NaCl脅迫下棉花幼苗對(duì)不同銨硝配比的生理響應(yīng)機(jī)制.pdf

1、目的：氮素是作物生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)量形成中最重要的元素。作物可吸收利用的氮素形態(tài)主要有兩種，即NH4+-N和NO3--N，氮素形態(tài)不同對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育的影響亦不同。土壤次生鹽堿化和水資源缺乏是威脅新疆棉花前期生長(zhǎng)生育的主要障礙因子。本試驗(yàn)通過在水培條件下，研究鹽分脅迫下不同銨硝配比對(duì)棉苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響，以期從生理水平上揭示不同氮素形態(tài)促進(jìn)棉花早期生長(zhǎng)發(fā)育的原因，以及如何通過氮素營(yíng)養(yǎng)調(diào)控減弱鹽分脅迫對(duì)棉花幼苗的抑制作用，為膜下滴灌條件下控制土壤

2、中銨、硝供給比例，實(shí)現(xiàn)棉花高產(chǎn)高效低污的氮素養(yǎng)分資源管理目標(biāo)提供科學(xué)理論依據(jù)。 方法：在控制條件下采用水培的方法，分別在溫室和生長(zhǎng)室內(nèi)研究了NaCl（0、100、200mM）脅迫下不同NH4+/NO3-（0/100、25/75、50/50、75/25、100/0）對(duì)棉花苗期生長(zhǎng)發(fā)育的影響。用總氮水平為5.0 mM略加修改的Hoagland營(yíng)養(yǎng)液，采用蛭石為介質(zhì)的水培培養(yǎng)，在營(yíng)養(yǎng)液中占加入總氮量3％的硝化抑制劑（DCD）。供試棉花

3、品種為新陸早13號(hào)。當(dāng)幼苗的兩片子葉完全展開后開始采用1/4濃度營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)3天，然后換用1/2營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)3天，6天后用全營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)。溫室鹽分處理時(shí)間在第一片芯葉長(zhǎng)出時(shí)進(jìn)行，生長(zhǎng)室鹽分處理時(shí)間在幼苗2葉1芯時(shí)期進(jìn)行，用每12h增加50mM NaCl營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)幼苗，直到最終濃度為0、100和200 mM。所有的營(yíng)養(yǎng)液每3天更換1次，每天用去離子水補(bǔ)充由于蒸發(fā)及蒸騰作用所損失的水分。在培養(yǎng)的過程中，用0.1mM的NaOH或HCl調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)液pH

4、值至5.8--6.0。 結(jié)果：①在鹽分脅迫和非鹽分脅迫條件下，隨著營(yíng)養(yǎng)液中NH4+-N比例的增加，棉花葉片鮮重、莖稈鮮重、葉片干重、莖稈干重、根系干重、總干物質(zhì)量、葉片數(shù)、植株高度、莖粗、葉面積、葉片展出速率、莖稈生長(zhǎng)速率、相對(duì)生長(zhǎng)速率和葉面積展出速率均呈增加的趨勢(shì)；隨NaCl濃度的增加棉花葉片鮮重、莖稈鮮重、葉片干重、莖稈干重、根系干重、總干物質(zhì)量、葉片數(shù)、植株高度、莖粗、葉面積、葉片展出速率、莖稈生長(zhǎng)速率、相對(duì)生長(zhǎng)速率和葉面

5、積展出速率顯著下降。②在鹽分脅迫和非鹽分脅迫條件下，棉苗的總根長(zhǎng)、根總表面積和根體積均表現(xiàn)為銨硝混合營(yíng)養(yǎng)（NH4+/NO3-為75/25）處理顯著大于純銨或純硝營(yíng)養(yǎng)處理，隨著營(yíng)養(yǎng)液中銨比例的增加，根的平均直徑逐漸減??；隨著鹽分濃度的增加棉苗的總根長(zhǎng)、根總表面積、根體積和根系平均直徑顯著降低。③在鹽分脅迫和非鹽分脅迫條件下，棉苗葉片、葉柄、莖稈、根系中的硝酸鹽含量均隨著氮形態(tài)中銨態(tài)氮比例的增加顯著或極顯著降低，在純銨營(yíng)養(yǎng)處理下達(dá)到最小值；

6、鹽分脅迫顯著抑制了棉花幼苗對(duì)NO3--N的吸收。④在鹽分脅迫和非鹽分脅迫條件下，棉苗葉片中NR活性隨著營(yíng)養(yǎng)液中NH4+-N比例的增加顯著降低；棉花葉片和根系中的GS活性均表現(xiàn)為銨硝混合營(yíng)養(yǎng)（NH4+/NO3-為75/25）處理顯著高于純銨或純硝營(yíng)養(yǎng)處理。⑤在鹽分脅迫和非鹽分脅迫條件下，相對(duì)于純銨和純硝營(yíng)養(yǎng)處理，銨硝混合營(yíng)養(yǎng)處理均能明顯提高棉花早期的含氮量和氮素吸收量；鹽分脅迫顯著（p<0.05）降低了棉苗的氮素吸收量。⑥在鹽分脅迫和非鹽

7、分脅迫條件下，較高比例的銨營(yíng)養(yǎng)（NH4+/NO3-為75/25和100/0）均能提高棉苗的葉綠素含量、SPAD值、凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）、PsⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率（F PSⅡ）、光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）和電子傳遞速率（ETR）；鹽分脅迫明顯降低了棉苗的葉綠素含量、SPAD值、凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率（FPSⅡ）、光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）和電子傳遞速率。⑦在非鹽分

8、脅迫條件下，氣孔因素是影響不同形態(tài)氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)棉花光合作用的主要限制因子；而鹽分脅迫條件下，非氣孔因素則是影響不同形態(tài)氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)棉花光合作用的主要限制因子。⑧在鹽分和非鹽分脅迫條件下，棉苗葉綠素含量與SPAD的相關(guān)性、凈光合速率與葉綠素?zé)晒鈪?shù)相關(guān)性均呈顯著或極顯著的線性正相關(guān)關(guān)系，通過熒光參數(shù)的測(cè)定我們可以預(yù)測(cè)棉苗的光合能力及氮素營(yíng)養(yǎng)狀況。⑨在鹽分脅迫和非鹽分脅迫條件下，相對(duì)于純銨或純硝營(yíng)養(yǎng)，通過增銨營(yíng)養(yǎng)在一定程度上能降低棉花葉片和根系

9、中的MDA含量，通過埃文斯藍(lán)（Evans blue）染色法和根系活力的測(cè)定均證實(shí)銨硝混合營(yíng)養(yǎng)（NH4+/NO3-為75/25）在一定程度上能夠減輕鹽分脅迫所導(dǎo)致的根系細(xì)胞膜脂過氧化作用，提高植物的抗逆境脅迫能力；隨著鹽分濃度的增加棉苗葉片和根系中丙二醛含量顯著增大，而鹽分脅迫明顯降低了根系的活力。⑩在鹽分脅迫和非鹽分脅迫條件下，隨著營(yíng)養(yǎng)液中銨比例的增加，棉苗葉片和根系中的抗氧化酶（SOD、POX、CAT、APX和GR）活性均顯著（p<0

10、.05）增大，在NH4+/NO3-為75/25或100/0下達(dá)到最大值，但其中根系中的POX活性則隨著銨比例的增加明顯降低；短期的鹽分脅迫（鹽分處理5day，10day）可明顯提高棉花體內(nèi)抗氧化酶活性，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)其活性則又顯著降低，但通過增銨營(yíng)養(yǎng)（NH4+/NO3-為75/25）可明顯提高棉苗體內(nèi)的抗氧化酶活性。 結(jié)論：相對(duì)于純銨或純硝營(yíng)養(yǎng)，以銨、硝混合營(yíng)養(yǎng)作為氮源可顯著改善棉花幼苗的氮素吸收和氮素代謝酶活性，提高棉花植