劉利 蓋瑞 孫鳳金 鄭孝勝 姜遠茂 魏紹沖
摘 要:運用同位素示蹤技術,以蘋果砧木八棱海棠幼苗為試驗材料,研究鉬對八棱海棠幼苗吸收和利用硝態(tài)氮的影響以及鉬對幼苗生長狀況的影響。結果表明:供鉬處理的八棱海棠幼苗的根系活力高于對照。培養(yǎng)4 d時,八棱海棠幼苗兩種處理的葉片NR活性上升至最高值,然后下降。培養(yǎng)8 d內(nèi)供鉬處理根系硝酸還原酶活性一直高于對照,且與對照差異顯著。供鉬處理提高了八棱海棠幼苗生物量和葉綠素含量。鉬明顯影響幼苗的15N利用率和分配率,供鉬處理15N利用率為14.97%,比對照提高63.06%;供鉬處理幼苗莖和葉片15N分配率為18.40% 和24.34%,分別為對照的1.32倍和1.16倍。
關鍵詞:鉬; 15N;吸收;利用
中圖分類號:S661.4 文獻標識碼:A DOI 編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2014.12.002
鉬是高等植物正常生命活動中不可或缺的微量元素之一,其生理功能與植物體內(nèi)的含鉬酶密切相關[1-3]。硝酸還原酶(Nitrate reductase,NR)是高等植物體內(nèi)重要的含鉬酶[3-5],鉬輔因子是高等植物體內(nèi)NR的重要組分,NR催化硝酸鹽同化反應的第一步,就是把硝酸鹽還原為亞硝酸鹽,其在植物的氮素代謝過程中發(fā)揮著重要作用[6-11]。氮素是果樹的必需礦質元素之一,是果樹生長的重要物質基礎。但近來蘋果生產(chǎn)中大量甚至過量施用氮肥的現(xiàn)象十分常見,這不僅使得樹體旺長、果實產(chǎn)量品質下降,而且造成果園發(fā)生土壤酸化,有效鉬含量降低[12],氮素的吸收利用率也會受到影響。
本試驗運用同位素示蹤技術,研究水培條件下鉬對八棱海棠幼苗硝態(tài)氮吸收、分配和利用特性以及生長特性的影響,為蘋果生產(chǎn)中鉬肥與氮肥的合理施用提供科學依據(jù)。
1 材料和方法
1.1 供試材料
供試材料為蘋果砧木八棱海棠幼苗。
Ca(15NO3)2上?;ぱ芯吭荷a(chǎn),豐度為10.20%。
1.2 試驗設計
試驗在山東農(nóng)業(yè)大學園藝試驗站進行。八棱海棠種子經(jīng)4 ℃層積處理發(fā)芽后播入營養(yǎng)缽中,長到5片真葉時選取生長一致的幼苗移至塑料容器中培養(yǎng)。幼苗定植于泡沫板上,每板9孔,每孔定植10株,培養(yǎng)時加入營養(yǎng)液3 L,營養(yǎng)液每日定時通氣。先用1/2 Hoagland營養(yǎng)液預培養(yǎng)5 d,再換以Hoagland營養(yǎng)液培養(yǎng),每周更換1次培養(yǎng)液,試驗中所有配制的營養(yǎng)液均用蒸餾水配制,微量元素貯備液中不含鉬。待幼苗長到10片左右真葉時,選取各方面基本一致的幼苗,進行饑餓處理7 d,以消耗植株中積累的硝態(tài)氮。然后用Ca(15NO3)2霍格蘭營養(yǎng)液培養(yǎng)20 d,設2個處理: CK(營養(yǎng)液無鉬)和供鉬處理N1(營養(yǎng)液0.5 μmol·L-1鉬酸),營養(yǎng)液以全硝態(tài)氮(5 mmol·L-1 Ca(15NO3)2)為唯一氮源,每個處理3次重復。轉入營養(yǎng)液培養(yǎng)后,每隔 4 d取樣測定幼苗的根系活力、葉綠素含量和根系及葉片NR活性等。并于12 d幼苗長到14~15片左右真葉時,取樣測定幼苗15N的吸收、分配及利用情況。
1.3 計算公式和數(shù)據(jù)分析方法
Ndff = (植物樣品中15N豐度%-15N自然豐度%) /(肥料中15N豐度%-15N自然豐度%)×100%
器官15N 吸收量(g) = Ndff×器官全氮量(g)
器官全氮量(g) =器官生物量(g)×氮含量(%)
氮肥利用率 =器官15N 吸收量/施肥量(g)×100%
氮肥分配率 =各器官從氮肥中吸收的氮量(g)/總吸收氮量(g)×100%
數(shù)據(jù)采用DPS7. 05軟件進行單因素方差分析,LSD 法進行差異顯著性檢驗,應用Microsoft Excel 2003繪制圖表。
2 結果與分析
2.1 鉬對八棱海棠根系活力的影響
八棱海棠N1處理根系活力大于對照,差異顯著,第8天達到260 μg·g-1·h-1,比對照提高26.5%(圖1)。由圖1可以看出,鉬提高了八棱海棠幼苗的根系活力。
2.2 鉬對八棱海棠根系NR活性的影響
經(jīng)硝酸鹽饑餓處理后的八棱海棠幼苗體內(nèi)的硝態(tài)氮含量較低,當轉移到全硝態(tài)氮營養(yǎng)液后大量地吸收硝態(tài)氮,從而誘導根系NR活性的提高。因此,NR活性4 d時快速上升,并于8 d時兩種處理均達到最大值(圖2)。
培養(yǎng)8 d內(nèi)的八棱海棠幼苗,供鉬處理活性一直高于對照。第8天達到最大值318.65 μg·g-1·h-1,比對照提高7.6%。培養(yǎng)至12 d時,對照的活性高于供鉬處理,16 d后兩種處理間差異不顯著。
2.3 鉬對八棱海棠葉片NR活性的影響
八棱海棠幼苗經(jīng)硝酸鹽饑餓處理后轉入到全硝態(tài)氮營養(yǎng)液進行培養(yǎng),4 d時各種處理葉片NR活性上升至最高值,然后下降,8 d后又出現(xiàn)上升下降的趨勢,但上升幅度明顯小于上一次(圖3)。
前4 d硝酸還原酶活性快速上升,供鉬N1處理高于對照,4 d時兩者差異顯著。之后兩個處理均下降到一定水平,8 d后小幅度上升,到16 d時出現(xiàn)另一個峰值,對照為115.58 μg·g-1·h-1,N1處理為101.11 μg·g-1·h-1,之后兩者葉片硝酸還原酶下降,20 d時兩個處理間差異不顯著。
2.4 鉬對八棱海棠葉片葉綠素含量的影響
培養(yǎng)期間,八棱海棠幼苗供鉬處理的葉綠素含量均高于對照(圖4)。4 d時,八棱海棠幼苗N1處理的葉綠素含量比對照提高24.08%,差異顯著。8 d時,N1處理的葉綠素含量為對照的1.13倍,達到顯著差異水平。12 d時,N1處理的葉綠素含量顯著高于對照。20 d時,N1處理的葉綠素含量比對照提高3.17%,但差異不顯著。
2.5 鉬對八棱海棠幼苗生物量、全氮量和15N吸收量的影響
由表1可知,八棱海棠幼苗供鉬N1處理的總干質量是對照的1.22倍,達到顯著差異水平。對照和N1處理全氮量差異不顯著, N1處理15N吸收量比對照提高46.62%,差異顯著。以上說明供鉬提高了八棱海棠幼苗的生物量和15N吸收量。
2.6 鉬對八棱海棠幼苗各器官Ndff和15N分配率的影響
表2表明,八棱海棠幼苗N1處理效果顯著,葉片、莖和根系的Ndff分別為對照的1.59倍、1.53倍和1.32倍。 N1處理莖和葉片15N分配率為18.40% 和24.34%,分別比CK提高31.52% 和15.74%。由此可見,供鉬可促進植株對肥料15N 的吸收征調能力,有利于根系吸收氮素往地上部運輸。
2.7 鉬對八棱海棠幼苗15N利用率的影響
八棱海棠N1處理15N利用率高達14.97%,而對照僅為9.18%,比對照提高63.06%。這表明鉬可以提高八棱海棠幼苗氮素的利用率。
3 結 論
供鉬處理可以明顯提高八棱海棠幼苗對硝態(tài)氮的吸收、分配及利用。供鉬處理的氮肥利用率為14.97%,比對照提高63.06%。供鉬處理各種器官Ndff值均顯著高于對照,葉片、莖和根系的Ndff分別比對照提高53.86%,52.51%,37.65%。供鉬處理葉片和莖的15N分配率分別為對照的1.32倍和1.16倍。供鉬處理也提高了八棱海棠幼苗生物量、葉綠素含量和根系活力。因此,合理施用鉬肥可以提高八棱海棠幼苗的生長狀況以及對硝態(tài)氮的吸收、分配和利用。
參考文獻:
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2.5 鉬對八棱海棠幼苗生物量、全氮量和15N吸收量的影響
由表1可知,八棱海棠幼苗供鉬N1處理的總干質量是對照的1.22倍,達到顯著差異水平。對照和N1處理全氮量差異不顯著, N1處理15N吸收量比對照提高46.62%,差異顯著。以上說明供鉬提高了八棱海棠幼苗的生物量和15N吸收量。
2.6 鉬對八棱海棠幼苗各器官Ndff和15N分配率的影響
表2表明,八棱海棠幼苗N1處理效果顯著,葉片、莖和根系的Ndff分別為對照的1.59倍、1.53倍和1.32倍。 N1處理莖和葉片15N分配率為18.40% 和24.34%,分別比CK提高31.52% 和15.74%。由此可見,供鉬可促進植株對肥料15N 的吸收征調能力,有利于根系吸收氮素往地上部運輸。
2.7 鉬對八棱海棠幼苗15N利用率的影響
八棱海棠N1處理15N利用率高達14.97%,而對照僅為9.18%,比對照提高63.06%。這表明鉬可以提高八棱海棠幼苗氮素的利用率。
3 結 論
供鉬處理可以明顯提高八棱海棠幼苗對硝態(tài)氮的吸收、分配及利用。供鉬處理的氮肥利用率為14.97%,比對照提高63.06%。供鉬處理各種器官Ndff值均顯著高于對照,葉片、莖和根系的Ndff分別比對照提高53.86%,52.51%,37.65%。供鉬處理葉片和莖的15N分配率分別為對照的1.32倍和1.16倍。供鉬處理也提高了八棱海棠幼苗生物量、葉綠素含量和根系活力。因此,合理施用鉬肥可以提高八棱海棠幼苗的生長狀況以及對硝態(tài)氮的吸收、分配和利用。
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2.6 鉬對八棱海棠幼苗各器官Ndff和15N分配率的影響
表2表明,八棱海棠幼苗N1處理效果顯著,葉片、莖和根系的Ndff分別為對照的1.59倍、1.53倍和1.32倍。 N1處理莖和葉片15N分配率為18.40% 和24.34%,分別比CK提高31.52% 和15.74%。由此可見,供鉬可促進植株對肥料15N 的吸收征調能力,有利于根系吸收氮素往地上部運輸。
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