張茜，宋昕，高中超，王中業(yè)，黃文功，王艷，宋柏權

（1.黑龍江大學現(xiàn)代農業(yè)與生態(tài)環(huán)境學院/國家糖料改良中心，哈爾濱 150080；2.黑龍江省黑土保護利用研究院，哈爾濱 150086；3.黑龍江省農墾科學院農作物開發(fā)研究所，黑龍江雙鴨山 155811；4.黑龍江省農業(yè)科學院農產品質量安全研究所，哈爾濱 150086）

0 引言

甜菜是我國的主要糖料作物之一[1]，是中國西北、華北和東北地區(qū)主要的經濟作物。甜菜種植面積大，抗逆性強，可作為發(fā)展燃料乙醇產業(yè)的重要原料，既能保證能源安全和改善生態(tài)，又能為農民和企業(yè)增加收入創(chuàng)造新的途徑[2]。黃腐酸（Fulvic acid，簡稱FA）是一種分子量很小的可溶性有機物，作為一種自然的高分子有機酸[3]，其主體是一種含有羧基、羥基和醌基的活性基團物質，在農業(yè)上應用廣泛[4-6]。

黃腐酸鉀（Fulvic acid potassium，F(xiàn)A-K）是一種可以為作物提供必需的鉀，可以調節(jié)植株生長，具有保肥和抗旱等功能的黃腐酸類肥料，由于其活性成分含量高、無毒副作用、可增加產量和品質被農業(yè)廣泛應用[7-8]。礦源黃腐酸具有可使葉片氣孔縮小，增加葉綠素含量，促進光合作用，改善酶活性，提高作物的抗逆性，提高產量和品質等特點[9]。相關研究表明，黃腐酸應用于小麥[10]、玉米[11]、水稻[12-13]等多種作物，能提高種子發(fā)芽率、作物抗旱能力和產量[14-15]。目前黃腐酸在糧食的應用已經得到較為廣泛的驗證，但黃腐酸鉀類新型肥料對甜菜生長的影響尚未明確。因此，本試驗研究不同黃腐酸鉀噴施用量對甜菜生長及光合性能的影響，以期為黃腐酸鉀肥料在甜菜生產上的推廣與應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

供試甜菜品種‘KWS1176’。試驗于2021 年3 月22 日－6 月20 日在國家糖料改良中心（哈爾濱）人工氣候室進行。每5 d 更換一次營養(yǎng)液，至第3 對葉完全展開時進行葉噴處理，設置5 個濃度處理：F0.25、F0.5、F1、F2 分別為250、500、1 000、2 000 mg/L FA-K，CK（以蒸餾水為對照），每個處理重復3 次。6 月13 日上午進行噴施，每株噴施量為15 mL，均勻噴施到試驗甜菜幼苗，使其葉面全部濕潤無液滴滴下為宜。噴施7 d后測定光合指標和生長參數(shù)，各處理的葉片保存于-80 ℃超低溫冰箱中用于酶活性的測定。培養(yǎng)室光照強度8 000 lx，光照時長12 h，溫度25 ℃。黃腐酸鉀肥料為購自哈爾濱維爾沃農業(yè)科技有限公司的礦源黃腐酸鉀（有機質≥60%；礦源黃腐酸≥50%；腐殖酸≥3%；N≥5%；P2O5≥3%；K2O≥12%）。

1.2 測定指標

1.2.1 生長參數(shù)和生物量的測定

株高、葉長和葉寬用最小刻度為1 mm 直尺測定；植株在60 ℃下烘干至恒重后，稱干物重；特殊葉面積=葉片長度×葉片寬度×0.802[16]。

1.2.2 SPAD值和光合色素含量的測定

從葉面噴施處理開始，測定動態(tài)SPAD 值。使用SPAD-502 儀選取距離生長點第3 片完全展開葉，進行SPAD 值測定，每片葉片選取上、中、下3 個部位分別讀數(shù)，并取平均值[17]。選取測定形態(tài)參數(shù)的葉片避開葉脈位置取樣稱取0.200 g 鮮重葉片，用10 mL 95%的乙醇避光浸提，取上清液用紫外分光光度計（UV-800A）測定光合色素含量[17]。

1.2.3 酶活性和光合特性的測定

采用李合生的方法[18]測定氧化物歧化酶（SOD）活性和過氧化物酶（POD）活性；過氧化氫酶（CAT）活性采用紫外吸收法測定[19]；光合氣體交換指標凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr）采用CI-340便攜式光合儀（CID，美國）測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003 和SPSS 22.0 軟件進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析，進行單因素方差分析（One-way ANOVA）和最小顯著性差異法（Duncan）檢驗（p<0.05)，采用Origin 2018繪圖。

2 結果與分析

2.1 黃腐酸鉀對甜菜幼苗生長及生物量的影響

噴施黃腐酸鉀對甜菜幼苗株高、葉長、特殊葉面積、葉片干重、根干重、根體積和總生物量有明顯提高，隨濃度增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢（圖1）。與CK 處理相比，F(xiàn)0.25、F0.5、F1 和F2 株高分別提高13.90%、14.45%、14.65%和11.38%（圖1A）；葉長分別提高了1.27%、2.36%、4.90%和2.87%（圖1B）；葉寬分別提高了1.03%、6.19%、8.00%和6.71%（圖1C）；特殊葉面積分別提高了4.97%、9.45%、15.05%和8.10%（圖1D）；葉片干重分別提高了16.67%、29.86%、40.28%和20.14%（圖1E）；葉柄干重分別提高了1.52%、4.55%、4.55%和3.03%（圖1F）；根干重分別提高了4.55%、11.36%、25.00%和6.82%（圖1G）；總生物量分別提高了7.66%、8.03%、16.79%和4.01%（圖1H）；根體積分別提高了1.12%、13.75%、25.03%和4.34%（圖1I）。由此可得出，噴施FA-K可有效增加甜菜幼苗株高、葉長、特殊葉面積和根體積等生長參數(shù)，從而促進甜菜生物量積累。

圖1 黃腐酸鉀對甜菜幼苗生長及生物量的影響Fig.1 Effects of fulvic acid potassium on growth and biomass of sugar beet seedlings

2.2 黃腐酸鉀對甜菜幼苗葉片SPAD值和光合色素含量的影響

隨著FA-K 處理濃度的增加，SPAD呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢（圖2A）。F0.25、F0.5、F1和F2處理相比CK組的光合色素含量呈現(xiàn)先增長后降低的趨勢，其中葉綠素a含量分別提高了9.15%、10.26%、14.33%和9.61%（圖2B）；葉綠素b 含量提高了18.62%、20.63%、28.65%和1.72%（圖2C）；總葉綠素含量分別提高了11.38%、12.71%、17.74%和6.84%（圖2D）；類胡蘿卜素含量分別提高了8.77%、25.88%、30.70%和11.84%（圖2E）；葉綠素a/b 處理分別提高了0.38%、1.12%、1.98%和1.84%（圖2F）。由此可知，施加FA-K 可以有效提高SPAD值，促進甜菜幼苗葉片光合色素的形成。

圖2 黃腐酸鉀對甜菜幼苗SPAD和光合色素含量的影響Fig.2 Effects of fulvic acid potassium on SPAD and photosynthetic pigment content of sugar beet seedlings

2.3 黃腐酸鉀對甜菜光合參數(shù)的影響

噴施FA-K 可以有效促進甜菜幼苗葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、蒸騰速率（Tr）和胞間CO2濃度（Ci），且降低其自身的水分利用效率（WUE）（圖3）。F0.25、F0.5、F1 和F2 比CK 處理凈光合速率分別增加了29.44%、32.90%、34.39%和29.63%（圖3A）；氣孔導度分別增加了62.12%、81.25%、96.12%和36.89%（圖3B）；蒸騰速率分別增加了68.29%、84.55%、100.81%和54.47%（圖3C）；胞間CO2濃度分別增加了21.53%、65.93%、69.20%和28.13%（圖3D）；瞬時水分利用率分別降低了23.09%、27.99%、33.08%和16.08%（圖3E）。隨著FA-K噴施濃度的增加，甜菜幼苗Pn、Gs、Tr和Ci均呈現(xiàn)先增長后降低的趨勢。

圖3 黃腐酸鉀對甜菜葉片光合參數(shù)的影響Fig.3 Effects of fulvic acid potassium on photosynthetic parameters of sugar beet seedlings

2.4 黃腐酸鉀對甜菜抗氧化酶活性的影響

隨著FA-K 處理濃度的增加，F(xiàn)0.25、F0.5、F1 和F2 處理相比CK 組的SOD、POD 和CAT 的活性呈現(xiàn)先增長后降低的趨勢，均在F1處理時達到最高酶活性。F0.25、F0.5、F1 和F2處理與CK 相比，SOD 活性分別提高了10.02%、14.72%、25.49%和23.67%（圖4A）；POD 活性分別提高了6.25%、37.25%、81.25%和70.83%（圖4B）；CAT 活性分別提高了0.62%、1.46%、4.47%和0.06%（圖4C）。由此可知，噴施FA-K 可以有效提高甜菜幼苗葉片的SOD、POD 和CAT活性。

圖4 黃腐酸鉀對甜菜抗氧化酶活性的影響Fig.4 Effects of fulvic acid potassium on antioxidant enzyme activities of sugar beet seedlings

3 討論

隨著我國經濟的發(fā)展，肥料施用從單純的為了提高產量到產量提高與環(huán)境保護并重，而且進入綠色可持續(xù)發(fā)展時代，農業(yè)生產迫切需要養(yǎng)分效率高、環(huán)境友好型的肥料[20]。腐植酸肥料能顯著提高土壤養(yǎng)分，降低土壤pH 值，促進甜菜生長發(fā)育，增加干物質積累，提高產量和含糖率[21]。黃腐酸肥料能夠改良土壤，提高葉片光合作用，刺激作物生長發(fā)育，在農業(yè)生產中的應用效率高，實用性強，能有效地消除和減少各種污染的壓力，對生態(tài)環(huán)境的保護起到重要的作用，該肥料的施肥技術是一項具有可持續(xù)發(fā)展的新型的生態(tài)施肥技術[22]。

黃腐酸鉀（FA-K）是一種黃腐酸肥料，它既能起到對植物生長的調節(jié)作用，又能為植物生長提供鉀元素，因此，黃腐酸鉀是一種具有調控作物生長和供應鉀功能的黃腐酸有機肥。礦源黃腐酸應用于西瓜[23]等果蔬，能促進種子發(fā)芽，幼苗生長健壯，根系發(fā)達。黃腐酸對種子的發(fā)芽和植株的生長有直接的促進作用[24]。本試驗結果表明，噴施FA-K 能有效改善甜菜幼苗的株高、葉長、葉寬和特殊葉面積等生長參數(shù)，促進甜菜葉片和根系的生物量積累，與上述研究結果基本一致。

光合作用是植物進行生命活動的生理代謝基礎，葉片作為植物光合作用的主要器官，葉綠素含量高低可以反映植物葉片生理活性、營養(yǎng)狀況及衰老程度。光合作用是植物產生有機物和能量的重要途徑，90%以上的干重都來源于光合作用，所以光合作用對農作物的生產起著至關重要的作用[25-27]。相關研究表明，適當濃度的黃腐酸可以增加葉片葉綠素含量[28]，減少作物的葉面水分蒸發(fā)，提高植株的吸收能力[29]，增加干旱條件下葉片中的葉綠素[30]。氣孔是植物與外界水分、氣體交換的主要通道，其開口的大小與植株的蒸騰和光合作用的強弱密切相關[31-32]。從光合作用與物質生產的角度看，光合速率對甜菜產量和品質的形成起著積極的作用。葉綠素是光合色素和功能物質，在光合作用中起著重要的吸收和轉換作用[33]。本試驗結果表明，噴施FA-K 能提高蒸騰速率，通過蒸騰作用降低葉片溫度促進植物的運輸，有助于增加氣孔導度，進而增加植物通道的水分和氣體的進出，通過提高光合作用可有效地促進甜菜幼苗葉片葉綠素的合成。

黃腐酸具有促進某些關鍵酶活力的功能，是一種應用較廣的植物生長調節(jié)物質[34]。研究表明，黃腐酸鉀對小麥的抗氧化酶有明顯的促進作用，如SOD、POD、CAT等，可以降低膜脂的過氧化損傷，從而增強玉米的耐旱性[35]。黃腐酸鉀對植株在低溫脅迫下的抗氧化酶活力有明顯的促進作用，并能促進植株在低溫條件下的凈光合能力，從而促進植株的抗逆性[36]。在高溫條件下，適當添加黃腐酸鉀能促進沙培甜辣椒苗中SOD、CAT、POD 的抗氧化作用[37]。消除游離基，減少細胞膜損傷，減少電導率和MDA，保持細胞的正常新陳代謝和增長[38]。本研究結果表明，噴施FA-K提高了甜菜幼苗葉片的酶活性。

4 結論

本研究結果表明，噴施黃腐酸鉀可以有效增加甜菜幼苗的株高、葉長、葉寬和葉面積等生長參數(shù)，提高葉片的SOD、POD 和CAT 的活性，提升SPAD 值和光合色素含量，促進幼苗葉片的光合效率，從而促進甜菜幼苗生長和干物質量的積累。但隨著黃腐酸鉀濃度的增加至2 000 mg/L 時，甜菜的各項指標生長指標有所下降，當施用濃度為1 000 mg/L 時表現(xiàn)最佳，說明噴施的濃度過高會出現(xiàn)對甜菜生長抑制的趨勢，因此在施用黃腐酸鉀肥料時需要選擇適宜的濃度。