叶面喷施硫酸锰对魔芋生长及品质的影响

叶面喷施硫酸锰对魔芋生长及品质的影响

 

摘要：为探究外源施用锰元素对魔芋生长发育的影响，以‘鄂魔芋1号’为材料，在展叶期叶面喷施不同浓度硫酸锰，结果表明，叶面喷施浓度为0.10%~0.20%的硫酸锰不仅能够增加魔芋的叶柄长度、叶柄周长、叶面积、叶绿素含量；还能够提高魔芋品质和抗氧化能力，减轻环境胁迫对魔芋的影响。硫酸锰喷施浓度为0.10%时，其魔芋淀粉、可溶性糖及可溶性蛋白含量较对照组分别增长11.70%、20.45%、27.81%；硫酸锰喷施浓度为0.20%时，其魔芋淀粉、可溶性糖及可溶性蛋白含量较对照组分别增长10.94%、20.87%、27.81%。

 

魔芋是天南星科（Araceae）魔芋属（Amorphaphal-lus）植物，具有非常高的商业价值和生理功能[1]。它富含纤维，是一种重要的食品，也是联合国组织定义的十大健康产品之一[2]，我国山区广泛种植魔芋[3]，种植面积逐渐扩大，已成为世界魔芋粉及原料的生产和供应中心[4]。魔芋碳水化合物热量低、含量高，并含有丰富的微量元素，具有减肥[5]、降血压[6]、降低血糖[7]、调节血脂[8]等作用，近年来在我国发展迅速，有良好的发展前景。在脱贫攻坚和乡村振兴如火如荼的同时，魔芋因产量高、经济价值高，适合在“高山”和“荒山”的山区大力发展，率先拉动了产业，为乡村振兴作出了贡献[9-10]。

 

锰是植物叶绿体中光合作用和产氧复合体的重要成分[11]；它是叶绿素的结构成分，可提高光合作用和促进叶绿素的合成[12]；锰直接参与植物光合作用中的电子传递链氧化还原过程[13]；锰元素对植物的生长和发育具有重要的作用，参与植物体内多种酶的合成和活化，从而促进植物的代谢过程[14]。钟忠[15]的研究表明，在叶片上喷洒适量的硫酸锰可以增加叶片的叶绿素含量，提高瓜叶菊的光合能力。并且锰肥料的施用已逐渐成为获得高质量农作物的重要技术之一[16]。据报道，想要提高大豆、马铃薯、甘薯及蔬菜的光合速率，促进生长，提高品质，可以施用锰肥料[17]。此外，锰元素还可以促进植物的光合作用和呼吸作用，增强植物的免疫力和抗逆性。综上所述，锰元素对植物的生长和发育具有重要的作用，过量和缺乏都会对植物产生不良影响。

 

本研究探讨锰对魔芋生长和品质的影响，为魔芋的生产提供理论依据和实践指导。近年来，魔芋产业在科研、生产、经营等各个领域得到很大发展，作为一种重要的经济作物，具有广泛的应用前景。而锰是一种重要的微量元素，对植物生长和发育有重要的影响。要获得高产优质的魔芋，重要的是及时调整地上部分和地下部分的相关性。因此，需要合理施用含有锰元素的肥料，以保证植物的健康生长和发育。目前，以魔芋为材料研究锰对其影响的试验较少，本试验组对魔芋叶面喷施不同浓度的硫酸锰溶液，探究锰元素对魔芋生长发育影响，为魔芋的生产提供参考。

 

1材料与方法

 

1.1试验材料

 

试验于2022年在凯里市凯里学院试验基地进行，种植的魔芋品种为‘鄂魔芋1号’，种子购于兴义市乡里人家农副产品农民专业合作社。播种前种子经3%多菌灵杀菌3~4h后，放置于阴凉处晾晒2d，待水分充分晾干后播种。播种时种芋顶芽朝上，按照株行距为30cm×40cm种植，播种后覆土5cm厚。

 

1.2试验方法

 

本试验设置1个清水对照（CK），5个不同硫酸锰浓度的试验组，分别为0.05%（T1）、0.10%（T2）、0.20%（T3）、0.50%（T4）、1.00%（T5）。在6月28日、7月8日、7月18日进行叶面喷施硫酸锰处理，每个浓度处理40株。处理第20d、40d、60d和80d分别测定形态指标及生理指标。叶柄长度、叶柄周长、叶面积和叶绿素含量随机抽取10株进行测定；SOD活性、丙二醛含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、淀粉含量随机抽取3株进行测定。

 

1.3测定项目

 

1.3.1形态指标测定。叶柄长度（cm）：直尺测量叶柄基部到叶柄分叉处的长度；叶柄周长（cm）：卷尺测量叶柄基部周长；叶面积（cm2）：具体参考徐兴阳[18]的叶形纸称重法测定。

 

1.3.2生理指标测定。叶绿素含量：在天气晴朗无露水的上午9：00左右，使用手持叶绿素测定仪（SPAD-502PLUS）测定魔芋叶片叶绿素含量；SOD活性测定：采用氮蓝四唑法测定球茎SOD活性，具体操作参考李合生[19]的研究方法；丙二醛含量测定：采用硫代巴比妥酸法测定叶片丙二醛含量，具体操作参考李合生[19]的研究方法；可溶性蛋白含量测定：采用考马斯亮蓝G-250染色法测定球茎可溶性蛋白含量，具体操作参考李合生[19]的研究方法；可溶性糖含量：采用蒽酮比色法测定球茎可溶性糖含量，具体操作参考宗学凤[20]的研究方法；淀粉含量测定：采用蒽酮显色反应法测定球茎淀粉，具体操作参考宗学凤[20]的研究方法。

 

1.4数据处理

 

试验结果采用Excel和SPSS27.0统计软件进行分析，使用Origin2018制图。

 

2结果与分析

 

2.1叶面喷施硫酸锰对魔芋形态指标的影响

 

2.1.1不同硫酸锰浓度处理对魔芋叶柄长度的影响。由图1可知，在处理后第20d、60d、80d，叶柄最长的为T3处理，分别比CK增长20.73%、33.06%、40.70%。在处理第40d，叶柄最长的为T2处理，比CK增长34.80%。T4和T5处理叶柄长度在处理后第20d、40d、60d、80d均低于CK组。T4处理各时期与CK组相比下降6.30%、3.42%、6.57%、2.40%；T5处理显著低于CK，各时期分别比CK下降19.86%、17.25%、22.77%、18.84%。说明叶面喷施浓度为0.10%~0.20%的硫酸锰能显著提高魔芋叶柄长度，浓度过高（≥0.50%）会对魔芋叶柄长度起抑制作用。

 

2.1.2不同硫酸锰浓度处理对魔芋叶柄周长的影响。由图2可知，随着处理浓度的增加，魔芋叶柄周长表现为低浓度（0.05%~0.20%）促进、高浓度（0.50%~1.00%）抑制。T1~T3处理均高于CK，T1处理对魔芋叶柄周长影响不显著，T3处理在处理后第20d、40d、60d、80d的叶柄周长分别比CK增加28.26%、32.58%、31.39%、36.49%，差异显著。T4、T5处理叶柄周长均低于CK组，在各处理时期T4处理叶柄周长分别比CK下降7.82%、6.14%、3.72%、6.88%；T5处理叶柄周长分别比CK下降17.59%、10.91%、8.10%、7.44%。

 

2.1.3不同硫酸锰浓度处理对魔芋叶面积的影响。由图3可知，喷施浓度为0.20%（T3处理）叶面锰肥可以有效增加魔芋的叶面积。在处理后第20d，T3（0.20%）处理组叶面积显著大于T5（1.00%）处理组，其他处理组间差异不显著。在处理后第20d，T1、T2和T3处理的叶面积大于CK，T3处理为827.95cm2，与CK相比增大10.93%；T5处理最低，为707.63cm2。随着处理时间的延长，各处理叶面积均呈增加趋势。处理后第40d和60d叶面积最大的为T3处理组，分别为965.63cm2、1014.44cm2。在处理后第80d，T3组叶面积最大，为1025.90cm2；T5处理叶面积最小，为854.78cm2。T5处理浓度过高，抑制魔芋叶面积增长。

 

2.2叶面喷施硫酸锰对魔芋叶绿素的影响

 

由图4可知，魔芋各处理时期喷施锰元素浓度＜0.50%时可以有效增加叶绿素含量，喷施锰元素浓度≥0.50%会降低魔芋叶绿素含量。T2、T3处理各个时期的叶绿素含量均高于其他处理，且差异显著。处理后第20d，T1、T2、T3和T4处理叶绿素SPAD值均分别比CK增长3.34%、13.78%、17.03%、4.03%。在处理后第60d，各处理达到最大值，其中T2、T3处理显著高于其他处理，与CK相比,分别增长21.07%、22.21%，差异达显著水平；而T4（46.73SPAD）、T5（46.84SPAD）处理叶绿素低于CK（47.23SPAD）。

 

2.3叶面喷施硫酸锰对魔芋品质的影响

 

2.3.1不同硫酸锰浓度处理对魔芋可溶性糖含量的影响。由图5可知，随着处理时间的增加，魔芋中可溶性糖的含量呈现逐渐降低的趋势。在不同处理中，T2和T3处理可溶性糖含量最高，说明0.10%~0.20%硫酸锰可以增加魔芋可溶性糖含量。T2处理在处理后第20d、40d、60d、80d分别为5.90%、4.91%、4.80%、3.60%，与CK相比，分别增加16.94%、17.98%、21.73%、20.46%；T3处理在处理后第20d、40d、60d、80d分别为6.52%、5.39%、5.39%、3.82%，与CK相比，分别增加29.14%、29.45%、36.63%、27.83%。T2处理在处理后第20d、40d、60d与其他处理差异显著，在处理第80d与CK、T1和T5处理差异显著，与T3、T4处理差异不显著；T3处理可溶性糖含量在各时期与其他处理差异显著。

 

 

2.3.2不同硫酸锰浓度处理对魔芋淀粉含量的影响。由图6可知，喷施浓度为0.10%（T2处理）的硫酸锰能够促进魔芋淀粉增加。T2处理在处理后第40d、60d、80d，淀粉含量均达到最高值，与CK组差异显著，分别增加23.97%、11.51%、11.70%。T3处理显著高于CK组，与CK相比，分别增加11.64%、9.54%、10.94%。T5处理在处理后第40d、60d、80d淀粉含量低于CK组，与CK相比，分别下降4.11%、11.76%、6.00%，在处理后第60d、80d显著低于CK组。

 

2.3.3不同硫酸锰浓度处理对魔芋可溶性蛋白含量的影响。由图7可知，魔芋可溶性蛋白含量呈现先下降后上升的趋势。在处理后第40d，T1、T2和T3处理下降至最低值，可溶性蛋白含量分别为3.63mg/g、3.87mg/g、3.67mg/g；在处理后第60d，CK、T4、T5处理下降至最低值，可溶性蛋白含量分别为3.46mg/g、3.44mg/g、3.30mg/g；在处理后第80d各处理均达到最高值，CK~T5处理可溶性蛋白含量分别为4.12mg/g、4.25mg/g、4.95mg/g、4.98mg/g、4.49mg/g、4.12mg/g。T2处理在处理后第20d、40d、60d可溶性蛋白含量均为组间最大值，且各个时期均显著高于CK，与CK相比，分别增长11.62%、9.32%、27.46%。由此可见，T2处理（0.10%）可有效增加魔芋可溶性蛋白含量。

 

2.4叶面喷施硫酸锰对魔芋SOD活性及丙二醛含量的影响

 

2.4.1不同硫酸锰浓度处理对魔芋SOD活性的影响。由图8可知，魔芋SOD活性在处理后第20~60d为上升，处理后第60d为下降。随着处理浓度的增加，低浓度（0.05%~0.20%）可以提高魔芋SOD活性，高浓度（≥0.50%）则抑制魔芋SOD活性，T2和T3处理在各处理时期均表现出显著高于CK和T5处理。T2处理与CK相比，在各时期分别增长19.28%、62.62%、60.69%、33.71%；与T5处理相比，分别增长50.28%、31.52%、43.14%、64.52%。T3处理各时期与CK相比分别增长12.11%、61.98%、93.72%、35.21%；与T5处理相比分别增长41.24%、31.01%、72.55%、66.36%。

 

2.4.2不同硫酸锰浓度处理对魔芋丙二醛含量的影响。由图9可知，随着处理天数的增加，不同浓度处理的魔芋丙二醛含量逐渐上升。T1处理组在处理后第40d对CK没有显著影响，其余各浓度处理对魔芋丙二醛含量均有显著影响。T2处理在处理后第20d、60d为最低值，与CK相比分别降低43.37%、11.69%；T3处理在处理后第40d、80d为最低值，与CK相比分别降低38.95%、27.87%。CK没有经过硫酸锰处理，其丙二醛含量持续升高，在处理后第20d、40d、60d、80d丙二醛含量分别为2.98μmol/g、3.46μmol/g、3.63μmol/g、4.68μmol/g。

 

2.5主成分分析

 

由表1可知，前3个主成分特征值大于1，分别为5.064、2.238、1.115，其三者方差贡献率分别为56.265%、24.868%、12.392%，总和为93.525%。足以显示叶面喷施硫酸锰对‘鄂魔芋1号’生长及品质的影响，能够作为评价其生长及品质的重要指标。



由表2可知，第1主成分的叶柄周长、叶面积分别为0.974、0.961，正系数大于0.950，可作为第1主成分的代表指标；第2主成分的可溶性糖含量的系数为0.859，正系数大于0.850，可作为第2主成分的代表指标；第3主成分的可溶性蛋白含量的系数为0.717，正系数大于0.700，可作为第3主成分的代表指标。综上所述，叶柄周长、叶面积、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量这几个参数可作为叶面喷施不同浓度硫酸锰对魔芋生长及品质影响的重要指标。根据综合评价指数（S=56.265%×y1+81.133%×y2+93.526%×y3），以此评价不同硫酸锰处理对魔芋生长及品质的影响。



由表3可知，不同硫酸锰处理对魔芋生长及品质的正向影响由高到低依次为T3、T2、T1、T4、CK、T5。

 

3讨论与结论

 

3.1讨论

 

锰元素是植物生长过程中不可缺少的必需微量元素。本研究结果表明，0.10%~0.20%硫酸锰浓度处理对魔芋生长均有促进作用。

 

适宜的处理浓度能增强魔芋长势。随着处理浓度的上升，当喷施浓度＜0.50%时促进魔芋的营养生长，叶柄长、叶柄周长及叶面积高于CK处理；浓度≥0.50%时会抑制魔芋的营养生长，叶柄长、叶柄周长及叶面积低于CK处理。这与贾景丽等[17]的研究结果一致。

 

锰对叶绿素合成、可溶性糖含量、淀粉含量都有一定的影响。经过0.10%~0.20%硫酸锰处理后，魔芋叶绿素、可溶性糖和淀粉的含量均高于清水对照，而在经过0.50%~1.00%硫酸锰处理的魔芋中，这3种成分的含量均低于清水对照。这与李光远等[21]的研究结果一致。适量的锰可促进魔芋叶绿素含量、可溶性糖含量和淀粉含量的合成和积累。

 

可溶性蛋白含量对植物的生长发育、生理代谢以及植物的抗逆能力具有重要的影响。叶面喷施0.10%~0.20%硫酸锰可促进可溶性蛋白含量的提高。李丽霞[22]研究发现，施用过量的锰肥会对块茎中可溶性蛋白含量产生显著负面影响。而在试验中喷施1.00%的硫酸锰并未对可溶性蛋白含量产生显著负面影响，这可能是由试验误差导致或浓度梯度选择不适合造成。

 

在魔芋生长过程中，锰可以促进酶的合成和活性，从而促进魔芋的生长发育。硫酸锰可通过其抗氧化性质，提高SOD的活性，从而提高魔芋的抗氧化能力，同时对延缓魔芋中丙二醛含量的积累也有一定的作用。通过叶面喷施0.20%浓度的硫酸锰可以促进SOD的积累，抑制丙二醛的生成，对于魔芋的抗氧化能力和营养价值的提高具有积极的意义。这与马尧[23]的研究结果一致。

 

 

3.2结论

 

试验中叶面喷施浓度在0.10%~0.20%硫酸锰的魔芋生长表现最佳，喷施浓度为0.50%~1.00%对魔芋产生负面影响，对魔芋的生长发育造成不良影响，不利于魔芋生长。因此，在魔芋种植过程中，需要注意合理施加叶面锰肥，保持锰含量的适宜水平，从而促进魔芋的生长发育，提高魔芋的产量和品质。

 

影响魔芋品质形成的因素非常多，要生产高品质、营养丰富的魔芋并不容易。因为除了温度、光照、水分和肥料等外部因素，魔芋品种、种植技术等因素也会对魔芋品质产生影响。因此，需要进一步深入研究探讨，以探索出更加科学、有效的生产方法，从而获得品质更好的魔芋。