氮素形态对杭白菊生长及品质的影响

[摘要]以杭白菊为实验材料，设置不同的铵态氮和硝态氮比例，分析氮素形态及配比对杭白菊生长和品质的影响。结果表明：氮素形态及配比对杭白菊生长和品质有较大影响。叶绿素总量和净光合速率（Pn）均在NH4+-N/NO3--N为25∶75时达到最大值；根、茎、叶、花蕾等不同部位中NR的活性均在NH4+-N/NO3--N为0∶100时达到最大值；根和叶中硝态氮的含量在NH4+-N/NO3--N为50∶50时达到最大值；随着硝态氮比例的增加，GS和GOGAT的活性均呈现下降的趋势，两者均在NH4+-N/NO3--N为100∶0时达到最大值，铵态氮的含量则在NH4+-N/NO3--N为75∶25时达到最大值；淀粉含量在NH4+-N/NO3--N为100∶0时达到最大值，可溶性总糖在NH4+-N/NO3--N为25∶75达到最大值；绿原酸，3，5-O-双咖啡酰基奎宁酸含量基本呈现先升高后降低的趋势，两者的含量在NH4+-N/NO3--N为25∶75时达到最大值，质量分数分别为0.673%，1.838%；木犀草苷的含量则随着硝态氮比例的增加而增加，并在NH4+-N/NO3--N为0∶100时达到最大值，质量分数0.108%；NH4+-N/NO3--N为25∶75时产量达到最大值。结论：氮素形态及配比对杭白菊的光合作用、碳氮代谢、产量品质影响显著，NH4+-N/NO3--N为25∶75时较利于杭白菊的生长及品质提升。

[关键词]杭白菊；氮素形态；生长；品质

氮素是作物生长所必需的营养元素之一，硝态氮（NO3--N）和铵态氮（NH4+-N）是植物吸收利用氮素的主要形式，基于自身遗传的差异性以及与环境的交互作用，植物对氮素形态有不同的偏好与适应。氮素形态对植物生理，物质代谢和生长发育等有重要影响。目前，国内外在氮素形态对植物的影响方面已有较多研究，研究表明氮素形态会影响植物的光合作用[1-3]、碳氮代谢[4-7]、产量品质[8]。

为菊科植物菊Chrysanthemum morifolium Ramat.的干燥头状花序，为传统常用中药，具有散风清热，平肝明目，清热解毒的功能。在我国已经有3 000多年的栽培历史，长期以来，药农凭经验种植中药材，栽培技术较为粗放，肥料乱施现象较为普遍，偏施氮肥现象尤为严重。近年来，国内外在杭白菊营养配施方面做了大量研究，但多数研究偏重于氮素水平，氮磷钾配施，以及氮肥与微量元素配施等方面，而有关氮素形态及配比对杭白菊生理、碳氮代谢、尤其是产量成分等方面的研究少见报道。为此，本实验研究了氮素形态对杭白菊的生长及品质的影响，以期为实际生产提供一定的技术借鉴。

1 材料

供试材料由江苏省射阳县洋马中药材种植基地提供，经南京农业大学中药材科学系王康才教授鉴定为杭白菊主栽品种红心菊。

2 方法

2.1 试验设计 试验在南京农业大学校内实验基地进行，2013年6月选取生长一致无病虫害的健壮扦插苗定植于花盆，每盆1株，盆高35 cm×直径30 cm，基质为蛭石和珍珠岩，比例为1∶2，每盆装基质约25 L。

试验在总施氮量（总施氮量5.438 g，以纯氮计）相同的前提下，设置5个NH4+-N和NO3--N不同比例的施肥处理：100∶0，75∶25，50∶50，25∶75，0∶100。根据铵态氮的转化规律[9]，每15 d浇灌纯氮素用量5%的二氰胺（DCD）溶液500 mL，定期浇水。

另外，每个处理均施过磷酸钙（7.698 g），氯化钾（1.353 g），按底肥（40%）、打顶分枝肥（40%）、蕾肥（20%）比例分3次施入。为了实验材料正常生长，在底肥中补充施用微量元素（表1）。试验小区随机区组排列，重复4次，其他管理措施一致。

2.2 光合参数测定 光合色素含量测定采用高俊凤[10]等的方法测定。

10月上旬选择晴朗无风天气，于上午9：00至11：00选取各处理长势一致植株，选取健壮枝条自顶端花蕾向下第5～7节叶片[11]作为光合测定叶片，用Li-6400便携式光合仪，在1 200 μmol・m-2・s-1）光照强度条件下测定各指标。各处理随机选择4株，重复3次。

2.3 相关生理指标测定 NR活性测定采用活体法测定；硝酸盐含量测定采用水杨酸法；游离氨基酸含量测定采用茚三酮显色法；GS和GOGAT活性的测定采用王小纯[12]等的方法进行测定；可溶性总糖，淀粉采用蒽酮比色法测定；可溶性蛋白采用Folin酚法测定。

2.4 杭白菊产品化学成分指标测定 选取开放程度达70%的不同处理105 ℃杀青30 s，置DHG90A电热恒温干燥箱中75 ℃烘至恒重，打粉过60目筛。总黄酮采用超声提取，比色法测定。绿原酸、木犀草苷、3，5-O-双咖啡酰基奎宁酸等成分按照2010年版药典[13]方法进行测定。

2.5 数据处理 试验数据采用Excel 2007和统计软件SPSS 19.0进行统计分析，LSD法检验差异显著性。

3 结果与分析

3.1 氮素形态对杭白菊光合色素的影响 随着NO3--N比例的增加，叶绿素a和叶绿素总量总体呈现先升后降的趋势。其中叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量在NH4+-N/NO3--N为25∶75时达到最大值，分别为1.335，0.621，1.956 mg・g-1，类胡萝卜素的量在NH4+-N/NO3--N为50∶50时达到最大值为0.184 mg・g-1；全NH4+-N营养下，叶绿素b为0.488 mg・g-1显著低于其他配比处理；全NO3--N营养下，类胡萝卜素最低为0.094 mg・g-1（表2）。

4 讨论

4.1 氮素形态对杭白菊光合特性的影响 氮素形态对植物叶绿素含量和光合能力影响前人已有诸多研究，肖凯等[3]研究发现单施硝态氮、尿素及混施，均能提高小麦幼苗叶片光合速率，但混合处理光合速率最高，硝态氮处理次之，尿素处理最低；宋娜等[14]研究发现，铵硝混合营养处理的水稻净光合速率，气孔导度和蒸腾速率高于NH4+-N处理和NO3--N处理。本研究发现：随着NO3--N比例的增加，叶绿素a、叶绿素总量、净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）均呈现先升后降的趋势，并在NH4+-N/NO3--N为25∶75时达到最大值。这与王波等[2]的研究结果一致。张福锁等[15]研究发现植物以NH4+-N为唯一氮源时，NH4+容易穿过生物膜，阻碍质子驱动势的形成，破坏膜结构，诱发氧化磷酸化和光合磷酸化与电子传递解偶联，抑制CO2暗固定，降低光合作用效率，引发植物体内代谢失调。这也可能是本研究中除了铵根离子毒害外，纯NH4+-N处理时净光合速率和叶绿素含量较低的另一个原因。

4.2 氮素形态对碳氮代谢影响 本研究发现，随着NO3--N比例的增加，淀粉含量呈现先下降后上升的趋势，呈现施用NH4+-N时含量较施用NO3--N时高的趋势；可溶性总糖含量呈现先上升后下降的趋势，呈现施用NH4+-N时含量较施用NO3--N时低的趋势，这与Cruz[16]的研究一致。

硝酸还原酶是氮素吸收同化途径中的第一个关键酶，它是一种诱导酶，其活性由底物NO3-诱导产生并受多种因子的调节[17]。李彩凤等[18]的研究表明，同一氮素水平下不同氮素形态比例对甜菜NR，谷氨酰胺合成酶（GS）活性有影响，叶片中NR活性随N03-比例增加而增加。GS活性当NH4+小于NO3-时，随NH4+比例增大而增加，当NH4+-N/NO3--N为1∶1时活性最大，当NH4+大于NO3-时活性降低。许长蔼[19]研究发现，当增加小麦营养液中NO3-的浓度时，植物体内NO3-的积累量上升，NR活性提高，但当营养液中NO3-浓度升高到一定程度时，细胞质中NO3-含量不再增加，此时NR活性趋于稳定。本研究发现杭白菊根、茎、叶、花蕾等不同部位中NR的活性随NO3--N含量的增加呈现的趋势不尽相同，并且NR的活性也并非最终趋于稳定而是在NH4+-N/NO3--N为0∶100时达到最大值，根和叶中硝态氮的含量在NH4+-N/NO3--N为50∶50时达到最大值；这可能是因为氮肥在不同的植物以及不同的部位运输转化的速率不同所致。

郑朝峰等[20]研究发现NR，NiR，GS，GOGAT四者在同化硝酸盐时必须同时作用，否则形成的中间产物NO2-和NH4+就会毒害植物细胞，它们之间可能有某种共同的调节机制，因此，NO3-在诱导NR活力的同时，也促进了GOGAT活力；本研究发现随着硝态氮比例的增加，GS，GOGAT的活性均呈现下降的趋势，两者均在NH4+-N/NO3--N为100∶0时达到最大值，铵态氮的含量则在NH4+-N/NO3--N为75∶25时达到最大值与胡龙娇等[5]的研究结果一致。

4.3 氮素形态对杭白菊产量和品质的影响 近年研究发现，多数植物在同时供应NH4+-N和NO3--N时，会表现出“联合效应”，其生长量均高于单独供应NH4+-N或NO3--N的生长量。本研究发现，随着NO3--N比例的增加，混合配施氮素处理的杭白菊产量与单独施用单一氮肥相比有较大的差异。当NH4+-N/NO3--N为25∶75时产量达到最大值，这与王波等[2]的研究结果一致。

同化产物糖是植物体内黄酮和绿原酸等酚类物质次生合成代谢的起始物质。氮素形态可能通过促进植物体内的碳代谢，并为次生代谢提供更多底物，从而来调控植物体内酚类物质的合成代谢。这也可能是本实验中可溶性总糖和黄酮以及绿原酸和3，5-O-双咖啡酰基奎宁酸含量随硝态氮比例增加呈现相同的先升高后下降的趋势一个原因。

苯丙氨酸是蛋白质和酚类化合物合成的共同前提，酚类与蛋白质之间存在竞争关系，理论上讲，植物吸收NH4+-N更为经济，NH4+-N被吸收后立即参与含氮有机物的合成，NO3--N则需要消耗能量在相关酶的作用下转化为NH4+-N，才能参与进一步的碳氮代谢。施用铵态氮可能会更迅速的被吸收利用转化，从而导致苯丙氨酸向蛋白方向转化增加，即黄酮类物质转化的前提物质减少，从而使黄酮和酚类含量减少。这可能是本实验中而可溶性蛋白含量与黄酮以及绿原酸、和3，5-O-双咖啡酰基奎宁酸呈现相反的变化趋势的一个原因。

总之，氮素形态及配比对杭白菊生长和品质有较大影响。在杭白菊的生产中，铵硝混合配施比单施效果好，并以NH4+-N/NO3--N为25∶75时产量和品质达到最佳。

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Effects of nitrogen form on growth and quality of Chrysanthemums morifolium

ZHANG Peng1， WANG Kang-cai1*， CHENG Ming-chao2， GUO Qing-hai3， ZHAO Jie1， ZHAO Xiu-mei1， LI Li1

（1.College of Horticulture， Nanjing Agricultural University， Nanjing 210095， China；

2.Binhai Institute of Agricultural Sciences， Binhai 224500， China；

3.Plant Protection Station of Binhai County， Binhai 224500， China）

[Abstract]This paper is aimed to study the effects of nitrogen form on the growth and quality of Chrysanthemums morifolium at the same nitrogen level. In order to provide references for nutrition regulation of Ch. morifolium in field production， pot experiments were carried out in the greenhouse at experimental station of Nanjing Agricultural University. Five proportions of ammonium and nitrate nitrogen were set up and a randomized block design was applied four times repeatedly. The results showed that the growth and quality of Ch. morifolium were significantly influenced by the nitrogen form. The content of chlorophyll and photosynthesis rate were the highest at the NH4+-N /NO3--N ratio of 25∶75；The activities of NR in different parts of Ch. morifolium reached the highest at the NH4+-N/NO3--N ratio of 0∶100. The contents of nitrate nitrogen in the root and leaves reached the highest at the NH4+-N/NO3--N ratio of 50∶50.The activities of GS， GOGAT and the content of amylum increased with the ratio of NO3--N decreasing and reached it′s maximum at the NH4+-N/NO3--N ratio of 100∶0. The content of ammonium nitrogen were the highest at the NH4+-N /NO3--N ratio of 75∶25， while the content of soluble sugar reached the highest at the NH4+-N/NO3--N ratio of 25∶75. The content of flavones， chlorogenic acid and 3，5-O-dicoffeoylqunic acid were 57.2 mg・g-1， 0.673% and 1.838% respectively， reaching the maximum at the NH4+-N /NO3--N ratio of 25∶75；The content of luteoloside increased with the ratio of NO3--N increasing and reached it′s maximum at the NH4+-N/NO3--N ratio of 0∶100. The yield of Ch. morifolium reached it′s maximum at the NH4+-N /NO3--N ratio of 25∶75. Nitrogen form has some remarkable influence on the nitrogen metabolism， photosynthesis and growth， Nitrogen form conducive to the growth and quality of Ch.morifolium at the NH4+-N /NO3--N ratio of 25∶75.

[Key words]Chrysanthemum morifolium； nitrogen form； growth； quality

doi：10.4268/cjcmm20141710