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜的主要成分,增施磷肥可促進(jìn)植物生長和花芽分化,促使株高增大[19-20];鉀雖然不參與植物體內(nèi)有機(jī)物質(zhì)合成,但能夠促進(jìn)植物細(xì)胞的呼吸進(jìn)程以及細(xì)胞內(nèi)核酸和蛋白質(zhì)的形成,增施鉀肥可改善植物細(xì)胞內(nèi)葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能,從而提高葉中光合色素含量[21-22]。本研究結(jié)果表明:只有合理配施氮、磷、鉀肥才能達(dá)到甜菊的最大增產(chǎn)效應(yīng),任一肥料不足或過量均不利于甜菊生長,從而影響其產(chǎn)量。例如:氮肥過量的T10組(N、P2O5和K2O施用量分別為900、200和600 mg·kg-1)甜菊的單株葉干質(zhì)量低于同等磷肥和鉀肥水平的T5組(N、P2O5和K2O施用量分別為600、200和600 mg·kg-1);磷肥過量的T6組(N、P2O5和K2O施用量分別為600、100和600 mg·kg-1)甜菊的單株葉干質(zhì)量低于同等氮肥和鉀肥水平的T4組(N、P2O5和K2O施用量分別為600、200和600 mg·kg-1)和T5組。對(duì)擬合肥料效應(yīng)方程的分析結(jié)果表明:甜菊的單株葉干質(zhì)量最高值為4.588 g,對(duì)應(yīng)的N、P2O5、K2O施用量分別為701.11、160.20和793.91 mg·kg-1,該氮、磷、鉀肥比例與趙永光[7]獲得的甜菊營養(yǎng)期氮、磷、鉀吸收比例(1.00∶0.30∶1.42)接近,說明合理的施肥配比應(yīng)符合甜菊生長的營養(yǎng)吸收規(guī)律。
大量研究結(jié)果表明:適當(dāng)增施氮、磷、鉀肥利于提高植物次生代謝產(chǎn)物含量[23-25]。甜菊苷(St)和萊鮑迪苷A(R-A)為甜菊葉中的2個(gè)主要糖苷組分,St有后苦味,R-A甜度更高且甜味近似蔗糖,因此,在甜菊生產(chǎn)中常常以總苷含量和R-A含量高作為生產(chǎn)目標(biāo)。本研究結(jié)果顯示:合理配施氮、磷、鉀肥可提高甜菊葉中R-A和總苷含量,同時(shí)可降低葉中St含量,說明合理配施氮、磷、鉀肥能夠有效改善甜菊的品質(zhì)。對(duì)擬合肥料效應(yīng)方程的分析結(jié)果表明:甜菊葉中St含量的最高值為7.69%,對(duì)應(yīng)的N、P2O5、K2O施肥量分別為392.05、0.00和816.41 mg·kg-1;甜菊葉中R-A含量的最高值為17.16%,對(duì)應(yīng)的N、P2O5、K2O施用量分別為242.67、119.87和453.43 mg·kg-1;甜菊葉中總苷含量的最高值為24.71%,對(duì)應(yīng)的N、P2O5、K2O施用量分別為365.26、176.96和528.35 mg·kg-1。
由于本研究獲得的甜菊St、R-A和總苷的單株積累量與氮、磷、鉀肥施用量的三元二次回歸方程不適于根據(jù)各指標(biāo)最高值預(yù)測(cè)氮、磷、鉀肥施用量,無法指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐,因此,綜合考慮單株葉干質(zhì)量和總苷含量,并結(jié)合擬合肥料效應(yīng)方程,適宜甜菊的N、P2O5和K2O施用量分別為365.26~701.11、160.20~176.96和528.35~793.91 mg·kg-1。
另外,由于根據(jù)擬合的肥料效應(yīng)方程計(jì)算出的甜菊單株葉干質(zhì)量和葉中糖苷含量的最高值均低于實(shí)驗(yàn)測(cè)定的最高值,這可能是由于本研究采用的“3414”肥料試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是國家測(cè)土配方施肥工作推薦的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,旨在提高作物產(chǎn)量,降低施肥成本,以追求更高的經(jīng)濟(jì)效益[13],因此,本研究得出的最高產(chǎn)量并不是最佳產(chǎn)量,應(yīng)結(jié)合理論實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐提出更加合理的施肥方案,以期不但能降低施肥成本,提高經(jīng)濟(jì)效益,而且更利于維持土壤肥力,促進(jìn)生態(tài)環(huán)境優(yōu)化。
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