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        不同氮素水平對(duì)桔梗葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?/h1>
        2014-09-16 03:22:19廖興國(guó)郭圣茂劉亮英陳蘭蘭賴曉蓮
        福建林業(yè)科技 2014年3期
        關(guān)鍵詞:江西農(nóng)業(yè)大學(xué)光化學(xué)桔梗

        廖興國(guó),郭圣茂,劉亮英,陳蘭蘭,賴曉蓮

        (江西農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與藝術(shù)學(xué)院,江西 南昌 330045)

        不同氮素水平對(duì)桔梗葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?/p>

        廖興國(guó),郭圣茂,劉亮英,陳蘭蘭,賴曉蓮

        (江西農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與藝術(shù)學(xué)院,江西 南昌 330045)

        通過(guò)盆栽試驗(yàn),采用便攜式調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨xPAM-2500測(cè)定不同氮素水平下桔梗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)。測(cè)定結(jié)果表明:每次施N量為0.075 g·kg-1、每個(gè)月施用1次、連續(xù)施用4次,桔梗葉片的初始熒光(Fo)、非光化學(xué)猝滅系數(shù)(qN)達(dá)到最小值,PSⅡ最大量子產(chǎn)量(Fv/Fo)、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率Y(Ⅱ)、光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)均達(dá)最大值,最適宜桔梗的生長(zhǎng),施氮量過(guò)高或過(guò)低均會(huì)抑制桔梗的生長(zhǎng)。

        桔梗;氮素;葉綠素?zé)晒?/p>

        氮是植物所需要的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一,對(duì)作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)具有重要的意義,其直接或間接地影響著作物的光合作用[1]。植物葉綠素?zé)晒庑盘?hào)能夠快速、靈敏地反映植物生理狀態(tài)及其與環(huán)境之間的關(guān)系,是一種理想的光系統(tǒng)探針,可直接或間接地了解光合作用過(guò)程[2]。葉綠素?zé)晒馀c光合作用中的各個(gè)反應(yīng)過(guò)程緊密相關(guān),任何逆境對(duì)光合作用各過(guò)程產(chǎn)生的影響都可通過(guò)體內(nèi)葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)變化反映出來(lái)[3]。

        桔梗(Platycodongrandiflorum(Jacq.) A.DC.)又名鈴鐺花、僧帽花、和尚帽子、燈籠棵、明葉菜、白藥、土人參等,為桔??平酃俣嗄晟荼局参铩J且环N傳統(tǒng)中藥。原產(chǎn)于中國(guó)、日本、朝鮮,現(xiàn)全國(guó)各地均有栽培。具有宣肺、去痰、散寒、鎮(zhèn)咳、消腫、排膿等功效[4]。目前,關(guān)于桔梗的研究主要集中在化學(xué)成分[5]、藥理藥效[6]、種質(zhì)資源[7]、炮制[8]、栽培技術(shù)[9]、種子活力[10]、有效成分提取[11]、脅迫[12]等方面。有關(guān)不同氮素水平對(duì)桔梗葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊懮形匆?jiàn)諸報(bào)道。本文研究不同氮素水平對(duì)桔梗葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?,為桔梗在生產(chǎn)實(shí)踐中合理氮肥施用,改善光合性能,提高產(chǎn)量與品質(zhì)提供參考。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)地概況

        試驗(yàn)地設(shè)在江西農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥園內(nèi),該區(qū)地處季風(fēng)氣候區(qū),歷年平均氣溫在17.1~17.8 ℃之間;年均降水量1567.7~1654.7 mm,降水分布不均勻,汛期4—6月雨量約占全年降水量的50%;光照充足,年平均日照時(shí)間1772~1845 h。

        1.2 試驗(yàn)材料

        試驗(yàn)材料為桔梗實(shí)生苗。于2013年4月中旬選擇長(zhǎng)勢(shì)良好,大小均勻一致的幼苗(平均苗高6 cm)用于盆栽試驗(yàn)。供試肥料為尿素(含N 46%)。盆栽土壤為江西農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥園園土與沙4∶1混合,土壤有機(jī)質(zhì)含量為12.80 g·kg-1,全氮為0.71 g·kg-1,全磷為0.24 g·kg-1,全鉀為16.50 g·kg-1,堿解氮為74.30 mg·kg-1,有效磷為56.50 mg·kg-1,速效鉀為80.80 mg·kg-1,pH為6.25。

        1.3 試驗(yàn)方法

        采用規(guī)格為23 cm(直徑)×18 cm(高)的塑料花盆種植,每盆裝土2 kg,底部墊一托盤,防止肥料隨水淋溶流失。進(jìn)行N0、N1、N2、N3、N45種施氮肥(尿素)處理,每一處理5盆,重復(fù)3次,見(jiàn)表1。施肥采用穴施法,分別于5、6、7、8月上旬每月施肥1次,于自然條件下常規(guī)管理。

        表1 各施肥水平的N素施用量 g·kg-1

        施肥處理結(jié)束后,桔梗生長(zhǎng)進(jìn)入穩(wěn)定期的9月上旬的晴天,每一處理隨機(jī)選取3株為研究對(duì)象,于9∶00—12∶00采用德國(guó)WALZ公司生產(chǎn)的便攜式調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨xPAM-2500,選擇每株桔梗中上部向陽(yáng)的3片葉子進(jìn)行葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定,葉片測(cè)定前先暗適應(yīng)20 min,測(cè)定初始熒光(Fo)、最大熒光(Fm)、PSⅡ最大量子產(chǎn)量(Fv/Fo)、PSⅡ光化學(xué)效率(Fv/Fm)。然后用活化光對(duì)黑暗處理的葉片進(jìn)行光處理,測(cè)定光下最小熒光產(chǎn)量(Fo’)、光下最大熒光產(chǎn)量(Fm’)、穩(wěn)態(tài)熒光產(chǎn)量(Fs)、光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)、非光化學(xué)猝滅系數(shù)(qN)和PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率Y(Ⅱ)等參數(shù),數(shù)據(jù)結(jié)果取平均值。

        1.4 數(shù)據(jù)分析

        采用Microsoft Excel 2003和SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行處理分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同氮素水平對(duì)桔梗葉片初始熒光Fo的影響

        初始熒光Fo,代表PSⅡ反應(yīng)中心全部開(kāi)放時(shí)的熒光,是不參與PSⅡ光化學(xué)反應(yīng)的光能輻射部分[13]??梢愿鶕?jù)Fo的變化來(lái)推測(cè)反應(yīng)中心的狀況和可能的光保護(hù)機(jī)制。從表2可知,從N0到N3,隨著施N量增加,桔梗葉片的初始熒光逐漸下降;到N3處理時(shí),F(xiàn)o達(dá)到最小值;到N4處理時(shí),F(xiàn)o又增大。方差分析結(jié)果表明,各處理與對(duì)照間存在顯著差異(P<0.05),進(jìn)一步多重比較結(jié)果表明,各處理間均存在顯著差異。

        表2 不同氮素水平對(duì)桔梗葉片F(xiàn)o、Fm、Fv/Fm及Fv/Fo的影響

        *:表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤,同列不同小寫字母為差異顯著(P<0.05)。下同。

        2.2 不同氮素水平對(duì)桔梗葉片最大熒光Fm的影響

        圖1 不同氮素水平對(duì)桔梗葉片qP的影響

        圖2 不同氮素水平對(duì)桔梗葉片qN的影響

        最大熒光Fm,代表PSⅡ反應(yīng)中心處于完全關(guān)閉時(shí)的熒光產(chǎn)量,可反映通過(guò) PSⅡ的電子傳遞情況。從表2可以看出,同初始熒光Fo一樣,從N0到N3,隨著施N量增加,桔梗葉片的最大熒光產(chǎn)量逐漸下降;到N3處理時(shí),F(xiàn)m達(dá)到最小值;到N4處理時(shí),F(xiàn)m又增大。方差分析結(jié)果表明各處理與對(duì)照間存在顯著差異(P<0.05),進(jìn)一步多重比較結(jié)果表明,各處理間均存在顯著差異。

        圖3 不同氮素水平對(duì)桔梗葉片Y(Ⅱ)的影響

        2.3 不同氮素水平對(duì)桔梗葉片PSⅡ光化學(xué)效率(Fv/Fm)的影響

        由表2可以看出,不同氮素水平下桔梗葉片F(xiàn)v/Fm變化趨勢(shì)不明顯、變化幅度不大,方差分析結(jié)果表明各處理與對(duì)照間差異不顯著。

        2.4 不同氮素水平對(duì)桔梗葉片PSⅡ最大量子產(chǎn)量(Fv/Fo)的影響

        PSⅡ最大量子產(chǎn)量(Fv/Fo)代表PSⅡ的潛在活性。由表2可知,桔梗葉片F(xiàn)v/Fo的變化趨勢(shì)與Fo相反,隨著施氮量增加,F(xiàn)v/Fo呈先上升后下降的趨勢(shì)。N3處理時(shí)達(dá)到最大值3.245,分別是N0(不施氮處理)、N4處理的2.17、1.05倍,且差異顯著,說(shuō)明當(dāng)施氮量適中時(shí),植株具有較高的PSⅡ潛在活性,而缺氮和高氮量會(huì)抑制植株的光合激發(fā)能轉(zhuǎn)化效率。

        2.5 不同氮素水平對(duì)桔梗葉片qP和qN的影響

        光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)是反映PSⅡ天線色素吸收的光能用于光化學(xué)反應(yīng)的份額[14]。非光化學(xué)猝滅系數(shù)(qN)反映PSⅡ天線色素吸收的光能不能用于光化學(xué)電子傳遞,而以熱的形式耗散掉的部分。從圖1、圖2可以看出,不施氮處理(N0)的qP值最低、qN值最大,表明缺氮會(huì)抑制葉片 PSⅡ光合電子傳遞活性;而隨施氮量的增加,抑制程度會(huì)降低。這與川貝母[15]主要通過(guò)提高非光化學(xué)猝滅,耗散過(guò)多吸收的熱能防止光合機(jī)構(gòu)的破壞相反。當(dāng)施氮量過(guò)高時(shí),qN、qP變化規(guī)律與不施氮處理較一致,說(shuō)明施氮量適中有提高qP而降低qN的作用,使葉片減少非輻射能量的耗散,從而有利于葉片把所捕獲的光能更加充分地用以光合作用[16]。

        2.6 不同氮素水平對(duì)桔梗葉片PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率Y(Ⅱ)的影響

        Y(Ⅱ)是反映 PSⅡ反應(yīng)中心在有一部分關(guān)閉情況下的實(shí)際原初光能捕獲效率,葉片不經(jīng)過(guò)暗適應(yīng)在光下直接測(cè)得,可作為植物光合電子傳遞速率快慢的相對(duì)指標(biāo)[17]。從圖3可以看出,桔梗葉片PSⅡ值隨施氮量的增加呈先上升后下降的變化趨勢(shì)。N3處理時(shí),Y(Ⅱ)達(dá)到最大值0.714,表明適宜的氮素可以顯著提高植株葉片的量子產(chǎn)量,為光合碳同化提供充足的還原力,有利于提高葉片的光合性能。

        3 結(jié)論與討論

        本次試驗(yàn)結(jié)果表明,N3處理,即每次施N量為0.075 g·kg-1、每個(gè)月施用1次、連續(xù)施用4次,能夠提高桔梗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)中的PSⅡ最大量子產(chǎn)量(Fv/Fo)、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率Y(Ⅱ)和光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP),降低非光化學(xué)猝滅系數(shù)(qN),在所有處理中最利于桔梗的生長(zhǎng)。此外,也表明在缺氮或施氮過(guò)量的情況下均會(huì)對(duì)桔梗植株的葉綠素?zé)晒馓匦栽斐捎绊懀焕诮酃5纳L(zhǎng)。

        張艷麗等[18]對(duì)不同密度下牛膝葉綠素?zé)晒馓匦员容^進(jìn)行了研究,繳麗莉等[19]研究了遮光對(duì)青榨槭光合速率及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響,楊志玲等[20]研究了林藥間作系統(tǒng)石蒜葉綠素及其熒光參數(shù)日變化特征。本研究只是對(duì)不同氮素水平下桔梗葉綠素?zé)晒馓匦赃M(jìn)行了研究,對(duì)于不同密度、不同光照下桔梗熒光特性,光合特性日變化等方面有待進(jìn)一步研究,從而為桔梗栽培實(shí)踐提供參考。

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        Effect of Nitrogen on ChlorophyⅡ Fluorescence Parametes ofPlatycodongrandiflorum(Jacq.) A.DC.

        LIAO Xing-guo,GUO Sheng-mao,LIU Liang-ying,CHEN Lan-lan,LAI Xiao-lian

        (CollegeofLandscapeArchitectureandArtJiangxiAgriculturalUniversity,Nanchang330045,Jiangxi,China)

        The Chlorophy Ⅱ fluorescenee parametes ofPlatycodongrandiflorum(Jacq.) A.DC.after the application of different concentrations of nitrogen were determined with the PAM-2500 under a pot experiment.The results showed that the amount of applied N 0.075 g·kg-1each time,administered once a month,administered four times in a row is the best forPlatycodongrandiflorum(Jacq.) A.DC.growth,whichFo andqNreduced to the minimum,F(xiàn)v/Fo,Y(Ⅱ)andqPincreased to the maximum.More or less N could inhibit the seedling growth.

        Platycodongrandiflorum(Jacq.) A.DC.;nitrogen;chlorophy Ⅱ fluorescenee

        10.13428/j.cnki.fjlk.2014.03.013

        2013-10-16;

        2013-11-26

        江西省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(20111BBG70030-5)資助

        廖興國(guó)(1987—),男,江西鉛山人,江西農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與藝術(shù)學(xué)院碩士研究生,從事森林培育方面的研究。E-mail:784938935@qq.com。

        郭圣茂(1970—),男,江西寧都人,江西農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與藝術(shù)學(xué)院副教授,博士,從事森林培育教學(xué)和科研工作。E-mail: shmguo@163.com。

        S567.23+9

        A

        1002-7351(2014)03-0057-04

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