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氮、磷对小麦光合性能的调节机制研究

杨晴

  前人已对作物的光合性能进行过许多研究。但是,将作物的光合作用机理与光合性能的时空表现结合在一起进行系统研究的较少,尤其是关于氮、磷肥调控条件下小麦光合性能的时空表现及其可能机制的研究更不多见。而明确这些表现规律及其调控机理,对于指导以提高小麦光合生产力为目的的氮磷施肥技术具有重要意义。鉴于此,1999-2001年度以冬小麦品种河农859为材料,在河北农业大学标本园进行了田间试验,试图通过对小麦叶片的光合速率、生理生化特性、衰老特性和群体生长特性的系统研究,阐明氮、磷调节小麦光合作用的机制,从而为河北平原地区小麦的合理施肥提供理论依据。主要研究结果如下:1.在一定供氮范围内(N 75~225 kg·hm~(-2)),施用氮肥使倒三叶和旗叶的光合速率、气孔导度、叶绿素含量、希尔反应活力、ATP酶和可溶性蛋白质含量增加,同时胞间CO_2浓度减小。这些结果表明,氮肥使电子传递能力和非环式光合磷酸化活性增强,延迟了叶绿素和可溶性蛋白质的分解,光合速率提高。但是,在高氮处理下(N 375 kg·hm~(-2)),旗叶全展后20天,叶绿素含量、ATP酶活性、可溶性蛋白质含量快速下降、同时光合速率、气孔导度、希尔反应和非环式光合磷酸化活性一直都处于较低水平。2.随施氮量的增加(N 75~225 kg·hm~(-2)),倒三叶和旗叶的超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性增强,丙二醛含量降低。进而两叶位的叶绿素含量缓降期和光合速率高值持续期也延长,同时叶面积增大,叶源量也增大。说明增施氮肥能提高保护酶活性,延缓叶片衰老,延长叶片的光合功能期。但是,在高氮条件下,超氧化物歧化酶活性下降和丙二醛含量上升较快。3.在施用P_2O_575~225 kg·hm~(-2)的范围内,倒三叶和旗叶的光合速率、叶绿素含量、希尔反应活力、ATP酶活性和可溶性蛋白质含量等各项指标值均随施磷量的增加而增大。然而,施磷量达到P_2O_5 375 kg·hm~(-2)时,旗叶的叶绿素b含量减少、希尔反应和非环式光合磷酸化活性受到抑制,三者的变化规律基本一致,说明这些指标对磷肥的反应较敏感,但是此时光合速率并不低。4.随施磷量的增加,倒三叶和旗叶的超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性增强,丙二醛含量降低。并且多数生理指标活性和含量也增大,以致于两叶位的叶绿素含量缓降期和光合速率高值持续期延长,叶源量增大,群体干物重增加,产量提高。可能是由于磷肥促进氮代谢,酶活性增强,延缓叶绿素降解,从而表现为延迟叶片衰老,光合功能期延长,进而使总穗数、干物重、叶面积指数也随施磷量的增加而增加。……