钾水平对富源花魔芋生理特性和产量的影响

段玉云1，2  董  坤3  李娥贤1  万  涛1，4  卢  俊3  曾黎琼1  潘开华3*

1 云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所/云南省农业生物技术重点实验室/

农业部西南作物基因资源与种质创制重点实验室；2云南省农业科学院科技成果转化管理处；3云南省农业科学院富源魔芋研究所；4云南农业大学动物科学技术学院

魔芋是天南星科魔芋属多年生草本植物，其球茎的主要成分葡甘露聚糖是一种高分子多糖，具有高吸水性和高膨胀性以及良好的降脂、降糖、减肥、通便等功能，在食品、医药、工业等领域都有一定的开发应用。云南具有种植魔芋独特的地理环境和丰富的品种资源，魔芋产业是云南重要的高原特色产业，其发展对云南农村产业结构调整和农民增收具有非常重要的意义。

钾是植物生长发育必需的主要矿质元素之一，在植物中参与调节细胞渗透势、维持细胞的电中性，对多糖的合成、光合产物的运转和抗逆性都有着重要的作用。在氮、磷充足的情况下施用钾肥，不但能够提高农作物的产量，还能改进农作物的品质。富源花魔芋是一种喜钾作物，对钾素营养有较强的吸收能力。我们前期研究发现：钾肥的施用，对展叶期魔芋的株高、展幅有明显的影响，以至于显著增加了富源花魔芋的产量。随着钾肥施用量的增加，魔芋地上和地下部分的含钾量均呈现上升趋势。但随着钾肥施用量的增加，干物质积累量增加不明显，高施钾处理甚至比中施钾处理干物质积累量下降。魔芋地下部分植株钾增长率随钾肥施用量增加而降低，低施用量处理植株钾增长率最高为45.09 %。随着钾肥施用量的增加，魔芋中葡甘露聚糖的含量呈现上升趋势。那么，富源花魔芋对不同钾水平的生理反应是怎样的呢？关于这一问题的研究目前尚未见报道。本论文采用大棚盆栽试验，研究钾水平对富源花魔芋生理特性和产量的影响，对认识魔芋钾营养吸收利用机制具有重要意义。

1  材料与方法

1.1试验材料

试验魔芋为富源花魔芋（Amorphophalluskonjac Fuyuan）。

试验所用硫酸钾（K2SO4)和其它营养元素均用分析纯试剂配制。

1.2试验地点

云南省农业科学院富源魔芋研究所示范园大棚。

1.3试验设计和调查检测方法

1.3.1试验设计

采用大棚盆栽进行试验。播种时间为2014年4月24日，盆直径为43.5cm，高度为32.5cm，栽培基质为珍珠岩，每盆中珍珠岩的厚度为22cm。根据2013年对富源花魔芋不同时期植株含钾量和魔芋对钾肥利用效率的分析研究，本试验设计了4个钾水平作为研究因子，分别是：0水平指不施肥；1水平每株施用K2SO4 2.2g；2水平每株施用K2SO4 4.4g；3水平每株施用K2SO4 6.6g。施加钾肥时，同时补充氮、磷和微量元素，并保持一致。每个水平种植30株。分两次施肥，第一次施肥时间是2014年7月3日，第二次施肥时间是2014年8月2日。

1.3.2调查检测方法

7月3日(0d)第一次施肥开始，第5、15、30、60d(第二次施肥后30d)上午8：00取5株魔芋叶片混合样品，洗净后用液氮研碎准确称重，分别测定叶绿素含量、可溶性糖、可溶性蛋白、MDA、SOD、POD、CAT活性，重复测定三次。

使用的主要仪器有离心机、分光光度计等，测定方法如下：

（1）叶绿素含量的测定：采用乙醇浸提分光光度法测定。

（2）可溶性蛋白质含量的测定：采用考马斯亮蓝G-250染色法。

（3）可溶性糖含量的测定：采用蒽酮法。

（4）丙二醛（MDA）含量测定:采用硫代巴比妥酸法。

（5）超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定：采用NBT法。SOD活性单位是以抑制NBT光化还原的50%为一个酶活性单位（U）。

（6）过氧化物酶（POD）活性的测定：采用愈创木酚法。将每分钟OD增加0.01定义为1个活力单位（U）。

（7）过氧化氢酶（CAT）活性的测定：通过测定H202的减少量来测定CAT的活性。将每分钟OD减少0.01定义为1个活力单位（U）。

1.4 数据分析处理方法

采用Excel和SPSS19.0统计软件进行试验数据的分析比较，多重比较采用LSD法。

2  结果与分析

2.1  钾水平对富源花魔芋叶片叶绿素含量的影响

表1 施用硫酸钾后魔芋叶片叶绿素的含量

注：表中同列不同小写字母表示处理间差异达5%显著水平；不同大写字母表示处理间差异达1%极显著水平。下同。

第一次施肥后5d、15d魔芋叶片叶绿素a、叶绿素b都呈现上升趋势，最大值出现在钾水平2处理15d时，叶绿素a和叶绿素b的含量分别为1.860和0.821mg/gFW，与其它钾水平处理差异显著。随着硫酸钾施用浓度的增高，魔芋叶片叶绿素a、叶绿素b都呈现上升趋势，当达到钾水平3时叶绿素a、叶绿素b反而有所下降。

60d(第二次施肥后30d)与第一次施肥后30d相比，钾水平0和1处理的叶绿素a和叶绿素b的含量下降；钾水平2、3处理的叶绿素a含量和钾水平3处理的叶绿素b含量都呈现上升趋势，说明施用适量硫酸钾有利于提高叶绿素含量。叶绿素含量增加最明显的是钾水平2，60d时与其它处理间差异达到极显著水平。

2.2 钾水平对富源花魔芋叶片可溶性蛋白含量的影响

表2 施用硫酸钾后魔芋叶片可溶性蛋白的含量 (mg/gFW)

施肥后5d时，未施钾处理的可溶性蛋白含量明显低于施钾处理，差异极显著。施肥后15d时，魔芋叶片可溶性蛋白含量最高，其中钾水平2与其它钾水平差异极显著。之后，各处理魔芋叶片可溶性蛋白含量呈现下降趋势。15d、30d和 60d时钾水平2魔芋叶片可溶性蛋白含量均比其它钾水平的含量要高，而且钾水平2与钾水平0差异均极显著。60d（第二次施肥后30d）时四个水平的可溶性蛋白含量均高于第一次施肥30d时，而且钾水平2与其它钾水平处理间差异均极显著。

2.3钾水平对富源花魔芋叶片可溶性糖含量的影响

表3 施用硫酸钾后魔芋叶片可溶性糖的含量(mg/gFW)

测定结果显示：7、8月份富源花魔芋叶片可溶性糖含量在20.29-36.74 mg/gFW。施钾后魔芋叶片可溶性糖含量基本上高于未施钾处理，而且与未施钾水平差异极显著。施肥后15d钾水平3魔芋叶片可溶性糖含量最高，与其它钾水平处理间差异极显著。施肥后30d和60d钾水平2魔芋叶片可溶性糖含量最高，与其它钾水平处理间差异极显著。

2.4钾水平对富源花魔芋叶片MDA的影响

表4 施用硫酸钾后魔芋叶片MDA的含量（nmol/gFW）

施肥后15d、30d魔芋叶片MDA含量均低于施肥后5d。30d、60d（第二次施肥后30d）时钾水平2和钾水平3的魔芋叶片MDA含量较低，但是30d时钾水平2和钾水平3与钾水平0差异都不显著，60d时钾水平2和钾水平3与钾水平0差异极显著，说明第二次适量钾肥的施用可以降低魔芋叶片MDA含量。

2.5钾水平对富源花魔芋叶片SOD的影响

表5 施用硫酸钾后魔芋叶片SOD的活性（U/gFW）

施用钾肥后魔芋叶片SOD随着时间的延后而呈现下降趋势。5d和15d时，钾水平1、2、3间差异不显著，但均与钾水平0间差异极显著。30d和60d时，各个钾水平处理间差异不显著。

2.6钾水平对富源花魔芋叶片POD的影响

表6 施用硫酸钾后魔芋叶片POD的活性（U/gFW）

施用钾肥后魔芋叶片POD酶活性先增强，之后又有所下降。施钾肥后5d和15d施钾水平1、2、3处理与钾水平0处理间差异极显著，说明钾肥的施用对魔芋叶片POD酶活性增强作用明显。施钾肥后30d和60d施钾水平2处理与其它钾水平处理间差异显著，说明适量钾肥的施用能提高魔芋叶片POD酶活性。

2.7钾水平对富源花魔芋叶片CAT的影响 

表7 施用硫酸钾后魔芋叶片CAT的活性（U/mgFW）