李珣 刘中卓 纪薇薇

摘要：以不同株型水稻品种为试材，探讨了各施氮处理对水稻叶片渗透调节物质的影响。结果表明，不同株型水稻紧凑型沈农07425和松散型秋光的叶片可溶性蛋白含量均表现出高氮处理>中氮处理>低氮处理的趋势。叶片脯氨酸含量、电导率和可溶性糖含量则表现为高氮和低氮处理明显高于中氮处理，说明与正常施氮量相比，少施或多施氮肥都会对植株生长造成影响，使植株处于氮素逆境生长条件。不同株型水稻品种叶片渗透调节物质的差异主要表现在可溶性糖含量上，紧凑型沈农07425的最大可溶性糖含量出现在低氮处理，而松散型秋光的最大可溶性糖含量出现在高氮处理。交互作用分析表明，叶片脯氨酸含量、可溶性糖含量主要受品种与施氮水平的正交互作用影响，且叶片脯氨酸含量受品种因素影响较大;品种与施氮水平的交互作用对叶片相对电导率、可溶性蛋白含量也产生一定影响，但二者受施氮水平因素影响更大。

关键词：施氮处理;株型;水稻;渗透调节物质

中图分类号： S311;S511.06

文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2019）15-0117-05

氮是水稻生长发育必需的三大营养元素之一，氮素营养状况直接影响着水稻产量和品质[1-2]。氮素的施用能活跃水稻氮代谢，增强叶片光合作用，延缓植株的衰老。随着对水稻施氮方面的深入研究，学者们认为针对不同的水稻品种，选择合适的施氮量是水稻种植过程中一个非常重要的问题[3]。蒋琪等研究认为氮素穗肥的施用有助于超级稻构建合理的群体结构，促进籽粒生长发育，对水稻最终产量有提高作用[4]。另有研究发现，通过调节水稻叶片中氨基酸代谢水平，可以提高水稻耐冷性并减少其在逆境下的产量损失[5]。糖类是调控植物代谢和发育的重要信号物质，不论是通过外部施用还是通过韧皮部施用，糖类都能刺激侧根的发育[6]。脯氨酸是植物渗透调节的重要物质，同时脯氨酸还可作为物理化学因素起到稳定物质代谢的作用。Smirnoff等证实了外源脯氨酸具有清除活性氧的作用[7]。蛋白质作为水稻的重要组分之一，其含量和组成直接影响着稻米品质[8]。前人展开了大量关于氮素对水稻氮肥运筹[9]、产量[10-11]、根系[12]、光合特性及碳代谢产物积累[13]等方面的研究，但从不同株型角度研究水稻叶片渗透调节物质的报道却很少見。本试验以紧凑型品种沈农07425与松散型品种秋光为研究试材，研究不同施氮处理对品种叶片渗透调节物质的影响，探讨不同株型水稻品种间的差异，以期为科学施肥提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验以沈农07425和秋光为材料。其中沈农07425穗型直立、株型紧凑、耐肥抗倒，是典型的直立穗紧凑型品种。秋光穗型弯曲、株型较松散、耐肥抗倒性较差，为典型的弯曲穗松散型品种。

1.2 试验设计

试验于2014年在沈阳农业大学水稻研究所基地进行。采用盆栽方式，盆钵直径30 cm，高26 cm，每盆装土 13.25 kg。土壤基本理化性质：全氮含量1.1 g/kg，全磷含量2.8 g/kg，全钾含量34 g/kg，水解氮含量84.5 mg/kg，有效磷含量38.3 mg/kg，有效钾含量138.7 mg/kg，有机质含量 29.8 g/kg，pH值5.65。分别设5个氮肥水平：低氮（N1，施氮量0.10 g/kg）、中氮（N2，施氮量0.15 g/kg）、高氮（N3，施氮量0.20 g/kg）、完全不施肥（CK）、不施氮肥（PK，磷、钾肥正常施用），其中氮肥梯度参考毛达如的《植物营养研究法》[14]而设定。共10个处理组合，3次重复，完全随机排列，氮肥为尿素。施用磷酸二铵300 kg/hm2（其中所含的氮已包括在总氮里），氯化钾225 kg/hm2。氮肥分基肥、蘖肥、穗肥，按5 ∶ 3 ∶ 2比例施入，其中以尿素作为基肥，硫酸铵作为蘖肥、穗粒肥追施，磷肥和钾肥作为基肥一次性施入。插秧前选取整齐一致的秧苗，每盆3穴，每穴1株。阴雨天气采用遮雨棚防止雨水冲刷，其他栽培管理措施同生产大田。

1.3 测定指标及方法

分别于分蘖期（T1）、拔节期（T2）、齐穗期（T3）、灌浆后15 d（T4）、灌浆后30 d（T5）和灌浆后45 d（T6）取样测定。参见郝建军等的方法[15]测定脯氨酸含量、叶片相对电导率、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量。

1.4 数据分析

采用DPS数据处理软件和Microsoft Excel软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 施氮条件下不同株型水稻品种叶片脯氨酸含量

2.1.1 施氮条件下不同株型水稻品种叶片脯氨酸含量比较 由表1可知，两株型水稻品种各处理叶片脯氨酸含量在灌浆前期（T3至T4）保持一定水平，至灌浆后30 d达到最大值，灌浆后45 d略有下降。各时期处理间的多重比较表明，沈农07425的叶片脯氨酸含量齐穗期N1、N3处理与N2、PK、CK处理差异极显著，N2与PK处理差异极显著;灌浆后15 d N1、N2、N3处理间差异极显著;灌浆后30 d N1与N2、PK、CK处理差异极显著;灌浆后45 d N2处理与N3处理差异极显著，与N1差异显著。秋光的叶片脯氨酸含量在齐穗期N1、N3处理与N2、PK、CK处理呈极显著差异;灌浆后15 d N2、N3处理与其他处理间差异极显著;灌浆后30 d N1处理与N2、PK、CK处理差异显著;灌浆后45 d N2与N1、CK处理差异极显著。整个生育期内沈农07425、秋光的叶片脯氨酸含量最大值均出现在灌浆后30 d N1处理，分别为 311.79 μg/g 和 279.70 μg/g。

2.1.2 品种与施氮水平对叶片脯氨酸含量的交互作用 表2中品种与施氮水平对水稻叶片脯氨酸含量的交互作用表明，灌浆后15 d、灌浆后30 d、灌浆后45 d叶片脯氨酸含量受品种的影响达到显著或极显著水平;灌浆后15 d、灌浆后45 d叶片脯氨酸含量受施氮水平影响达极显著水平;齐穗期及整个灌浆期品种与施氮水平对叶片脯氨酸含量的互作影响达极显著或显著水平。表明叶片脯氨酸含量主要受品种与施氮水平的正交互作用影响，且叶片脯氨酸含量受品种因素影响较大，而受施氮水平因素影响较小。

2.2 不同施氮条件下2种株型水稻品种叶片相对电导率

2.2.1 不同施氮条件下2种株型水稻品种叶片相对电导率比较 由表3可知，两株型水稻品种各处理间叶片相对电导率在灌浆前期（T3至T5）保持一定水平，至灌浆后45 d略有增长。表明随着生育进程的推进，水稻植株所受的氮素逆境危害越发严重，其电解质外渗越多。这种增长趋势在秋光上表现更为明显，可能与后期秋光植株发生倒伏有关。

各时期处理间的多重比较表明，齐穗期沈农07425的叶片相对电导率N2、CK处理与N1、N3、PK处理差异显著;灌浆后15 d N1、N2处理间差异极显著，N3处理与其他处理差异显著;灌浆后30 d各处理间相对电导率差异未达显著水平;灌浆后45 d CK处理与N3、PK处理差异显著。齐穗期秋光的相对电导率CK与其他处理呈极显著差异;灌浆后15 d N3处理与N2、CK处理差异极显著;灌浆后30 d CK与N1、N2和N3处理差异极显著， 与PK处理差异显著; 灌浆后45 d各处理间相对电导率差异不显著。2个品种的N1、N3处理的相对电导率基本上均高于N2处理，说明与正常施氮量相比，少施或多施氮肥都会对植株生长造成影响，使植株处于氮素逆境生长条件，逆境越严重，电解质外渗越多，因而水稻植株叶片的细胞膜相对透性越高，相对电导率越大。整个生育期内沈农07425、秋光的叶片相对电导率最大值均出现在灌浆后45 d（沈农07425的N3、PK处理除外），其中沈农07425灌浆后45 d的CK处理相对电导率最大，秋光灌浆后45 d的PK处理相对电导率最大，分别为3.34%、3.35%，可能与PK、CK对照所造成的缺氮环境有关。

2.2.2 品种与施氮水平对叶片相对电导率的交互作用 表2中品种与施氮水平对水稻相对电导率的交互作用表明，齐穗期相对电导率受品种的影响达到显著水平;灌浆后15 d相对电导率受施氮水平影响达极显著水平;齐穗期品种与施氮水平对相对电导率的互作影响达显著水平。表明叶片相对电导率受品种因素、施氮水平因素影响外，二者的交互作用也对其产生一定作用。

2.3 施氮条件下不同株型水稻品种叶片可溶性糖含量

2.3.1 施氮条件下不同株型水稻品种叶片可溶性糖含量比较 由表4可知，两株型水稻品种各处理的叶片可溶性糖含量在灌浆前期（T3至T4）保持一定水平，至灌漿后30 d达到最大值，灌浆后45 d略有下降。各时期处理间的多重比较表明，沈农07425的叶片可溶性糖含量齐穗期N1、N3处理与N2处理差异显著，N1与CK差异极显著，与PK处理差异显著;灌浆后15 d N1、N3处理与N2处理差异显著，N1与CK差异极显著，与PK处理差异显著，N2、N3处理间差异显著;灌浆后30 d N1与N2、PK和CK处理差异显著，N1与N3处理差异不显著;灌浆后45 d N2与N1处理差异显著，与N3、PK、CK处理差异极显著。秋光的叶片可溶性糖含量齐穗期N1、N2、N3、PK处理与CK处理呈极显著差异;灌浆后15 d N3与N1处理差异显著，与PK、CK处理间差异极显著;灌浆后30 d N1、N2、N3处理间差异不显著;灌浆后45 d N3处理与N1处理差异显著，与N2、PK、CK处埋差异极显著。两品种的N1、N3处理的叶片可溶性糖含量高于N2处理，说明N1、N3处理相对N2处理来讲处于缺氮和氮素过量状态，使植株处于氮素逆境生长条件，从而水稻植株叶片的可溶性糖含量较高。整个生育期内沈农07425、秋光的叶片可溶性糖含量最大值均出现在灌浆后30 d，其中沈农07425N1处理下叶片的可溶性糖含量最高，而秋光则在N3处理下出现最大可溶性糖含量，分别为3.30%和2.82%。

2.3.2 品种与施氮水平对叶片可溶性糖含量的交互作用 表2中品种与施氮水平对水稻叶片可溶性糖含量的交互作用表明，灌浆后30 d、灌浆后45 d叶片可溶性糖含量受品种的影响达到显著水平; 灌浆后45 d叶片可溶性糖含量受施氮水平影响达极显著水平;齐穗期及灌浆后15 d品种与施氮水平对叶片可溶性糖含量的互作影响达显著水平，这种互作对叶片可溶性糖含量的影响在灌浆后45 d达到了极显著水平。说明叶片可溶性糖含量主要受品种与施氮水平的正交互作用影响，相对而言，叶片可溶性糖含量受施氮水平因素影响较小。

2.4 施氮条件下2种株型水稻品种叶片可溶性蛋白含量

2.4.1 施氮条件下2种株型水稻品种叶片可溶性蛋白含量比较 由表5可知，2种株型水稻品种各处理灌浆后15 d或 30 d 小幅增长达到最大值，随着生育进程的推进，植株衰老，灌浆后45 d叶片可溶性蛋白含量略有下降。

各时期处理间多重比较表明，沈农07425的叶片可溶性蛋白含量齐穗期各处理间差异不显著;灌浆后15 d、灌浆后30 d和灌浆后45 d各处理多重比较结果一致：N1、N2和N3处理与PK、CK处理差异极显著，N1与N2、N3间差异不显著，PK、CK处理间差异未达显著水平。秋光的叶片可溶性蛋白含量齐穗期各处理间差异不显著;灌浆后30 d N2、N3与N1、PK处理差异极显著，与CK处理差异显著;灌浆后30 d N2、N3处理与N1、PK和CK处理差异极显著;灌浆后45 d N3与N1、PK和CK处理差异达极显著水平。

各处理比较而言，2种株型水稻品种的叶片可溶性蛋白含量符合N3>N2>N1的趋势，说明随着施氮量的提高，叶片可溶性蛋白含量增加，可能是氮的施用使叶片的氮代谢及氮相关物质转运增多，从而导致水稻植株叶片的可溶性蛋白含量较高。整个生育期内沈农07425、秋光的叶片可溶性蛋白含量最大值均出现在灌浆后30 d的N3处理，分别为 7.79、7.56 mg/g。

2.4.2 品种与施氮水平对叶片可溶性蛋白含量的交互作用 表2中品种与施氮水平对水稻叶片可溶性蛋白含量的交互作用分析表明，灌浆后15 d叶片可溶性蛋白含量受品种的影响达到显著水平;灌浆后15 d、灌浆后45 d叶片可溶性蛋白含量受施氮水平影响达极显著水平;灌浆后15 d品种与施氮水平对叶片可溶性蛋白含量的互作影响达显著水平，这种互作对叶片可溶性蛋白含量的影响在灌浆后30 d达到了极显著水平。说明品种与施氮水平对叶片可溶性蛋白含量产生一定的正交互作用，相对而言，叶片可溶性蛋白受施氮水平因素影响较大。

3 讨论

逆境胁迫因素可诱发植物细胞内产生过量的活性氧，活性氧积累会造成膜、蛋白质和DNA分子结构等损伤[16]，引起膜透性增大，外渗液中离子浓度升高，相对电导率增大，相对电导率是标志膜受损伤即植物受胁迫伤害程度的指标[17]。因此测定外渗液电导率的变化，可反映出质膜的伤害程度。在逆境或植物衰老时，由于外界渗透势较低，植物细胞会发生渗透胁迫，植物也因此产生一种适应机制，植物细胞主动积累一些可溶性溶质来降低胞内渗透势，以保证水分的正常供应。有报道认为水稻脯氨酸的积累是胁迫对植物伤害的结果[18]。通过测定植物体内游离脯氨酸的含量，对判定逆境对其危害程度和植物对逆境的抵抗力有着重要的理论意义和实践意义。可溶性蛋白是植物体内氮素存在的主要形式，其含量的多少与植物体代谢和衰老有密切的关系。前人研究结果表明，超级杂交稻剑叶可溶性蛋白含量在抽穗后先上升后下降。蛋白含量的下降是衡量叶片开始衰老的可靠指标[19]，Biswas等的研究也得到类似结果[20]。李向东等的试验结果显示，增加氮素可增加花生叶片可溶性蛋白含量[21]。

刘晓龙等研究发现，1/2N水平的营养液培养水稻可提高水稻的渗透调节能力，从而增强其在孕穗期的抗盐能力，且1/2N水平下水稻植株体内脯氨酸、可溶性糖含量显著高于其他氮水平，膜透性和丙二醛含量均低于其他氮水平[22]。汲添等研究认为，吉农大505叶和根中游离氨基酸含量在1 N和1.5 N水平下显著高于0.5 N水平，吉农大603在叶茎中差异不显著，但根中游离氨基酸含量随氮水平增加而显著增加[3]。武美燕研究指出，喷施硫酸铵、甘氨酸和谷氨酸显著提高了水稻叶片脯氨酸含量和可溶性蛋白含量[23]。张欢欢等的研究结果表明，在烤烟移栽后30、55 d，烟叶可溶性糖含量随施氮量的增加而降低，而在烤烟移栽后75 d随施氮量的增加而增加[24]。高温或适温下，高氮处理增加了籽粒可溶性糖含量[25]，而施用氮钾肥[26]、增施氮素粒肥[27]显著提高了参试水稻品种叶片的可溶性蛋白含量。

本研究结果表明，不同处理条件下不同株型品种叶片可溶性蛋白含量随施氮量增加而增加，这与前人研究结果一致[20]。高氮处理的可溶性蛋白含量明顯高于中、低氮处理，而脯氨酸含量、电导率和可溶性糖含量则表现为高氮、低氮处理明显大于中氮处理。2个品种水稻的脯氨酸含量最大值出现在低氮处理;紧凑型沈农07425灌浆30 d后的最大电导率出现在CK对照，松散型秋光灌浆30 d后则出现在PK对照;沈农07425、秋光的最大可溶性糖含量分别出现在低氮、高氮处理。可能是由于低氮、高氮处理相对中氮处理来讲处于缺氮和氮素过量状态，使植株处于氮素逆境生长条件[28]，从而使水稻叶片的脯氨酸含量、电导率、可溶性糖含量较高。因此，施氮量影响植物体内的含氮化合物的含量，进而影响着植物的代谢过程。

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