露地百合叶片黄化与营养元素的关系

李华鹏，杜 方

（山西农业大学园艺学院，山西太谷030801）

百合（Lilium spp.）是百合科百合属多年生球根花卉，花色丰富，花枝坚挺，花期容易调控，适宜在华北、东北地区栽培，连年开花，除作为鲜切花、盆花之外，百合用作园林布景也极具吸引力，色彩缤纷的百合已成为公园的“新宠”[1-2]。但是在百合繁育过程中会有很多因素导致百合植株黄化，其中，土壤干旱、微量元素欠缺、自然灾害、土壤肥料不足、大气中的有害气体、连坐障碍等都是困扰百合生产的问题所在[3]。黄化造成百合生长不良，影响百合观赏价值，对其因子研究可以准确矫治黄化百合。国外对植物生长研究发现，多数黄化现象都与矿质元素有关，且矿质元素缺乏均有相关叶面症状表现出来[4]。近年来，国内对于缺素症的研究也愈加广泛，在兰州百合[5]、豆类蔬菜[6]及脐橙[7]的相关研究发现，多种矿质元素缺乏均能引起黄化症状，不同缺素引起的黄化症状亦不相同。一般而言，缺乏矿质元素而表现的黄化最先在上部嫩叶表现出来而逐渐向下部老叶发展，黄绿相间明显，随着黄化程度加深，整个植株发黄且根系弱化。

矿质营养元素在植株生长发育中起着极其重要的作用[8]。有研究表明，土壤与植物中矿质元素含量具有相关性，且各元素之间会发生互作效应。汪禄祥等[9]对不同品种百合种球的研究发现，在百合矿质元素含量中，P 和K、Mn 呈正相关，与Mg 呈显著正相关，与Fe 呈负相关。在这些元素中，K 和Ca、Zn、Mn 关系最为密切，都呈极显著正相关。韩春丽等[10]对棉花植株-土壤系统矿质元素生物循环进行研究，结果表明，棉花对土壤中不同元素的吸收差异明显，从棉田移出Zn、Cu 的比例和数量较高，大量元素中移出Mg、K 较多。白永超等[11]对越橘叶片及土壤矿质元素的研究发现，叶片中N 与K、Mn与Cu 均呈极显著正相关，Mn 与N、Fe 呈显著正相关，叶片N、根系N 和根系Fe 与其对应土壤养分含量呈显著正相关。目前对于百合矿质营养元素的研究还比较少，在实际解决问题时，大多参照其他植株的相关研究[12]。

本研究着重研究矿质元素与百合叶片黄化之间的联系，以期为百合黄化缺素症诊断及指导施肥提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2018 年在山西省太谷县山西农业大学园艺站试验基地进行。该地位于山西省中部，属典型的大陆性季风气候，平均海拔800 m 左右，年平均降雨量475.9 mm 左右，年平均气温9.4～10.5 ℃，无霜期176 d 左右。土壤为改良砂质土，pH 值为7.81，2017—2018 年连续2 a 种植百合。

1.2 试验材料

供试的6 个百合品种为：Zambesi（OT1）、Friso（OT2）、Urandi（OT4）、ConcaD'Or（OT6）、Fujian（OT17）、Joao Pessoa（A29），其中，OT1、OT2、OT4、OT6、OT17均喜全光或半阴，A29 喜半阴或半阳（表1）。

表1 百合品种特性介绍

1.3 试验方法

试验采用行距为20 cm 的等行密植栽培技术点播，之后做好田间管理工作，记录百合生长中的黄化过程。在盛花期之后随机采集各百合植株的黄化叶片和绿色叶片各70 片，并收集对应品种栽培区域土壤，土壤样品取地块随机一角及中心地表下10～30 cm 处土壤混合。对叶片样品、土壤样品分别烘干、晾干磨粉过筛后放入干燥器中保存。

表2 土壤养分分级标准 g/kg

对已采取的土壤样品测定有机碳（SOC）、全氮（N）、全磷（P）、速效磷（SP）、有效钾（K）、有效钙（Ca）、有效镁（Mg）、有效铁（Fe）、有效锰（Mn）、有效锌（Zn）、有效铜（Cu），植株样品测定全氮（N）、全磷（P）、全钾（K）、全镁（Mg）、全铁（Fe）、全锰（Mn）、全锌（Zn）、全铜（Cu），方法参照文献[13]。同时根据中华人民共和国土壤环境背景图集以及农业数据手册内分级标准[14-15]对土壤中所含营养元素分级（表2）。

1.4 测定项目及方法

土壤有机碳测定采用重铬酸钾容量法-稀释热法，即利用浓H2SO4和K2Cr2O7混合产生的稀释热促使有机质氧化；全磷测定采用浓硫酸-高氯酸消煮-钼锑抗比色法；速效磷测定采用浸提-钼锑抗比色法；土壤全氮测定采用凯氏定氮法；有效钾、有效钙、有效镁等元素测定采用DTPA 浸提-火焰分光光度计法进行；全钾、全钙、全镁等元素测定采用硫酸-高氯酸消煮法进行。

1.5 数据分析

试验数据采用Microsoft Excel 2010 进行整理，采用SPSS 21.0 对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 土壤所含营养元素分析

测定6 个百合品种土壤各营养元素之后进行差异显著性分析，结果表明，各营养元素间在0.05 水平上均没有显著差异。说明各品种所在土壤营养均衡。根据土壤养分分级标准对各营养元素进行分级，发现百合种植地土壤有机碳（SOC）和全磷（P）含量为4 级水平；全氮（N）、有效钾（K）、有效钙（Ca）、有效镁（Mg）、有效铁（Fe）含量为3 级水平；有效锰（Mn）含量为2 级水平；速效磷（SP）、有效铜（Cu）含量为1 级水平；有效锌（Zn）含量为5 级水平（表3）。

表3 6 个百合品种土壤营养元素分级 g/kg

综上所述，百合种植地速效磷（SP）、有效锰（Mn）、有效铜（Cu）含量充足；有效锌（Zn）含量偏低；其余营养元素均在中等水平。

2.2 各矿质元素之间差异性分析

2.2.1 黄叶和绿叶矿质元素含量分析 百合植株叶片营养元素含量分析结果表明，矿质元素平均含量从大到小依次为K＞Ca＞N＞Mg＞P＞Fe＞Mn＞Zn＞Cu，各个元素在不同百合品种中的含量均不同（图1）。各百合品种植株绿色叶片全氮、有效铁、有效镁、有效锌含量均显著高于黄色叶片含量；植株绿叶全磷含量显著低于黄叶的品种有OT17、OT1、OT6、OT4，OT2、A29 黄叶全磷含量稍低于绿叶，但差异不显著；绿叶有效钾含量只有OT6 略低于黄叶，其余品种均高于黄叶，但差异均不显著；绿叶有效锰含量高于黄叶的品种有OT6、OT2、A29，其余品种相反，差异均不显著；绿叶有效钙含量高于黄叶的品种有OT17、OT1、OT6、A29，其余品种相反，但差异均不显著；绿叶有效铜含量低于黄叶的仅有OT17，其余品种有效铜含量绿叶均高于黄叶，但差异不显著。由此表明，百合黄化与矿质元素N、P、Fe、Mg、Zn 有关。

2.2.2 不同品种绿叶矿质元素含量分析 百合绿色叶片矿质元素含量分析结果表明，不同品种各营养元素含量均有差异（图2）。百合植株全氮、有效锌、有效铜含量各品种间两两存在显著差异，有效钾、有效镁含量差异不显著；A29 有效钙、有效铁含量显著低于其他品种，推测矿质元素Ca 和Fe 是亚洲系百合与东方百合和喇叭百合杂交系百合的特征元素；OT6、OT4、OT17、A29 这4 种百合分别与OT2、OT1 间有效磷含量存在显著差异；OT1、OT6与OT4、A29 之间有效锰含量存在显著差异，OT1、OT6、OT4、A29 又分别与OT17、OT2 之间有效锰含量存在显著差异，说明不同品种对各个元素的同化能力不同。

2.2.3 不同品种黄叶矿质元素含量分析 百合黄化叶片矿质元素含量分析表明，不同品种之间黄叶矿质元素含量也有差异（图3）。百合植株有效锌、有效铜含量各品种间两两差异显著；全氮、全磷含量OT17、OT2 与OT1、OT6、OT4、A29 存在显著差异；有效铁含量OT4、OT2 与A29、OT17、OT1、OT6 间存在显著差异；OT17 与OT2 及其他各品种间有效锰含量存在显著差异；有效钙含量仅A29 与其他各品种之间存在显著差异；有效镁含量只有OT17 与其他各品种之间存在显著差异，有效钾含量各品种之间均无显著差异，表明各品种对矿质元素的敏感度不同。

2.3 各矿质元素之间的相关性分析

2.3.1 土壤与叶片之间的矿质元素含量相关性分析 对土壤与叶片之间矿质元素含量进行Pearson相关性检验，结果表明，土壤、绿叶、黄叶间均存在正相关性，说明通过土壤增施肥料可以减轻百合缺素症状。土壤与叶片之间P、K、Fe 相关性显著，Ca仅土壤与黄叶相关性显著，说明通过土壤施加铁肥可以明显减轻缺铁症状（表4）。

表4 土壤与叶片之间矿质元素相关性

2.3.2 绿叶矿质元素相关性分析 由表5 可知，绿叶矿质元素之间存在复杂的相互关系。N 与P、Mg、Fe、Mn 呈显著正相关，与Zn、Cu 分别呈极显著和显著负相关；P 与K、Zn 呈显著正相关，与Fe 呈显著负相关；K 与Cu 呈显著负相关；Mg 与Mn 呈显著负相关；Fe 与Mn 呈显著正相关，与Zn 呈显著负相关；Zn 与Cu 呈显著正相关，其他元素之间相关性不显著。N 与K、Ca，P 与Ca、Cu，K 与Mn、Zn，Fe 与Cu、Ca、Mg 均呈正相关，说明它们之间有增效作用。P 与Mg、Mn，K 与Fe，Ca 与K、Mg、Mn、Zn、Cu，Mg与K、Zn、Cu，Mn 与Zn、Cu 均呈负相关，说明它们之间有拮抗作用。

2.3.3 黄叶矿质元素相关性分析 从表6 可以看出，黄化叶片矿质元素之间同样存在复杂的相互关系。N 与Mg、Fe 呈显著正相关，与Cu 呈显著负相关；P 与Ca 呈显著正相关；K 与Fe 呈极显著负相关；Ca 与Mn 呈显著负相关，与Zn 呈显著正相关，其他元素之间相关性不显著。N 与P、K、Ca、Mn，P与K、Zn、Cu，K 与Mn、Zn，Ca 与Fe、Cu，Mg 与Fe、Mn，Fe 与Mn、Cu，Zn 与Cu 均呈正相关，说明它们之间存在增效作用。N 与Zn，P 与Mg、Fe、Mn，K 与Ca、Mg、Cu，Ca 与Mg，Mg、Mn 与Zn、Cu，Fe 与Zn 均呈负相关，说明它们之间存在拮抗作用。

表5 绿叶矿质元素相关性

表6 黄叶矿质元素相关性

2.3.4 土壤矿质元素相关性分析 从表7 可以看出，土壤各营养元素之间也存在复杂的相互关系。SOC 与P 呈显著负相关；SP 与Mn 呈显著负相关；N 与Ca 呈极显著正相关；K 与Mg 呈显著负相关；Ca 与Mg 呈显著正相关；Mg 与Mn 呈显著正相关；Fe 与Mn 呈极显著负相关；Zn 与Cu 呈极显著正相关。其余营养元素之间相关性不显著。SOC 与N、K、Ca、Mg、Fe、Mn，SP 与P、Fe、Zn、Cu，N 与Mg、Fe、Zn、Cu，P 与Mg、Mn、Zn、Cu，K 与Fe，Ca 与Fe、Zn、Cu，Mg、Fe 与Zn、Cu 均呈正相关，说明它们之间存在增效作用。SOC 与SP、Zn、Cu，SP 与N、K、Ca、Mg，N 与P、K、Mn，Ca 与Mn，Mg 与Fe，Mn 与Zn、Cu 之间均呈负相关，说明它们之间存在拮抗作用。

表7 土壤营养元素相关性

3 结论与讨论

矿质元素作为作物生长发育所必需的营养成分，与生物分子蛋白、维生素、核酸、生理代谢等活动息息相关[16]，其含量丰缺是影响百合生长结果的重要因素之一[17]。微量元素的缺乏导致作物叶片黄化，生长势衰退，并影响产品和质量，因此，要根据作物的养分吸收平衡施肥[18]。

在百合种质资源引种过程中，山西农业大学园艺站试验基地某些品种百合叶片普遍黄化，只表现出淡绿色或者斑点状绿色，严重的植株完全变黄，被认为是单纯缺Fe 造成的。经土施矾肥水后，发现黄化改善效果不明显，通过对土壤矿质元素含量测定可知，土壤中含铁量在中等水平，黄化叶片含铁量显著低于绿色叶片，且土壤与植株之间铁含量为显著相关，试验地土壤pH 值为7.81，显碱性，推测高pH 降低了土壤中铁的有效性[19]。曾经叶面喷施硫酸亚铁发现改善效果有限，推测试验基地中营养元素不止缺铁。对黄化叶片和正常绿色叶片对比发现，百合黄化与矿质元素N、P、Fe、Mg、Zn 有关，其中，黄化叶片中矿质元素N、Fe、Mg、Zn 含量均小于绿色叶片。大多数研究表明，植株在缺氮条件下，含氮物质合成减少，影响细胞分裂和生长，从而导致植株生长矮小，合成叶绿素速率减小，叶片变淡，缺氮会导致根冠比增大，严重时抑制整株植株生长，干物质降低[20-23]。镁在植物生理作用中有着其他元素不可替代的重要地位，参与光合作用、碳氮代谢等[24]；在缺镁时，叶绿素结构会改变，光合效率降低，蛋白质合成受阻，影响对其他元素的吸收[25]。锌和叶绿素的合成有关，缺锌同样会造成失绿症，导致代谢受阻，一般缺锌苗下部叶片沿主脉会出现失绿条纹，基部和中脉失绿褪色，植株矮小，叶尖焦枯[26-27]。磷素是作物生长发育所需的大量营养元素之一，是构成大分子物质及多种重要化合物的组分，并参与植物体内的代谢，但是含磷量高会制约对土壤中氮素和钾素的吸收，导致植株株型矮小，发育不好，产量下降[28]。引种基地百合黄化症状与以上描述相似，因此，进一步推测缺乏矿质元素N、P、Fe、Mg、Zn 是造成百合黄化的原因之一；虽有部分品种Mn 含量黄色叶片小于绿色叶片，但差异不显著，推测Mn 不是导致黄化的主要元素。

一般认为，土壤与植物之间的矿质元素含量存在相关性，矿质元素之间亦存在相关性[29-31]，这与本研究结果相同。为防止由单一元素作为营养指标而带来的误判，必须探讨土壤矿质元素之间的相关关系[32]，但各矿质元素之间相关性研究仍有很多争议。百合植株叶片中N、P、K 含量之间呈正相关，Mg 与Mn 呈正相关，Zn 与Mg 呈显著负相关，这与在核桃、葡萄上的研究相符[25，33]。但陈伟立等[34-36]分别对砂糖橘、烟叶、水稻研究发现，镁与钾、钙之间存在负相关关系，这与本研究结论相反。这与烤烟植株的基因型、栽培措施、生态因子因素等有着千丝万缕的关系[37]，因此，对不同植株黄化症状要有不同的治理方法。

不同品种由于遗传物质的差异，使得物质合成有所差异，进而对矿质元素的吸收、转运、积累和利用方面表现出不同的风格[38-40]，百合植株绿色叶片全氮、有效锌、有效铜含量各品种间两两存在显著差异，说明不同百合品种对矿质元素的敏感度具有差异。

综上所述，初步推断山西农业大学试验基地百合植株黄化与矿质元素氮、镁、铁、锌的缺乏有关，之后仍需根据矿质元素之间的相关性，对百合选择性施肥，观察百合性状，进一步确定百合的黄化原因，并分析其在百合生长过程中的影响程度，为生产中百合的栽培管理和科学施肥提供重要依据和指导。