适量供锌明显提高平邑甜茶幼苗碳氮吸收和同化效率

摘要

[目的]氮素利用率低严重制约我国果树产业的可持续发展.通过研究不同供锌水平对苹果砧木平邑甜茶幼苗生长、光合作用、13C同化与分配和15N吸收、利用与分配的影响,探究锌对苹果氮素吸收利用的影响机制,为苹果生产中氮肥利用率的提高提供理论参考.[方法]以苹果砧木平邑甜茶幼苗为试材进行砂培试验,试验周期为30天.设置ZnO、Zn2、Zn4、Zn8、Zn16(分别相当于0、2.0、4.0、8.0、16.0 pmol/L Zn2+)5个锌浓度处理,每3天更换一次营养液,每次向营养液中加入Ca(15NO3)2 0.01 g,共计加入0.1 g.正式处理25天后进行13C标记,于13C标记后24、48和96 h取样,测定各器官13C丰度.另于正式处理第30天取样,测定幼苗各器官生物量、根系形态、光合特性、碳氮代谢相关酶活性、各器官锌含量以及各器官含氮量、15N丰度.[结果]5个处理中,Zn4处理幼苗各器官生物量与根系活力最高,根系形态指标(根系长度、根系总表面积与根尖数)最优.叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)、二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)、硝酸还原酶(NR)及蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性随供锌水平的提高呈先升高后降低的趋势,均在Zn4处理下达到最大,其值分别为15.21 μmol/(m2?s)、184.12 μmol/(m2.s)、0.839、8.4 μmol/(g?min)、103.25μg/(g?h)和96.6mg/(g?h);在ZnO处理最低,其值仅为Zn4处理的0.65、0.71、0.92、0.51、0.60和0.52倍.各器官锌含量均表现为Zn16＞Zn8＞Zn4＞Zn2＞ZnO.同位素示踪结果表明,随着供锌水平的提高,幼苗整株13C积累量、15N吸收量以及15N利用率表现为先升高后降低,均在Zn4处理下达到最高,其值分别为1.95 mg、0.57 mg和15.8％.不同供锌水平对幼苗13C与15N分配率也有一定影响.其中,Zn4处理下根系13C分配率与叶15N分配率最高,分别为ZnO处理的1.53和1.18倍.[结论]供锌不足与过量均抑制幼苗对氮素的吸收利用.而适宜供锌一方面通过改善叶片的光合作用,提高了叶片碳代谢相关酶活性,加强了叶片对碳的固定;提高了根系对光合产物的竞争力,加强了叶片光合同化物向根系的运输,促进根系生长发育的同时,改善了根系形态,提高了根系活力,进而增强了幼苗对氮素的吸收.另一方面,促进了氮素由根系向叶片的运输,同时提高了叶片硝酸还原酶活性,提高了幼苗对氮素的同化利用能力,进而促进了幼苗对氮素的吸收.因此,适宜锌营养可以有效提高幼苗的碳、氮吸收和同化效率.