李華鵬，杜 方

（山西農(nóng)業(yè)大學園藝學院，山西太谷030801）

百合（Lilium spp.）是百合科百合屬多年生球根花卉，花色豐富，花枝堅挺，花期容易調(diào)控，適宜在華北、東北地區(qū)栽培，連年開花，除作為鮮切花、盆花之外，百合用作園林布景也極具吸引力，色彩繽紛的百合已成為公園的“新寵”[1-2]。但是在百合繁育過程中會有很多因素導致百合植株黃化，其中，土壤干旱、微量元素欠缺、自然災害、土壤肥料不足、大氣中的有害氣體、連坐障礙等都是困擾百合生產(chǎn)的問題所在[3]。黃化造成百合生長不良，影響百合觀賞價值，對其因子研究可以準確矯治黃化百合。國外對植物生長研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)黃化現(xiàn)象都與礦質(zhì)元素有關(guān)，且礦質(zhì)元素缺乏均有相關(guān)葉面癥狀表現(xiàn)出來[4]。近年來，國內(nèi)對于缺素癥的研究也愈加廣泛，在蘭州百合[5]、豆類蔬菜[6]及臍橙[7]的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，多種礦質(zhì)元素缺乏均能引起黃化癥狀，不同缺素引起的黃化癥狀亦不相同。一般而言，缺乏礦質(zhì)元素而表現(xiàn)的黃化最先在上部嫩葉表現(xiàn)出來而逐漸向下部老葉發(fā)展，黃綠相間明顯，隨著黃化程度加深，整個植株發(fā)黃且根系弱化。

礦質(zhì)營養(yǎng)元素在植株生長發(fā)育中起著極其重要的作用[8]。有研究表明，土壤與植物中礦質(zhì)元素含量具有相關(guān)性，且各元素之間會發(fā)生互作效應(yīng)。汪祿祥等[9]對不同品種百合種球的研究發(fā)現(xiàn)，在百合礦質(zhì)元素含量中，P 和K、Mn 呈正相關(guān)，與Mg 呈顯著正相關(guān)，與Fe 呈負相關(guān)。在這些元素中，K 和Ca、Zn、Mn 關(guān)系最為密切，都呈極顯著正相關(guān)。韓春麗等[10]對棉花植株-土壤系統(tǒng)礦質(zhì)元素生物循環(huán)進行研究，結(jié)果表明，棉花對土壤中不同元素的吸收差異明顯，從棉田移出Zn、Cu 的比例和數(shù)量較高，大量元素中移出Mg、K 較多。白永超等[11]對越橘葉片及土壤礦質(zhì)元素的研究發(fā)現(xiàn)，葉片中N 與K、Mn與Cu 均呈極顯著正相關(guān)，Mn 與N、Fe 呈顯著正相關(guān)，葉片N、根系N 和根系Fe 與其對應(yīng)土壤養(yǎng)分含量呈顯著正相關(guān)。目前對于百合礦質(zhì)營養(yǎng)元素的研究還比較少，在實際解決問題時，大多參照其他植株的相關(guān)研究[12]。

本研究著重研究礦質(zhì)元素與百合葉片黃化之間的聯(lián)系，以期為百合黃化缺素癥診斷及指導施肥提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018 年在山西省太谷縣山西農(nóng)業(yè)大學園藝站試驗基地進行。該地位于山西省中部，屬典型的大陸性季風氣候，平均海拔800 m 左右，年平均降雨量475.9 mm 左右，年平均氣溫9.4～10.5 ℃，無霜期176 d 左右。土壤為改良砂質(zhì)土，pH 值為7.81，2017—2018 年連續(xù)2 a 種植百合。

1.2 試驗材料

供試的6 個百合品種為：Zambesi（OT1）、Friso（OT2）、Urandi（OT4）、ConcaD'Or（OT6）、Fujian（OT17）、Joao Pessoa（A29），其中，OT1、OT2、OT4、OT6、OT17均喜全光或半陰，A29 喜半陰或半陽（表1）。

表1 百合品種特性介紹

1.3 試驗方法

試驗采用行距為20 cm 的等行密植栽培技術(shù)點播，之后做好田間管理工作，記錄百合生長中的黃化過程。在盛花期之后隨機采集各百合植株的黃化葉片和綠色葉片各70 片，并收集對應(yīng)品種栽培區(qū)域土壤，土壤樣品取地塊隨機一角及中心地表下10～30 cm 處土壤混合。對葉片樣品、土壤樣品分別烘干、晾干磨粉過篩后放入干燥器中保存。

表2 土壤養(yǎng)分分級標準 g/kg

對已采取的土壤樣品測定有機碳（SOC）、全氮（N）、全磷（P）、速效磷（SP）、有效鉀（K）、有效鈣（Ca）、有效鎂（Mg）、有效鐵（Fe）、有效錳（Mn）、有效鋅（Zn）、有效銅（Cu），植株樣品測定全氮（N）、全磷（P）、全鉀（K）、全鎂（Mg）、全鐵（Fe）、全錳（Mn）、全鋅（Zn）、全銅（Cu），方法參照文獻[13]。同時根據(jù)中華人民共和國土壤環(huán)境背景圖集以及農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)手冊內(nèi)分級標準[14-15]對土壤中所含營養(yǎng)元素分級（表2）。

1.4 測定項目及方法

土壤有機碳測定采用重鉻酸鉀容量法-稀釋熱法，即利用濃H2SO4和K2Cr2O7混合產(chǎn)生的稀釋熱促使有機質(zhì)氧化；全磷測定采用濃硫酸-高氯酸消煮-鉬銻抗比色法；速效磷測定采用浸提-鉬銻抗比色法；土壤全氮測定采用凱氏定氮法；有效鉀、有效鈣、有效鎂等元素測定采用DTPA 浸提-火焰分光光度計法進行；全鉀、全鈣、全鎂等元素測定采用硫酸-高氯酸消煮法進行。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010 進行整理，采用SPSS 21.0 對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤所含營養(yǎng)元素分析

測定6 個百合品種土壤各營養(yǎng)元素之后進行差異顯著性分析，結(jié)果表明，各營養(yǎng)元素間在0.05 水平上均沒有顯著差異。說明各品種所在土壤營養(yǎng)均衡。根據(jù)土壤養(yǎng)分分級標準對各營養(yǎng)元素進行分級，發(fā)現(xiàn)百合種植地土壤有機碳（SOC）和全磷（P）含量為4 級水平；全氮（N）、有效鉀（K）、有效鈣（Ca）、有效鎂（Mg）、有效鐵（Fe）含量為3 級水平；有效錳（Mn）含量為2 級水平；速效磷（SP）、有效銅（Cu）含量為1 級水平；有效鋅（Zn）含量為5 級水平（表3）。

表3 6 個百合品種土壤營養(yǎng)元素分級 g/kg

綜上所述，百合種植地速效磷（SP）、有效錳（Mn）、有效銅（Cu）含量充足；有效鋅（Zn）含量偏低；其余營養(yǎng)元素均在中等水平。

2.2 各礦質(zhì)元素之間差異性分析

2.2.1 黃葉和綠葉礦質(zhì)元素含量分析 百合植株葉片營養(yǎng)元素含量分析結(jié)果表明，礦質(zhì)元素平均含量從大到小依次為K＞Ca＞N＞Mg＞P＞Fe＞Mn＞Zn＞Cu，各個元素在不同百合品種中的含量均不同（圖1）。各百合品種植株綠色葉片全氮、有效鐵、有效鎂、有效鋅含量均顯著高于黃色葉片含量；植株綠葉全磷含量顯著低于黃葉的品種有OT17、OT1、OT6、OT4，OT2、A29 黃葉全磷含量稍低于綠葉，但差異不顯著；綠葉有效鉀含量只有OT6 略低于黃葉，其余品種均高于黃葉，但差異均不顯著；綠葉有效錳含量高于黃葉的品種有OT6、OT2、A29，其余品種相反，差異均不顯著；綠葉有效鈣含量高于黃葉的品種有OT17、OT1、OT6、A29，其余品種相反，但差異均不顯著；綠葉有效銅含量低于黃葉的僅有OT17，其余品種有效銅含量綠葉均高于黃葉，但差異不顯著。由此表明，百合黃化與礦質(zhì)元素N、P、Fe、Mg、Zn 有關(guān)。

2.2.2 不同品種綠葉礦質(zhì)元素含量分析 百合綠色葉片礦質(zhì)元素含量分析結(jié)果表明，不同品種各營養(yǎng)元素含量均有差異（圖2）。百合植株全氮、有效鋅、有效銅含量各品種間兩兩存在顯著差異，有效鉀、有效鎂含量差異不顯著；A29 有效鈣、有效鐵含量顯著低于其他品種，推測礦質(zhì)元素Ca 和Fe 是亞洲系百合與東方百合和喇叭百合雜交系百合的特征元素；OT6、OT4、OT17、A29 這4 種百合分別與OT2、OT1 間有效磷含量存在顯著差異；OT1、OT6與OT4、A29 之間有效錳含量存在顯著差異，OT1、OT6、OT4、A29 又分別與OT17、OT2 之間有效錳含量存在顯著差異，說明不同品種對各個元素的同化能力不同。

2.2.3 不同品種黃葉礦質(zhì)元素含量分析 百合黃化葉片礦質(zhì)元素含量分析表明，不同品種之間黃葉礦質(zhì)元素含量也有差異（圖3）。百合植株有效鋅、有效銅含量各品種間兩兩差異顯著；全氮、全磷含量OT17、OT2 與OT1、OT6、OT4、A29 存在顯著差異；有效鐵含量OT4、OT2 與A29、OT17、OT1、OT6 間存在顯著差異；OT17 與OT2 及其他各品種間有效錳含量存在顯著差異；有效鈣含量僅A29 與其他各品種之間存在顯著差異；有效鎂含量只有OT17 與其他各品種之間存在顯著差異，有效鉀含量各品種之間均無顯著差異，表明各品種對礦質(zhì)元素的敏感度不同。

2.3 各礦質(zhì)元素之間的相關(guān)性分析

2.3.1 土壤與葉片之間的礦質(zhì)元素含量相關(guān)性分析 對土壤與葉片之間礦質(zhì)元素含量進行Pearson相關(guān)性檢驗，結(jié)果表明，土壤、綠葉、黃葉間均存在正相關(guān)性，說明通過土壤增施肥料可以減輕百合缺素癥狀。土壤與葉片之間P、K、Fe 相關(guān)性顯著，Ca僅土壤與黃葉相關(guān)性顯著，說明通過土壤施加鐵肥可以明顯減輕缺鐵癥狀（表4）。

表4 土壤與葉片之間礦質(zhì)元素相關(guān)性

2.3.2 綠葉礦質(zhì)元素相關(guān)性分析 由表5 可知，綠葉礦質(zhì)元素之間存在復雜的相互關(guān)系。N 與P、Mg、Fe、Mn 呈顯著正相關(guān)，與Zn、Cu 分別呈極顯著和顯著負相關(guān)；P 與K、Zn 呈顯著正相關(guān)，與Fe 呈顯著負相關(guān)；K 與Cu 呈顯著負相關(guān)；Mg 與Mn 呈顯著負相關(guān)；Fe 與Mn 呈顯著正相關(guān)，與Zn 呈顯著負相關(guān)；Zn 與Cu 呈顯著正相關(guān)，其他元素之間相關(guān)性不顯著。N 與K、Ca，P 與Ca、Cu，K 與Mn、Zn，F(xiàn)e 與Cu、Ca、Mg 均呈正相關(guān)，說明它們之間有增效作用。P 與Mg、Mn，K 與Fe，Ca 與K、Mg、Mn、Zn、Cu，Mg與K、Zn、Cu，Mn 與Zn、Cu 均呈負相關(guān)，說明它們之間有拮抗作用。

2.3.3 黃葉礦質(zhì)元素相關(guān)性分析 從表6 可以看出，黃化葉片礦質(zhì)元素之間同樣存在復雜的相互關(guān)系。N 與Mg、Fe 呈顯著正相關(guān)，與Cu 呈顯著負相關(guān)；P 與Ca 呈顯著正相關(guān)；K 與Fe 呈極顯著負相關(guān)；Ca 與Mn 呈顯著負相關(guān)，與Zn 呈顯著正相關(guān)，其他元素之間相關(guān)性不顯著。N 與P、K、Ca、Mn，P與K、Zn、Cu，K 與Mn、Zn，Ca 與Fe、Cu，Mg 與Fe、Mn，F(xiàn)e 與Mn、Cu，Zn 與Cu 均呈正相關(guān)，說明它們之間存在增效作用。N 與Zn，P 與Mg、Fe、Mn，K 與Ca、Mg、Cu，Ca 與Mg，Mg、Mn 與Zn、Cu，F(xiàn)e 與Zn 均呈負相關(guān)，說明它們之間存在拮抗作用。

表5 綠葉礦質(zhì)元素相關(guān)性

表6 黃葉礦質(zhì)元素相關(guān)性

2.3.4 土壤礦質(zhì)元素相關(guān)性分析 從表7 可以看出，土壤各營養(yǎng)元素之間也存在復雜的相互關(guān)系。SOC 與P 呈顯著負相關(guān)；SP 與Mn 呈顯著負相關(guān)；N 與Ca 呈極顯著正相關(guān)；K 與Mg 呈顯著負相關(guān)；Ca 與Mg 呈顯著正相關(guān)；Mg 與Mn 呈顯著正相關(guān)；Fe 與Mn 呈極顯著負相關(guān)；Zn 與Cu 呈極顯著正相關(guān)。其余營養(yǎng)元素之間相關(guān)性不顯著。SOC 與N、K、Ca、Mg、Fe、Mn，SP 與P、Fe、Zn、Cu，N 與Mg、Fe、Zn、Cu，P 與Mg、Mn、Zn、Cu，K 與Fe，Ca 與Fe、Zn、Cu，Mg、Fe 與Zn、Cu 均呈正相關(guān)，說明它們之間存在增效作用。SOC 與SP、Zn、Cu，SP 與N、K、Ca、Mg，N 與P、K、Mn，Ca 與Mn，Mg 與Fe，Mn 與Zn、Cu 之間均呈負相關(guān)，說明它們之間存在拮抗作用。

表7 土壤營養(yǎng)元素相關(guān)性

3 結(jié)論與討論

礦質(zhì)元素作為作物生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)成分，與生物分子蛋白、維生素、核酸、生理代謝等活動息息相關(guān)[16]，其含量豐缺是影響百合生長結(jié)果的重要因素之一[17]。微量元素的缺乏導致作物葉片黃化，生長勢衰退，并影響產(chǎn)品和質(zhì)量，因此，要根據(jù)作物的養(yǎng)分吸收平衡施肥[18]。

在百合種質(zhì)資源引種過程中，山西農(nóng)業(yè)大學園藝站試驗基地某些品種百合葉片普遍黃化，只表現(xiàn)出淡綠色或者斑點狀綠色，嚴重的植株完全變黃，被認為是單純?nèi)盕e 造成的。經(jīng)土施礬肥水后，發(fā)現(xiàn)黃化改善效果不明顯，通過對土壤礦質(zhì)元素含量測定可知，土壤中含鐵量在中等水平，黃化葉片含鐵量顯著低于綠色葉片，且土壤與植株之間鐵含量為顯著相關(guān)，試驗地土壤pH 值為7.81，顯堿性，推測高pH 降低了土壤中鐵的有效性[19]。曾經(jīng)葉面噴施硫酸亞鐵發(fā)現(xiàn)改善效果有限，推測試驗基地中營養(yǎng)元素不止缺鐵。對黃化葉片和正常綠色葉片對比發(fā)現(xiàn)，百合黃化與礦質(zhì)元素N、P、Fe、Mg、Zn 有關(guān)，其中，黃化葉片中礦質(zhì)元素N、Fe、Mg、Zn 含量均小于綠色葉片。大多數(shù)研究表明，植株在缺氮條件下，含氮物質(zhì)合成減少，影響細胞分裂和生長，從而導致植株生長矮小，合成葉綠素速率減小，葉片變淡，缺氮會導致根冠比增大，嚴重時抑制整株植株生長，干物質(zhì)降低[20-23]。鎂在植物生理作用中有著其他元素不可替代的重要地位，參與光合作用、碳氮代謝等[24]；在缺鎂時，葉綠素結(jié)構(gòu)會改變，光合效率降低，蛋白質(zhì)合成受阻，影響對其他元素的吸收[25]。鋅和葉綠素的合成有關(guān)，缺鋅同樣會造成失綠癥，導致代謝受阻，一般缺鋅苗下部葉片沿主脈會出現(xiàn)失綠條紋，基部和中脈失綠褪色，植株矮小，葉尖焦枯[26-27]。磷素是作物生長發(fā)育所需的大量營養(yǎng)元素之一，是構(gòu)成大分子物質(zhì)及多種重要化合物的組分，并參與植物體內(nèi)的代謝，但是含磷量高會制約對土壤中氮素和鉀素的吸收，導致植株株型矮小，發(fā)育不好，產(chǎn)量下降[28]。引種基地百合黃化癥狀與以上描述相似，因此，進一步推測缺乏礦質(zhì)元素N、P、Fe、Mg、Zn 是造成百合黃化的原因之一；雖有部分品種Mn 含量黃色葉片小于綠色葉片，但差異不顯著，推測Mn 不是導致黃化的主要元素。

一般認為，土壤與植物之間的礦質(zhì)元素含量存在相關(guān)性，礦質(zhì)元素之間亦存在相關(guān)性[29-31]，這與本研究結(jié)果相同。為防止由單一元素作為營養(yǎng)指標而帶來的誤判，必須探討土壤礦質(zhì)元素之間的相關(guān)關(guān)系[32]，但各礦質(zhì)元素之間相關(guān)性研究仍有很多爭議。百合植株葉片中N、P、K 含量之間呈正相關(guān)，Mg 與Mn 呈正相關(guān)，Zn 與Mg 呈顯著負相關(guān)，這與在核桃、葡萄上的研究相符[25，33]。但陳偉立等[34-36]分別對砂糖橘、煙葉、水稻研究發(fā)現(xiàn)，鎂與鉀、鈣之間存在負相關(guān)關(guān)系，這與本研究結(jié)論相反。這與烤煙植株的基因型、栽培措施、生態(tài)因子因素等有著千絲萬縷的關(guān)系[37]，因此，對不同植株黃化癥狀要有不同的治理方法。

不同品種由于遺傳物質(zhì)的差異，使得物質(zhì)合成有所差異，進而對礦質(zhì)元素的吸收、轉(zhuǎn)運、積累和利用方面表現(xiàn)出不同的風格[38-40]，百合植株綠色葉片全氮、有效鋅、有效銅含量各品種間兩兩存在顯著差異，說明不同百合品種對礦質(zhì)元素的敏感度具有差異。

綜上所述，初步推斷山西農(nóng)業(yè)大學試驗基地百合植株黃化與礦質(zhì)元素氮、鎂、鐵、鋅的缺乏有關(guān)，之后仍需根據(jù)礦質(zhì)元素之間的相關(guān)性，對百合選擇性施肥，觀察百合性狀，進一步確定百合的黃化原因，并分析其在百合生長過程中的影響程度，為生產(chǎn)中百合的栽培管理和科學施肥提供重要依據(jù)和指導。