断氮处理对红颜和章姬草莓花芽分化及开花结果的影响*

曹明浩，庞夫花，肖坤，李歆渝，连红莉，许鹏博

（1 上海市现代种业协同创新中心，上海交通大学农业与生物学院，200240）（2 江苏省农业科学院园艺研究所，江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验室）

草莓是蔷薇科草莓属多年生草本植物，其果实鲜美，果肉多汁，酸甜可口，且香味浓郁，营养丰富，已成为市场上最受欢迎的水果之一。在草莓的生长发育过程中，花芽分化不仅与开花坐果密切相关，直接影响草莓的产量和品质，而且是实现草莓提前成熟上市的关键因素。花芽分化是草莓由营养生长转为生殖生长的重要标志，经历了诱导、启动、分化和形态建成4 个阶段。影响花芽分化的因素有很多，其中光照、温度以及氮含量是影响草莓花芽分化的关键因素[1]。

草莓栽培品种多为短日照类型，低温短日照或低温黑暗条件可促进草莓花芽分化。目前，国内外草莓育苗主要通过人工创造低温短日照或低温黑暗环境促进花芽分化[2-5]。低温短日照处理虽然能得到稳定促进花芽分化的效果，但设施引进以及人工操作需要耗费更多的人力和物力。低温黑暗处理则需要草莓苗长期处于黑暗条件下，由于无法进行光合作用，草莓苗的长势衰弱，花芽分化的处理效果不稳定，从而未能在生产上形成大规模应用。

除了温度和日照长短以外，草莓花芽分化也受植株体内的营养状况尤其是氮素水平的影响[6]。一般认为，过多的氮素营养会抑制草莓的花芽分化，而氮含量较低的植株花芽分化相对较早[7]。有研究表明，草莓植株在短日照情况下再施以氮素处理能够明显促进草莓提早开花[8]。Hwang等[9]对育苗期的草莓植株进行不同时间的氮素处理，发现在定植前进行20 d的氮素处理能够有效促进草莓提前开花结果。但这些研究都是以研究者当地的主栽品种为材料，而根据我国实情，虽然各地也种植一些地方品种，但从全国范围来看，红颜和章姬为主栽品种，目前，针对红颜和章姬育苗期氮素处理对花芽分化及开花结果影响的研究较少。综上所述，在草莓育苗期进行断氮处理有望成为一种成本低、效果好、具有可行性的草莓育苗促花技术。本研究与生产实际相结合，在草莓育苗过程中通过对国内主栽品种红颜和章姬分别进行不同浓度的氮素处理，来探究断氮处理对草莓花芽分化及开花结果的影响，为进一步提高和促进草莓花芽分化提供理论依据和生产指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2021 年4—6 月，利用上海青浦白鹤草莓园提供的优质红颜（Benihoppe）和章姬（Akihime）草莓脱毒母株，在上海交通大学农业与生物学院玻璃温室成功扩繁了大量子苗，子苗生长健壮。

1.2 试验方法

1.2.1 断氮处理方法

2021 年6 月下旬，挑选生长状态一致的红颜和章姬子苗，从其匍匐茎上剪下，利用32 孔穴盘（基质组分为泥炭∶蛭石＝1∶2）进行扦插，扦插成活后利用山崎全氮营养液进行浇灌，每周浇灌1 次，中间如果植株缺水，及时补充自来水。8 月10 日开始进行断氮处理试验，分别将红颜和章姬草莓分成5 组，每组96 株植株（3×32 孔穴盘），处理时间为30 d。以浇灌山崎全氮营养液的植株为对照（含氮量77.0 mg/L），在其他元素成分不变的条件下，调整氮素的浓度为1/2 氮素（含氮量38.5 mg/L）、1/5氮素（含氮量15.4 mg/L）、1/10 氮素（含氮量7.7 mg/L）和无氮素营养液进行断氮处理。每周用含氮量不同的营养液浇灌1 次，中间如果植株缺水，及时补充自来水。断氮处理结束后，于9月15 日将试验材料定植于塑料大棚，进行常规栽培管理。

1.2.2 草莓苗各项生理指标的测定及方法

（1）硝态氮含量的测定。红颜和章姬草莓苗断氮处理结束后，选择生长状态一致的5 株草莓苗用于测定植株的硝态氮含量。此外，在断氮处理第10、20、30 d 各选取5 株红颜草莓苗，取完全展开的新叶叶柄用于测定硝态氮含量。测定方法为将不同处理的草莓材料分别用液氮冷冻研磨成粉末，取0.3 g粉末，加入1 mL 30%三氯乙酸（用于抑制硝酸还原酶活性）充分混匀后，4 000 r/min 离心10 min。吸取上清液0.9 mL，加入8.1 mL 去离子水，用连续流动分析仪测定硝态氮含量。每个样品重复3 次。

（2）植株生长势的测定。红颜和章姬草莓苗断氮处理结束后，每个处理随机选取10 株草莓苗，用直尺测量植株高度、根长，用游标卡尺测量植株的短缩茎直径，用于记录植株生长势。

（3）花芽分化时期的观察。红颜和章姬草莓苗断氮处理结束后，每个处理随机选取10 株草莓苗，放置于体视解剖镜下剥离顶芽，观察记录花芽分化形态。

（4）物候期的观察。定植后分别选取不同氮素处理的植株50～60 株，观察草莓植株的现蕾率、开花率和果实始熟期。5%的植株一级花序有果实成熟的时间记为始熟期[10]。

现蕾率（%）＝（现蕾株数/总株数）×100

说来也有趣，1933年底，陈果夫被南京国民政府任命为江苏省政府主席。公事之余，他对江苏的饮食烹饪颇感兴趣，专门写了一篇《天下第一菜颂》：“是名天下第一菜，色声香味皆齐备，宴客原非专惠口，自应兼娱眼耳鼻。此菜滋补价不贵，可代燕耳或鱼翅。番茄锅巴鸡与虾，不独味甘更健胃。燥与湿兮动与植，中外水陆品类苹。勇能赴敌屈能伸，因物尤可激志气。我今郑重作宣传，每饭不忘愿同嗜。”对“平地一声雷”这道菜的食材、作法、营养、社会影响乃至于“励志作用”，都作了大肆的宣传，使得这道菜走出了江苏，走向了全国。

开花率（%）＝（开花株数/总株数）×100

（5）果实品质的测定。果实成熟后，每个处理随机采集10 个果实，采用电子天平称量单果重，使用手持式折光仪测定可溶性固形物含量。

1.3 数据分析

试验数据采用GraphPad Prism（版本8.0.2）软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 育苗期断氮处理对红颜和章姬草莓植株硝态氮含量的影响

在断氮处理结束后定植前对红颜和章姬草莓植株中的硝态氮和铵态氮含量进行测定，结果发现植株中铵态氮含量太低无法检出，而硝态氮含量具有明显差异，这表明草莓植株中的氮素主要以硝态氮的形式存在。如图1 所示，对照处理30 d 后的红颜和章姬草莓植株的硝态氮含量分别为109.6、103.7µg/g，而1/2、1/5、1/10 氮素处理和无氮素处理30 d后，红颜和章姬草莓植株体内的硝态氮含量都明显下降。其中，1/2、1/5、1/10 氮素处理30 d 后红颜和章姬的硝态氮含量分别是对照的13.2%、4.1%、0.7%和14.6%、4.2%、1.4%，无氮素处理30 d 后红颜和章姬草莓植株体内硝态氮含量均检测不出。

图1 断氮处理后红颜和章姬草莓植株硝态氮含量

如图2 所示，随着处理时间的延长，对照红颜草莓植株新叶叶柄中硝态氮含量变化不大，分别为288.7、307.6、242.8µg/g，而1/2、1/5、1/10 氮素处理以及无氮素处理的叶柄中硝态氮含量明显下降。其中断氮处理10、20、30 d，1/2 氮素处理的硝态氮含量分别是对照的45.7%、19.9%和9.4%，1/5 氮素处理的硝态氮含量分别是对照的12.4%、9.3%和6.2%，1/10 氮素处理的硝态氮含量分别是对照的7.5%、3.1%和2.5%，而无氮素处理的硝态氮含量分别是对照的0.6%、0.4%和0。综上所述，育苗期断氮处理能够有效降低草莓植株体内的氮含量。

图2 断氮处理不同时间红颜草莓叶柄硝态氮含量

2.2 育苗期断氮处理对红颜和章姬草莓植株生长势的影响

由表1 可知，断氮处理的红颜和章姬草莓植株的株高和根长与对照相比均无显著差异。1/2、1/5氮素处理红颜和章姬草莓植株的短缩茎直径与对照相比均无显著差异；而1/10 氮素处理和无氮素处理红颜和章姬草莓植株的短缩茎直径均显著小于对照，分别是对照的78.0%、83.3%和73.0%、72.6%。这表明断氮处理对草莓植株生长势的影响较小。

表1 断氮处理后红颜和章姬草莓植株生长势

2.3 育苗期断氮处理对红颜和章姬草莓植株花芽分化时期的影响

草莓花芽分化形态分为9 个阶段：未分化期、肥厚初期、肥厚中期、肥厚后期、花序原基分化期、花萼形成期、花瓣形成期、雄蕊形成期、雌蕊形成期，之后才是开花期[1]。断氮处理前红颜和章姬草莓全部植株花芽处于未分化期，断氮处理30 d 结束时，不同处理的草莓植株花芽大多处于未分化期、肥厚初期、肥厚后期以及花序原基分化期。如图3所示，断氮处理30 d 结束时，1/5、1/10 氮素处理的红颜草莓均有30%的植株花芽处于分化期，无氮素处理有40%的植株花芽处于分化期，而对照植株的花芽均处于未分化期。对于章姬草莓，断氮处理对花芽分化的促进效果更加显著，其中，1/10 氮素处理和无氮素处理均有60%的植株花芽进入分化期，1/5 氮素处理有50%的植株花芽进入分化期，而对照植株的花芽均处于未分化期。

图3 断氮处理30 d 后红颜（左）和章姬（右）草莓植株花芽分化情况

2.4 育苗期断氮处理对红颜和章姬草莓植株物候期的影响

由表2 可知，相对于对照，低浓度氮素处理的红颜草莓植株的现蕾期有所提前。1/5、1/10 氮素处理及无氮素处理10 月25 日的现蕾率分别为7.9%、5.4%和5.1%，而对照11 月1 日的现蕾率仅2.8%。11 月16 日，对照的现蕾率只有5.6%，而此时1/5、1/10 氮素处理的现蕾率分别为21.1%、21.6%，无氮素处理的现蕾率更高，已达30.8%。12 月3 日，1/5、1/10 氮素处理和无氮素处理的现蕾率基本相同，分别为36.8%、35.1%和38.5%；12 月10 日，除1/2氮素处理以外的3 个处理的现蕾率均超过50%，而此时对照的现蕾率仅19.4%。

表2 断氮处理后红颜草莓不同时期现蕾率

与红颜草莓相比，断氮处理对加速章姬草莓植株的现蕾进程效果更为明显。由表3 可知，10 月18日，1/10 氮素处理及无氮素处理的章姬草莓分别有13.0%和29.0%的植株现蕾，而对照直到11 月1 日其现蕾率仅为6.1%，此时，1/2、1/5、1/10 氮素处理的现蕾率与对照相比明显更高，分别为25.0%、42.4%、42.3%，无氮素处理的现蕾率已达56.6%。11 月16 日，1/5、1/10 氮素处理和无氮素处理的章姬草莓均有超过一半的植株现蕾，其现蕾率基本相当，分别为54.5%、57.7%和62.3%，而此时对照的现蕾率只有9.1%。

表3 断氮处理后章姬草莓不同时期现蕾率

由表4 可知，与对照相比，1/5、1/10 氮素处理和无氮素处理均能够明显促进红颜草莓植株提前开花。定植60 d 后，对照和1/2 氮素处理红颜草莓植株的开花率均只有5.6%，1/5、1/10 氮素处理和无氮素处理的开花率分别为13.2%、10.8%和15.4%。断氮处理对促进章姬草莓提早开花的效果更为明显。定植60 d 后，无氮素处理的章姬草莓植株开花率达50.9%，而对照的开花率只有9.1%；1/5、1/10氮素处理与对照相比开花也明显提前，开花率均为42.3%；与此同时，1/2 氮素处理的开花率也达到了22.9%，远高于对照。

表4 断氮处理后红颜和章姬草莓开花率

由表5 可知，1/2 氮素处理的红颜草莓果实始熟期为12 月20 日，与对照相同；1/5、1/10 氮素处理及无氮素处理的红颜草莓果实始熟期均为12 月10 日，较对照提前了10 d。同样，章姬草莓果实始熟期对照为12 月15 日，而1/2、1/5、1/10 氮素处理及无氮素处理的果实始熟期较对照分别提前12、19、19、25 d。综上所述，断氮处理可以使草莓果实始熟期明显提前。

表5 断氮处理后红颜和章姬草莓果实始熟期

2.5 育苗期断氮处理对红颜和章姬草莓果实品质的影响

如图4 所示，与对照相比，断氮处理的红颜和章姬草莓的平均单果重及可溶性固形物含量均无明显差异。

图4 断氮处理后红颜和章姬草莓平均单果重及可溶性固形物含量

3 讨论

3.1 断氮处理对草莓植株硝态氮含量及植株生长势的影响

植物从土壤中吸收氮素的主要形式是无机态氮即硝态氮和铵态氮，而且在有氧环境中主要吸收硝态氮，在无氧环境如水淹或酸性土壤中主要吸收铵态氮[11]，如拟南芥主要吸收硝态氮，而水稻主要吸收铵态氮。此外，环境中氮素浓度及形态、温度等因素也会影响植物根系对氮素的吸收[12-13]。

有研究表明，草莓在苗期至初果期氮素营养主要供给植株地上部分[14]。本研究中断氮处理结束后，测定植株中硝态氮和铵态氮的含量，结果发现无法检测出铵态氮含量，这说明草莓植株体内氮素主要以硝态氮的形式存在。Hwang等[9]用196 mg/L 氮素在苗期对梅香草莓进行10～40 d 的处理，发现短缩茎直径在各处理之间并无明显差异。本研究中，1/2、1/5 氮素（含氮量分别为38.5、15.4 mg/L）处理植株短缩茎直径与对照相比无显著性差异，但是1/10氮素（含氮量7.7 mg/L）处理和无氮素处理后的草莓植株短缩茎直径要显著小于对照，这可能是草莓生长过程中缺乏氮素导致的苗弱现象。

3.2 断氮处理对草莓花芽分化和现蕾开花的影响

花芽分化是植物从营养生长向生殖生长转变的重要标志，在此过程中植物体内会发生一系列的生理生化变化。目前关于植物花芽分化机理主要有5 种假说：营养假说、碳氮比假说、基因表达假说、激素平衡假说、激素信号调节假说[1]。其中，碳氮比假说认为花芽分化主要取决于植物体内碳水化合物与氮素的含量，即碳氮比。罗充等[15]研究发现，草莓在成花前可溶性糖、还原糖和淀粉含量均处于较高水平，并随着花芽分化大量消耗，而蛋白质含量在花序原始体出现时含量较高，随后缓慢降低。一般认为，花芽分化前碳水化合物含量较高，蛋白质含量较低，随着花芽分化的进行，二者此消彼长。因此，通过降低草莓体内氮素水平，可以促进花芽分化。Yoshida等[16]研究表明，在育苗后期断氮施肥，可以促进草莓植株提早花芽分化。过多氮素会延缓花芽分化，低水平氮素含量会促进花芽分化[17]，造成这种现象的原因可能是碳水化合物能为花芽分化提供养分，但是氮素含量过高时，碳水化合物大量参与合成氨基酸、蛋白质等，导致用于提供养分的碳水化合物比率下降，进而影响花芽分化，并最终导致草莓植株现蕾率和开花率降低[15]。除草莓外，其他果树如桃[18]、刺梨[19]、杏[20]等也发现高碳氮比有利于花芽分化。本研究在草莓育苗后期，通过降低营养液中的氮素含量来研究断氮处理对花芽分化的影响，其中章姬草莓的处理效果要明显优于红颜草莓。对于红颜草莓植株，1/5 氮素（含氮量15.4 mg/L）处理就可使30%的植株提前进入花芽分化期；而对于章姬草莓而言，1/5 氮素处理可以使50%的植株提早进入花芽分化期。这种差异可能是相较于红颜，章姬本身就是一个早熟品种所致。

此外，10 月中下旬，育苗期施用氮素浓度越低越有利于植株提早现蕾，而随着时间的延长，到12月中下旬，1/5、1/10 氮素处理（含氮量分别为15.4、7.7 mg/L）和无氮素处理的现蕾率相差不大。同样，开花率也有类似结果，即断氮处理可以促进植株提早开花，但低浓度氮素处理（包括1/5、1/10 氮素处理和无氮素处理）开花率的差异和它们与对照的差异相比并不是很大，这表明在实际育苗过程中可能并不一定要进行无氮素处理，适当降低氮素浓度就可以达到实际生产的育苗目的。Wan等[21]研究发现，育苗时在基质中添加0.1 g/株的氮素不仅有利于草莓花芽分化，而且有利于提高产量和提前采收，从而实现经济效益最大化。本研究中，红颜草莓在定植前进行30 d 的低氮素处理，发现1/5 氮素（含氮量15.4 mg/L）处理同样可以使红颜草莓较对照提前10 d 进入果实始熟期。另外，Sønsteby等[8]以及Hwang等[9]研究发现，在定植前进行20 d 的氮素处理即可达到促进草莓提前开花的效果。鉴于此，未来我们需要进行更细致的探索分析，找到一个最优的低氮素处理时间。

3.3 断氮处理对草莓果实成熟期的影响

草莓花芽分化是开花数量和质量的基础，也是果实生长发育过程中的关键阶段。花芽分化的时间直接影响草莓坐果的早晚，花芽的数量和质量则直接影响草莓的产量和品质。本研究通过在育苗后期对草莓植株进行断氮处理，发现这种方法不仅可以促进草莓提早开花，也可以使草莓果实始熟期明显提前。这表明在实际生产中可以在选择早熟品种的基础上，再配合育苗期断氮处理，能够极大地提前草莓果实始熟期，为其提早上市获得更高的经济效益发挥更大作用。目前，我国草莓主要采用低海拔无假植育苗方式，花芽分化受气候条件影响较大，加之夏季高温强光及长日照等因素严重制约了草莓育苗的质量。虽然部分地区采用了低温短日照或低温黑暗处理，但是因为成本因素或效果不稳定，导致未能大规模应用。本研究在草莓育苗期采用断氮处理具有成本低廉、操作简单、花芽分化效果显著等特点，适宜大规模推广使用。

目前国内外关于断氮处理对草莓花芽分化影响的基础研究较少。本研究也只是从生理水平上探讨了断氮处理能够促进草莓提早开花结果，下一步将着重从断氮处理时间的长短以及断氮处理促使花芽到达哪个时期开始定植等方面进行更为细致的分析，以期为实际生产找到一条最优的育苗定植程序。

4 结论

基于本研究结果，建议在红颜和章姬草莓育苗期间进行1/5、1/10 氮素处理（含氮量分别为15.4、7.7 mg/L），这样可以在不影响植株生长势及单果重和可溶性固形物含量的前提下，促进植株提早花芽分化和开花结果。