巖溶地區(qū)玉米光合作用與鋅含量和碳酸酐酶關(guān)系研究.pdf

1、玉米是禾本科、玉蜀黍?qū)? 年生草本植物，玉米是世界上最重要的栽培作物之一，其總產(chǎn)僅次于小麥位居第二。作為主要的糧食作物、飼料作物和工業(yè)加工原料作物，玉米在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，具有重要的地位和不可替代的作用。廣西玉米常年種植面積40萬hm2,僅次于甘蔗，是廣西第二大糧食作物,對解決廣西大石山區(qū)人口口糧具有舉足輕重的作用。盡快提高玉米的品質(zhì)和單位面積產(chǎn)量，是解決山區(qū)貧困和溫飽問題的當(dāng)務(wù)之急。光合作用效率是用于揭示光合結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)規(guī)律的探針，光合

2、作用效率又是植物生產(chǎn)力和作物產(chǎn)量高低的根本決定因素。改善光合作用效率是新的“綠色革命”的核心問題，將為人類面臨的糧食、資源和環(huán)境等問題作出貢獻(xiàn)。碳酸酐酶是一種含Zn 的金屬酶，廣泛存在于植物、動物和微生物體內(nèi)，催化CO2 和HCO3-之間的相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)。CA對碳酸鹽巖溶解﹑元素遷移﹑植被的生長有很大的影響，因此對巖溶生態(tài)系統(tǒng)有重要的作用。近年來，劉再華等發(fā)現(xiàn)在巖溶動力系統(tǒng)中加入CA，則對石灰?guī)r的溶解速率在高CO2分壓時可提高達(dá)10倍，而

3、對于白云巖，其溶解速率的增加主要在低CO2分壓時，可達(dá)3倍左右。CA也是一個重要的光合作用酶,它通過催化CO2和HCO3-之間的相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)來降低CO2在葉肉細(xì)胞中的擴(kuò)散阻力,為羧化反應(yīng)提供底物并且參與光合作用的調(diào)節(jié)。這些都說明了CA 在我國西南巖溶地區(qū)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中的重要性。 本研究旨在探索巖溶土壤玉米的鋅和碳酸酐酶在玉米生長過程中的作用。通過玉米鋅含量和碳酸酐酶活性變化，進(jìn)而揭示其對玉米葉片的光合效率以及玉米產(chǎn)量和地上部分生

4、物量的影響。其中光合特性的測定主要采用美國產(chǎn)便攜光合系統(tǒng)測試儀Li-6400 進(jìn)行測定，光量子通量密度、大氣CO2濃度和葉片的凈光合速率也可同時獲得。研究結(jié)果表明： 1.光合速率的日變化不僅與氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率有關(guān)，還明顯受到光合有效輻射的影響。光合速率在晴天從早上七點(diǎn)開始隨著氣溫的升高而升高，上午11：00 左右和下午14：00左右各出現(xiàn)1 個峰值，在2 個峰值之間有一個低值，這就是所謂的“午休現(xiàn)象”，這與文獻(xiàn)的報道是一致的。

5、在施加農(nóng)家肥和鋅肥的耕地中玉米的氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率都有所提高，從而提高了玉米光合性能，促進(jìn)了生長。 2.在玉米苗期玉米鋅含量最小在15mg/kg～45mg/kg之間，在玉米的生長旺盛期鋅含量均在40mg/kg～50mg/kg 之間，均表現(xiàn)為施加鋅肥處理的最高，農(nóng)家肥次之。而玉米生長末期鋅含量除了巖溶區(qū)石山耕地施加化肥的是17.6mg/kg外，其他均在10mg/kg 以下，而植物健康葉子的鋅含量在15mg/kg～100mg/kg之

6、間，在末期出現(xiàn)缺鋅現(xiàn)象。玉米苗期CA活性在0.3～2U之間,生長旺盛期CA 活性在2～7U之間,其中施加鋅肥處理的或農(nóng)家肥較高,末期CA活性比較低，在0.2U左右.明顯可以看出植物碳酸酐酶活性與鋅含量成正相關(guān)。 3. 在玉米生長過程中凈光合速率在生長旺盛期最大,生長初期次之,生長末期最小。生長旺盛期, 碳酸酐酶的活性最高，凈光合速率也最高，在22.11～31.06μmolCO2m-2s-1之間；生長初期, 碳酸酐酶的活性較高，凈

7、光合速率也較高，在16.79～19.98μmolCO2m-2s-1之間；生長末期, 葉片衰老，碳酸酐酶的活性最低，凈光合速率也最低，在10.69～13.21μmolCO2m-2s-1之間。在生長初期和盛期,經(jīng)鋅肥和農(nóng)家肥處理的碳酸酐酶活性最高,凈光合速率也最高。生長末期,各處理的酶活和光合速率之間沒有明顯的關(guān)系。 4.在各樣地中，巖溶石山耕地施加鋅肥的玉米產(chǎn)量和地上部分產(chǎn)量分別增加了11.5％和15.0％，施加農(nóng)家肥的玉米產(chǎn)量和