低溫脅迫下棉花幼苗對不同氮形態(tài)及銨硝配比響應的生理機制.pdf

1、棉花(Gossypium hirsutum)是我國乃至全世界最重要的經(jīng)濟作物，棉花生產(chǎn)在我國國民經(jīng)濟中占據(jù)非常重要的地位。氮素是影響作物生長發(fā)育與產(chǎn)量形成中最重要的必需元素。作物可吸收的氮素形態(tài)主要為NH4+-N和NO3--N，但由于作物本身遺傳特性和營養(yǎng)特點及環(huán)境條件的差異，不同基因型作物對兩種氮素形態(tài)的吸收利用和適宜性也有不同。由于新疆春季常有明顯的“倒春寒”現(xiàn)象，導致棉花前期生長發(fā)育受阻，嚴重影響最終產(chǎn)量及品質(zhì)。然而，低溫脅迫下棉

2、花對不同銨硝營養(yǎng)及配比生理響應機制的研究較少。
　　為了探明低溫脅迫下不同銨硝營養(yǎng)及配比對棉花幼苗生理效應的影響，確定低溫條件下棉花生產(chǎn)的最佳銨硝營養(yǎng)配比，本論文以棉花品種新陸早13號為試驗材料，在人工氣候室內(nèi)采用營養(yǎng)液水培控制銨硝營養(yǎng)配比的方式，對比研究了常溫和低溫條件下，營養(yǎng)液 NH4+-N/NO3--N比例分別為0/100、25/75、50/50、75/25和100/0對棉花幼苗根冠比、地上部和根系生物量以及營養(yǎng)液 NH4+

3、和NO3-濃度的影響，探討了不同銨硝營養(yǎng)及配比對棉花苗期根冠比影響的規(guī)律及適當增銨對棉花生長影響的機理；研究了銨硝營養(yǎng)對棉花幼苗吸收和累積氮磷鉀等礦質(zhì)養(yǎng)分含量的影響規(guī)律與機理，結合對氮素代謝關鍵酶活性及氮磷鉀養(yǎng)分生態(tài)化學計量特征的影響效應，討論了銨硝營養(yǎng)對棉花吸收和同化氮磷鉀營養(yǎng)的生理機制；通過銨硝營養(yǎng)對棉苗葉綠素含量、氣孔導度、蒸騰速率、凈光合速率、胞間二氧化碳濃度等光合參數(shù)、初始熒光、最大熒光、PSⅡ最大光化學效率、光合電子傳遞速率

4、、實際光化學量子產(chǎn)額、光化學猝滅系數(shù)和非光化學猝滅系數(shù)等葉綠素熒光參數(shù)影響的分析，探討了銨硝營養(yǎng)影響棉花光合作用的機理；研究了銨硝營養(yǎng)對棉花細胞膜系統(tǒng)（電解質(zhì)滲出率和MDA含量）、根系活力和根系損傷程度、滲透調(diào)節(jié)系統(tǒng)（可溶性蛋白質(zhì)和游離脯氨酸含量）、抗氧化酶保護系統(tǒng)（SOD、POD、CAT、GR、APX活性）的變化規(guī)律，討論了低溫脅迫下棉花幼苗對銨硝營養(yǎng)響應的生理機制。另外，還設計了等氮條件下不同銨硝營養(yǎng)氮肥的棉花根箱土培試驗，研究了不

5、同氮素形態(tài)肥料及硝化抑制劑（DCD）對于棉花幼苗生長、氮磷鉀吸收、根際pH、速效磷、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮及微量元素含量的影響規(guī)律和機理。本研究取得了如下結果：
　　1.低溫脅迫下不同銨硝營養(yǎng)對棉花幼苗生長影響顯著。低溫脅迫處理后，棉花幼苗地上部鮮重、地上部干重、根系干重及總干物質(zhì)減小，根冠比增大。無論在常溫還是低溫下，在總氮水平為5mmol·L-1的營養(yǎng)液栽培條件下，隨著銨硝比的上升，棉花幼苗地上部鮮重、地上部干重、根系干重、總干物質(zhì)量

6、及根冠比均呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢，在NH4+-N/NO3--N比為50/50的處理達最大值。地上部干重和總干物質(zhì)量在不同處理間差異顯著。營養(yǎng)液中硝態(tài)氮含量隨銨硝比上升而下降，銨態(tài)氮含量則相反。根箱土培試驗中，與CK相比，不同銨硝營養(yǎng)氮肥均有利于棉花幼苗生物量的積累、根冠比的提高，其中， NH4NO3+DCD處理生物量最大。加入硝化抑制劑處理的生物量和根冠比均比單獨施用對應氮肥處理高。不同氮素形態(tài)肥料的生物量大小順序為：NH4NO3＞

7、尿素＞Ca(NO3)2＞(NH4)2SO4，根冠比大小順序為：NH4NO3＞Ca(NO3)2＞(NH4)2SO4＞尿素，說明銨硝混合營養(yǎng)肥料能更好地提高棉苗生物量和根冠比。
　　2.低溫脅迫下不同銨硝配比的氮素營養(yǎng)對棉花氮磷鉀養(yǎng)分吸收、植株內(nèi)硝態(tài)氮含量及氮代謝關鍵酶活性影響顯著。低溫處理使棉花幼苗氮磷鉀含量、氮磷鉀吸收量、硝態(tài)氮含量、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶活性均降低；硝酸還原酶活性、N/P、N/K等化學計量特征增大。無論常溫還

8、是低溫脅迫條件下，隨著營養(yǎng)液中銨硝比的升高，棉花幼苗氮、磷含量、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶活性均逐漸增大；氮、磷、鉀吸收量先升高后降低；植株各器官硝態(tài)氮含量、含鉀量及硝酸還原酶活性降低。
　　3.低溫脅迫下增銨營養(yǎng)有利于提高棉花光合特性。低溫處理后，棉花幼苗葉片中葉綠素a、b及總?cè)~綠素含量，Pn、Gs和Tr等光合參數(shù)，F(xiàn)o、Fm、Fv/Fm、ETR、Yield、qP、qN等葉綠素熒光參數(shù)均減小。相同溫度處理，隨著營養(yǎng)液中NH4+濃

9、度的增大，葉綠素含量和葉綠素熒光參數(shù)均先增大后減小。常溫條件下，Pn、Gs和 Tr逐漸增大；低溫條件下則先增大后減小，NH4+-N/NO3--N比為50/50時達最大值。相關分析的結果表明，棉花苗期葉綠素含量與Pn呈極顯著正相關（R2=0.5529，p＜0.01）；葉綠素含量與PSⅡ的Fv/Fm存在極顯著直線相關關系，與 ETR、Yield、qP存在顯著直線相關關系；Pn與生物量呈極顯著正相關（R2=0.8073，p＜0.01）。

10、>　　4.低溫脅迫條件下，棉花幼苗電解質(zhì)滲出率、MDA及Pro含量均顯著增加；根系活力、SOD、CAT、GR及APX活性均逐漸減小，棉花葉片POD活性下降，根系中卻上升。無論常溫還是低溫脅迫下，棉苗電解質(zhì)滲出率、MDA含量和POD活性均隨著營養(yǎng)液中銨硝比的增加呈現(xiàn)出先降低后升高的變化趨勢；根系活力、SP及Pro含量先增加后減少；SOD、CAT、GR、APX活性持續(xù)增強。
　　5.不同銨硝營養(yǎng)氮肥影響著棉花根際pH、速效磷、硝態(tài)氮、

11、銨態(tài)氮及微量元素含量的變化規(guī)律。2室根箱土壤培養(yǎng)試驗中，與CK相比，施用氮肥提高了棉花根際速效磷、硝態(tài)氮及微量元素鐵、錳含量，降低了pH值。不同銨硝營養(yǎng)氮肥處理間比較，棉花根際pH值(NH4)2SO4（純銨氮肥）處理最小，NH4NO3（銨硝混合氮肥）處理次之，Ca(NO3)2（純硝氮肥）處理最大，即隨著氮肥中銨態(tài)氮比例增大，棉花根際 pH降低；棉花根際速效磷和硝態(tài)氮含量與pH變化一致；銨態(tài)氮含量NH4NO3處理最高，(NH4)2SO4次

12、之，Ca(NO3)2最小，說明銨硝混合營養(yǎng)氮肥有利于根際銨態(tài)氮的積累；鐵、錳、鋅含量隨著銨態(tài)氮比例增大而增大，增銨營養(yǎng)促進了微量元素在根際周圍的富集。
　　綜合全文研究內(nèi)容表明：隨著營養(yǎng)液中銨態(tài)氮比例的增加，棉花幼苗生物量、氮、磷、鉀吸收量、葉綠素含量趨于增加，凈光合速率也隨之增加。綜合考慮氮素形態(tài)對棉花幼苗生物量、光合參數(shù)、抗氧化酶活性等指標的影響效應，銨硝混合營養(yǎng)（尤其是NH4+-N/NO3--N比為50/50）處理增強棉花幼