不同生菜品種對不同銨硝比反應(yīng)差異及其機(jī)理的研究.pdf

1、過去的研究表明，將營養(yǎng)液中部分硝態(tài)氮用銨態(tài)氮來取代不僅能顯著提高旱地作物的生物量，而且也能顯著降低旱地作物體內(nèi)的硝酸鹽含量，這對提高因硝酸鹽含量過高而對市民健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅的葉菜類蔬菜的品質(zhì)來說具有很重要的作用。因此，在生產(chǎn)上可以通過在蔬菜地上施用銨態(tài)氮肥和硝化抑制劑來實(shí)現(xiàn)降低蔬菜中硝酸鹽含量的目標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)農(nóng)民增收，農(nóng)業(yè)增效。同時(shí)還可以降低因?yàn)榇罅渴┯孟鯌B(tài)氮肥而引發(fā)的硝態(tài)氮流失所帶來的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。然而，有關(guān)不同生菜品種對不同銨硝比反應(yīng)差

2、異及其機(jī)理的影響仍然知之不多。本論文以生菜為研究對象，采用水培條件，從植物營養(yǎng)和植物生理的角度來探討不同生菜品種對不同銨硝比反應(yīng)差異及其機(jī)理的影響規(guī)律，并篩選出對不同銨硝配比敏感及鈍感的生菜品種，然后利用所篩選出的典型品種生菜研究不同形態(tài)氮素營養(yǎng)對生菜的光合特性、根系生長發(fā)育特性、NO<,3><'->的吸收動(dòng)力學(xué)特性、內(nèi)源激素及液泡中NO<,3><'->調(diào)動(dòng)特性的影響。研究結(jié)果表明： 1.不同銨硝配比對不同品種生菜的生物量(地上

3、部、地下部)有顯著的影響,供試5個(gè)品種(奶油生菜、申選1號、軟尾生菜、耐抽苔生菜和耐熱耐抽苔)的生物量(地上部、地下部)均隨著營養(yǎng)液中NH4+．N比例的增加而增加，并在營養(yǎng)液中銨硝配比為25：75時(shí)達(dá)最高。然后，隨著NH<,4><'+>-N比例的進(jìn)一步增加，5個(gè)生菜的生物量(地上部、地下部)反而迅速下降，當(dāng)營養(yǎng)液中銨硝配比為50：50時(shí)，其生物量反而低于全硝處理。說明通過改變營養(yǎng)液中銨硝配比可以改變生菜的生長發(fā)育，但營養(yǎng)液中過高或過低的

4、NH<,4><'+>-N比例均要影響生菜的生物量，只有適宜的銨硝配比對生菜生長發(fā)育才具有較好地促進(jìn)作用。本研究認(rèn)為適合生菜生長的最佳銨硝配比為25：75。不同銨硝配比對生菜根系的根冠比有影響，隨著營養(yǎng)液中NH<,4><'+>-N比例的增加，生菜的根冠比先上升，然后下降。 2.不同銨硝配比對生菜地上部硝酸鹽含量有顯著影響，5個(gè)品種生菜地上部的硝酸鹽含量均是隨著營養(yǎng)液中NH<,4><'+>-N比例的上升而下降。 3.不同品種

5、生菜對不同銨硝配比的反應(yīng)不一樣。從不同銨硝配比與生菜生物量(地上部、地下部)及生菜地上部硝酸鹽含量的響應(yīng)情況來看，在供試的5個(gè)生菜品種中，中選1號(Sx1)和耐熱耐抽苔(Nrnct)屬于典型生菜品種，其中申選1號對不同銨硝配比最為敏感，是敏感型生菜品種，而耐熱耐抽苔對不同銨硝配比敏感程度最低，是鈍感型生菜品種。 4.不同銨硝配比對2個(gè)典型品種生菜的光合特性有顯著的影響。隨著營養(yǎng)液中NH<,4><'+>-N比例的增加，生菜葉片葉綠

6、素含量、凈光合速率及氣孔導(dǎo)度均隨著增加，并在營養(yǎng)液中NH<,4><'+>-N比例為25％時(shí)達(dá)最高。然后，隨著NH<,4><'+>-N比例的進(jìn)一步增加到50％，上述特性反而迅速下降。葉片的胞間二氧化碳濃度隨著營養(yǎng)液中NH<,4><'+>-N比例的增加而下降，并在營養(yǎng)液中NH<,4><'+>-N比例為25％時(shí)達(dá)最低。然后，隨著NH<,4><'+>-N比例的進(jìn)一步增加到50％，葉片的胞間二氧化碳濃度反而有所增加。通過對影響生菜光合作用的影響因

7、子進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)葉肉導(dǎo)度是影響不同形態(tài)氮素營養(yǎng)對生菜光合作用的主要限制因子。 5.從不同銨硝配比對不同品種生菜光合特性影響的角度來看，與熱耐抽苔生菜相比，申選1號對環(huán)境中不同銨硝配比的變化更為敏感，熱耐抽苔對環(huán)境中不同形態(tài)氮素營養(yǎng)及不同銨硝配比的變化鈍感。 6.不同銨硝配比對生菜的根系特征參數(shù)有顯著的影響。隨著營養(yǎng)液中NH<,4><'+>-N比例從0％增加到10％及25％，生菜根系表面積、體積、總根長及側(cè)根數(shù)量均隨之增加，

8、并在營養(yǎng)液中NH<,4><'+>-N比例為25％時(shí)達(dá)最高，且在0％處理與25％處理的差異均達(dá)到顯著或極顯著水平。隨著營養(yǎng)液中NH<,4><'+>-N比例的進(jìn)一步增加到50％，根系表面積、體積、總根長及側(cè)根數(shù)量參數(shù)反而迅速下降。同時(shí)試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，不同形態(tài)氮素營養(yǎng)對不同直徑根系長度的影響主要是表現(xiàn)在對直徑為0-0.15mm根系上。 7.從不同銨硝配比對不同品種生菜根系特征參數(shù)影響的角度來看，與熱耐抽苔生菜相比，申選1號對環(huán)境中不同形態(tài)

9、氮素營養(yǎng)的變化更為敏感。 8.不同銨硝配比對生菜根系和葉片中的內(nèi)源激素含量有顯著的影響。隨著營養(yǎng)液中NH<,4><'+>-N比例的增加，生菜根系和葉片的LAA含量及iPAs含量均隨著增加，并在營養(yǎng)液中NH<,4><'+>-N比例為25％時(shí)達(dá)最高。然后，隨著NH<,4><'+>-N比例的進(jìn)一步增加到50％，生菜根系和葉片的IAA含量及iPAs含量反而下降。生菜根系和葉片的ABA含量隨著營養(yǎng)液中NH<,4><'+>-N比例的增加而下

10、降，并在營養(yǎng)液中NH<,4><'+>-N比例為25％時(shí)達(dá)最低。然后，隨著NH<,4><'+>-N比例的進(jìn)一步增加到50％，生菜根系和葉片的ABA含量反而增加。隨著試驗(yàn)進(jìn)程從4葉期推進(jìn)到6葉期、8葉期，供試生菜根系和葉片中的內(nèi)源激素水平隨之下降。 9.從不同銨硝配比對不同品種生菜內(nèi)源激素水平影響的角度來看，申選1號根系和葉片中的IAA和iPAs含量均高于耐熱耐抽苔，且2個(gè)品種的差異均達(dá)到顯著水平，中選1號根系和葉片中的ABA含量均

11、低于耐熱耐抽苔，分別為耐熱耐抽苔根系和葉片中的ABA含量的93.0％和96.9％，2個(gè)品種的差異均沒有達(dá)到顯著水平。 10.通過對申選1號和耐熱耐抽苔吸收NO<,3><'->的動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在全NO<,3><'->-N營養(yǎng)液中，隨著營養(yǎng)液中NO<,3><'->濃度的增加，2個(gè)品種生菜吸收NO<,3><'->的速率也隨著增加，但增加的幅度隨著營養(yǎng)液中NO<,3><'->濃度的增加而減少。環(huán)境中NH<,4><'+>-N的存在對生菜

12、吸收NO<,3><'->的速率有明顯影響。將全NO<,3><'->-N營養(yǎng)液中的10％NO<,3><'->-N用NH<,4><'+>-N取代和在全NO<,3><'->-N營養(yǎng)液中直接添加10％NH<,4><'+>-N后，生菜吸收NO<,3><'->的速率與在全NO<,3><'->-N營養(yǎng)液中相比有明顯下降。與全NO<,3><'->-N營養(yǎng)液中生菜吸收NO<,3><'->的動(dòng)力學(xué)參數(shù)比較后發(fā)現(xiàn)，環(huán)境中NH<,4><'+>-N的存在影響生菜

13、吸收NO<,3><'->-N的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。將全NO<,3><'->-N營養(yǎng)液中的10％NO<,3><'->-N用NH<,4><'+>-N取代和在全NO<,3><'->-N營養(yǎng)液中直接添加10％NH<,4><'+>-N后對生菜吸收NO<,3><'->的動(dòng)力學(xué)參數(shù)有明顯影響。有NH<,4><'+>-N存在時(shí)，生菜吸收NO<,3><'->的Vmax與在全NO<,3><'->-N營養(yǎng)液中相比有顯著下降。有NH<,4><'+>-N存在時(shí)，生菜吸收

14、NO<,3><'->的Kin與在全NO<,3><'->-N營養(yǎng)液中相比有少量增加，但差異不顯著。說明NH<,4><'->-N存在對生菜吸收NO<,3><'->的動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響主要表現(xiàn)在對Vmax的影響，對Km影響較小。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)環(huán)境有NH<,4><'+>-N存在時(shí)，生菜吸收NO<,3><'->的Cmin增加。 11.不同品種生菜吸收NO<,3><'->的速率不同。不管有無NH<,4><'+>-N的存在，申選1號在有NO<,3>

15、<'->-N的營養(yǎng)液中吸收NO<,3><'->的速率均大于耐熱耐抽苔，且隨著營養(yǎng)液中NO<,3><'->濃度的增加，兩者的差距逐漸加大。與全NO<,3><'->-N營養(yǎng)液中生菜吸收NO<,3><'->的動(dòng)力學(xué)參數(shù)比較后發(fā)現(xiàn)，環(huán)境中NH<,4><'+>-N的存在，耐熱耐抽苔Vmax下降的程度大于申選1號，耐熱耐抽苔Km增加的程度小于申選1號。 12.通過對中選1號和耐熱耐抽苔液泡中硝酸根離子的再調(diào)動(dòng)和再利用的研究發(fā)現(xiàn)：在正常供應(yīng)硝

16、酸鹽時(shí)，液泡中硝酸鹽活度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于細(xì)胞質(zhì)中硝酸鹽活度。在氮虧缺的時(shí)候，生菜的地上部、地下部生物量的增長均較緩慢，地下部生長速率相對較快，根冠比逐漸增加。液泡中的硝酸鹽迅速下降，但下降到一定程度后就不再下降，而細(xì)胞質(zhì)中的硝酸鹽活度在整個(gè)氮虧缺培養(yǎng)時(shí)期均能夠維持在一個(gè)較低的濃度(4.0 mmoll<'-1>)，并保持基本穩(wěn)定。在恢復(fù)供應(yīng)硝酸根離子后，細(xì)胞質(zhì)中的硝酸鹽繼續(xù)保持穩(wěn)定(4.0 mmol l<'-1>)，液泡中的硝酸鹽活度迅速增加，但

17、地上部、地下部生物量的增長有一個(gè)滯后的效應(yīng)，地上部生長速率相對較快，根冠比逐漸下降。不同生菜基因型在氮虧缺及恢復(fù)供應(yīng)硝酸根時(shí)表現(xiàn)不一樣。與耐熱耐抽苔相比，在氮素虧缺時(shí)，申選1號液泡中硝酸鹽活度下降的較快，且能維持一個(gè)更低的水平。在恢復(fù)氮素供應(yīng)時(shí)，申選1號液泡中硝酸鹽活度上升較耐熱耐抽苔更迅速。綜上所述，不同銨硝配比通過影響生菜根系特性、光合特性及生菜內(nèi)源激素含量來影響生菜地上部、地下部生物量；銨硝配比對不同生菜品種的影響存在明顯差異，這