赤霉素和磷肥配合施用对胡麻光合酶活性及其产量形成的影响.pdf

第 卷第 期 年 月干 旱 地 区 农 业 研 究 .文章编号:():./.赤霉素和磷肥配合施用对胡麻光合酶活性及其产量形成的影响王瑛泽曹 智高玉红吴 兵王一帆剡 斌崔政军徐 鹏(.甘肃农业大学农学院甘肃 兰州.甘肃省干旱生境作物学国家重点实验室甘肃 兰州.甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃 兰州)摘 要:为探究赤霉素和磷肥配合施用对胡麻叶片光合酶活性以及籽粒产量的影响以轮选 号为材料采用田间二因素裂区试验设计研究了不同磷肥用量水平(:.:)和赤霉素()喷施浓度(:)对胡麻光合同化酶活性、干物质积累量及籽粒产量的影响 结果表明:施磷和喷施赤霉素均显著提高了胡麻叶片()、()羧化酶活性增加了胡麻全生育期干物质积累量和籽粒产量 和 水平下胡麻花后干物质积累量和产量均随 喷施浓度的增加而增加其中较 分别提高.和.水平下胡麻全生育期干物质积累量、现蕾盛花期喷后 和 叶片 羧化酶活性均在 浓度下最高同一 喷施浓度下施磷显著提高了胡麻叶片光合同化酶活性、干物质积累量及籽粒产量 与不施磷肥和赤霉素比较施磷和喷施赤霉素显著增加了盛花期叶片 羧化酶活性平均增幅达.且和 处理显著增加了现蕾期叶片 羧化酶活性增幅分别达.和.个生长季节内胡麻籽粒产量均以 和 处理较高二者较 处理分别显著提高.和.(.)较其他处理分别提高.和.互作效应分析表明磷肥与赤霉素互作对胡麻叶片、羧化酶活性、全生育期植株干物质积累量和籽粒产量的影响均达显著水平 相关性分析表明胡麻叶片、羧化酶活性均与干物质积累和产量有显著的正相关关系 综上可知施磷.配合喷施 和施磷 配合喷施 可显著提高胡麻现蕾期、盛花期叶片光合同化酶活性促进胡麻群体干物质的积累增产效果显著可作为试区适宜的胡麻高产施肥管理模式关键词:胡麻磷肥光合同化酶产量中图分类号:.文献标志码:(.):.(:收稿日期:修回日期:基金项目:甘肃省教育科技创新产业支撑计划项目()财政部和农业农村部:国家现代农业产业技术体系()国家自然科学基金()甘肃农业大学伏羲杰出人才项目()甘肃农业大学干旱生境作物学国家重点实验室主任基金课题()作者简介:王瑛泽()女甘肃民勤人硕士研究生研究方向为胡麻高产高效栽培技术:.通信作者:高玉红()女甘肃民勤人教授博士生导师主要从事作物高产高效栽培理论与技术研究:.:.:)()(:).()().(.).:光合作用是决定作物生长发育和产量形成的重要因素也是植物生命活动所需物质和能量的主要来源 脱落酸、生长素和赤霉素等激素参与调控植物光合器官的发育与功能维持其中赤霉素()作为调控信号参与植物生长发育的全过程 施用外源 可以提高作物光合酶和氮代谢酶活性增加作物株高、叶面积和生长速率促进光合同化物的积累提高小麦千粒重和马铃薯单薯重从而获得高产 磷作为作物生长的必需元素之一是植物体内核酸、磷脂等生物大分子的结构组分同时参与光合磷酸化过程和碳水化合物的合成与运转过程在作物生长发育和产量形成方面发挥着重要作用 缺磷不仅导致植株叶片的叶绿素含量、羧化酶活性、羧化酶活性降低还会抑制叶片扩展造成叶面积减小、光截获量减少从而降低光合同化物的积累而磷肥过量时作物呼吸作用增强容易徒长造成养分过量消耗严重时影响作物生长发育导致其产量下降 因此合理的磷肥运筹是改善作物光合特性、提高作物产量的重要调控措施 有研究发现叶面喷施 与有机、无机肥配施可促进辣椒生长发育增加其干物质积累赤霉素与钾肥配合施用可以提高烟叶碳氮代谢酶活性增强烟株的碳氮代谢强度 增加植株中钾的积累在氮、磷肥处理试验中的喷施在作物养分吸收方面发挥了重要作用其不仅提高了养分利用率促进作物高产同时最大限度地减少了农田氮和磷的输入和损失 可见外源 与肥料互作可以改善作物光合特性促进其生长发育和产量形成胡麻(.)是我国重要的油料作物和经济作物多种植于温带地区 胡麻油因富含 亚麻酸、木酚素等营养成分和对预防高脂血症、结肠肿瘤和动脉硬化等多种疾病有积极作用 干旱地区农业研究 第 卷而受医用、食品、农业等诸多领域的关注 研究表明增施磷肥可以增强胡麻叶片的光合作用协调植株各器官内养分吸收、同化与转运三者之间的关系促进更多的光合产物向籽粒转运从而提高籽粒产量 然而现阶段施入农田的磷只有 被植物吸收其余均被释放至环境这不仅增加了农业生产成本浪费了有限的磷资源还不利于保护环境和维持生态平衡 目前外源激素已经被普遍应用于提高肥料利用率、调节作物生长发育、增加产量等方面 关于赤霉素与有机肥、钾肥互作的研究已有报道而其与磷肥配合施用对胡麻等作物光合酶活性及其产量的影响机理尚不明确 本文通过研究外源 在不同磷肥水平下对胡麻光合酶活性及其产量的调控效应以期为胡麻高产栽培提供理论依据与技术支撑 材料与方法.试验区概况试验于 年 月 年 月在甘肃省定西市农业科学院油料所试验站()进行试验区位于陇中黄土高原半干旱丘陵沟壑区属于中温带干旱半干旱区平均海拔 年均气温.积温 .多年平均降水.年均日照时数 .无霜期约 试验地为梯田土质为黄绵土肥力均等 土层土壤基础养分如下:有机质.、全氮.、全磷.、速效磷.、速效钾.试验设计试验采用田间二因素裂区设计以磷肥(纯)施用量为主处理设 个水平:.:以 喷施浓度为副处理设 个水平:共 个处理 次重复 个小区 主区面积 ()副区面积 ()小区和重复间均间隔 四周设 保护行供试材料为轮选 号胡麻品种由内蒙古自治区农牧业科学院提供 播种量 万粒播深 行距 保苗 万株 除依据不同水平施用磷肥外各处理均施用氮肥 、钾肥.供试氮肥为尿素()、磷肥为过磷酸钙()、钾肥为硫酸钾()所有肥料全部做基肥施入 赤霉素分别在胡麻现蕾期、盛花期喷施各处理每次喷施 喷施等量清水 胡麻于 年 月 日播种 月 日收获 年 月 日播种 月 日收获 其他管理方式同当地大田.测定项目与方法植株干物质积累量测定:年和 年于胡麻苗期、现蕾期(喷 前)、盛花期(喷 前)、青果期和成熟期分别在各小区采集具有代表性且长势基本一致的植株样品 株采用烘干法测定植株地上部干物质积累量酶活性测定:年和 年胡麻现蕾期和盛花期喷施 前、喷施 后、分别在各小区采集具有代表性且长势基本一致的植株样品 株取中上部叶片放入液氮中带回实验室储藏于冰箱统一采用苏州科铭技术有限公司生产的试剂盒提取叶片中核酮糖二磷酸羧化酶(羧化酶)、磷酸烯醇式丙酮糖羧化酶(羧化酶)用酶标仪测定其活性籽粒产量测定:年和 年胡麻成熟收获时按小区单打单收晾晒至胡麻籽粒水分含量低于 后称取籽粒重量测得各处理实际籽粒产量.数据处理采用 进行数据整理和作图使用.统计分析软件进行相关性分析以及主效应检验运用 法进行显著性检验 结果与分析.磷肥和外源 对胡麻叶片 羧化酶活性的影响.对胡麻现蕾期叶片 羧化酶活性的影响 增施磷肥和喷施外源 均可显著增加胡麻现蕾期叶片 羧化酶活性(喷后、和 分别较 显著提高.、.和.分别较 显著提高.、.和.各 浓度之间不同喷后天数叶片 羧化酶活性变化规律有所不同喷后、和 均表现为、分别较显著增加.、.和.喷后 与 之间差异不大但均显著高于 如图 所示施磷水平与外源 交互作用均对喷后 胡麻叶片 羧化酶活性有极显著影响(较 分别显著提高.和.较 分别显著提高.和.除喷后 外和 水平下喷施 后胡麻叶片 羧化酶活性均显著提高不同 浓度之间喷后 和 均表现为 分别较 显著提高.和.喷后 和 则为 最高分别较 显著提高.和.表 年不同磷肥和 水平对胡麻现蕾期叶片 羧化酶活性的影响/()处理喷前 喷后 喷后 喷后 喷后 .注:表中数据为平均值标准误同列不同小写字母表示处理间差异显著(.)喷前、喷后均指喷施赤霉素 或清水“”表示未喷施 下同:(.)“”.注:不同小写字母表示同一喷施时间下处理之间差异显著(.)表示在.水平下差异显著表示在.水平下差异显著“”表示尚未喷施 下同:(各水平间差异显著喷后、和 基本表现为 最高分别较 显著提高.、.和.表明 对 羧化酶的促进作用随时间的推移呈先升高后降低的趋势在喷后 时达最大由图 可知施磷量对 喷前及喷后 胡麻现蕾期叶片 羧化酶活性影响显著(年喷后 除外)浓度极显著影响喷后 叶片 羧化酶活性二者对喷后 叶片 羧化酶活性的互作效应均达极显著水平(年喷后第 期 王瑛泽等:赤霉素和磷肥配合施用对胡麻光合酶活性及其产量形成的影响 除外)其中处理叶片 羧化酶活性在喷后、和 均较高分别较 处理显著提高.、.和.结果表明施磷 配合现蕾期喷施 可显著提高胡麻现蕾期叶片 羧化酶活性有利于光合同化物的转化表 不同磷肥和 水平对胡麻现蕾期叶片 羧化酶活性的影响/()年份处理喷前 喷后 喷后 喷后 喷后 .图 不同施磷量和 处理下现蕾期胡麻叶片 羧化酶活性.干旱地区农业研究 第 卷.对胡麻盛花期叶片 羧化酶活性的影响施磷量和 喷施浓度均对胡麻盛花期叶片 羧化酶活性影响显著(表、图)由表 可知 个生长季节内不同施磷量之间喷施 前后胡麻盛花期叶片 羧化酶均表现为 较 分别显著提高.(喷前)、.(喷后 )、.(喷后)、.(喷后)和.(喷后 )表 不同磷肥和 水平对胡麻盛花期叶片 羧化酶活性的影响/()年份处理喷前 喷后 喷后 喷后 喷后 .图 不同施磷量和 处理下盛花期胡麻叶片 羧化酶活性.第 期 王瑛泽等:赤霉素和磷肥配合施用对胡麻光合酶活性及其产量形成的影响不同 喷施浓度之间喷后 个生长季内 和 分别较不喷施()平均显著提高.和.喷后、和 羧化酶活性均为 最高分别较 显著提高.、.和.如图 所示喷施浓度对 个生长季不同喷施时期叶片 羧化酶活性均有极显著影响不同施磷量下 羧化酶活性随 喷施浓度变化规律有所不同除 年喷前、喷后 、喷后 外水平下胡麻叶片 羧化酶活性随 喷施浓度的增加而提高水平下则均为 最高 同一浓度下水平 羧化酶活性表现为(年喷后 和 年喷后 除外)水平则为 最高 互作效应分析表明对 个生长季节内叶片 羧化酶活性的影响均达极显著水平其中 和 处理下胡麻叶片 羧化酶活性较 显著提高.综上可知增施磷肥后喷施 能够发挥二者的协同作用提高胡麻叶片 羧化酶活性可为进一步提高胡麻籽粒产量奠定基础.磷肥和外源 对胡麻干物质积累量的影响由图 可知 个生长季节内随着胡麻生育进程的推进全生育期干物质积累量先增加后降低在青果期达到最大 不同施磷量之间苗期和现蕾期的干物质积累量均表现为 苗期 和分别较 显著提高.和.现蕾期分别显著增加.和.不同 喷施浓度之间盛花期成熟期的干物质积累量均表现为、显著高于、之间差异不大(表)图 不同施磷量和 处理下胡麻干物质积累量.干旱地区农业研究 第 卷表 不同磷肥和 水平对胡麻干物质积累量的影响/()年份处理苗期 现蕾期 盛花期 青果期 成熟期.如图 所示 个生长季节内喷施浓度对现蕾成熟期干物质积累量影响极显著(年现蕾期除外)盛花期 成熟期和 水平下胡麻干物质积累量均随 浓度的增加而增加其中较 分别提高.(盛花期)、.(青果期)和.(成熟期)水平下则为 最大各时期分别较 显著提高.、.和.增施磷肥显著影响苗期成熟期干物质积累量喷施 后(盛花期成熟期)同一 水平下和 分别较 增加.和.互作效应分析表明磷肥和 配合施用对干物质积累量的影响在 年青果期和成熟期达显著水平在 年现蕾期成熟期达极显著水平其中处理在 个生长季盛花期成熟期均表现良好较 处理显著提高.结果表明施用磷肥 配合现蕾期和盛花期喷施 浓度 有利于促进胡麻干物质积累量为胡麻高产奠定了基础.磷肥和外源 对胡麻产量的影响由表 可知不同施磷量之间 个生长季胡麻籽粒产量均随施磷量的增加而增加和 分别较不施磷()显著增加.和.不同施磷水平下籽粒产量对 喷施浓度的响应不同水平下籽粒产量随 喷施浓度的增大而升高且 较 显著提高.水平下则为 较 显著提高.磷肥与 互作对胡麻籽粒产量的影响达极显著水平其中处理增产能力最强(与 处理差异不显著)较 显著提高.表明施磷.配合喷施 和施磷 配合喷施 均可作为试区胡麻适宜的高产施肥措施表 不同施磷量和 处理对胡麻籽粒产量的影响 处理产量/()增产率/产量/()增产率/.磷肥和外源 处理下旱地胡麻产量及干物质积累量与光合酶的相关性分析 由表 可知除现蕾期喷施 后 和 外胡麻籽粒产量、干物质积累量与现蕾期、盛花期喷施赤霉素前后的 羧化酶活性均呈显著正相关关系喷施 前后胡麻籽粒产量与现蕾期和盛花期的 羧化酶活性均呈显著正相关关系除盛花期喷施 后 外胡麻干物质积累量与现蕾期、盛花期喷施 前后的 酶活性亦呈极显著正相关关系 结果表明胡麻叶片 羧化酶、羧化酶活性的提高促进了干物质积累量的增加和高产的形成第 期 王瑛泽等:赤霉素和磷肥配合施用对胡麻光合酶活性及其产量形成的影响表 羧化酶和 羧化酶与干物质积累量及产量间相关系数 指标 羧化酶 现蕾期 喷前喷后 喷后 喷后 喷后 盛花期 喷前喷后 喷后 喷后 喷后 籽粒产量.干物质积累量 .指标 羧化酶 现蕾期 喷前喷后 喷后 喷后 喷后 盛花期 喷前喷后 喷后 喷后 喷后 籽粒产量.干物质积累量 .注:表示.表示.:.讨 论核酮糖二磷酸羧化酶/氧化酶()和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶()是光合作用的关键酶其活性高低与光合作用密切相关 其中 羧化酶既控制着 的固定又制约着碳素向 循环和光呼吸循环分流其活性直接影响作物光合速率 羧化酶作为 作物的光合关键酶起着“泵”的作用其活性直接决定了 固定能力的强弱 羧化酶和 羧化酶对磷肥营养具有较高的应激效应土壤中无机磷被植物吸收后不仅可充当光合作用的底物还影响 羧化酶的形成 有研究指出外源激素能显著提高玉米叶片 羧化酶活性增强其固定的能力 本研究中增施磷肥显著提高了胡麻现蕾期和盛花期叶片 羧化酶和 羧化酶活性但单独施磷.和 处理间差异不显著这与杨晴等的研究结果一致 本研究还发现施磷 配施 处理和施磷.配施 处理均显著提高了胡麻叶片光合羧化酶活性 究其原因可能是施磷配合喷施 能显著提高植株叶片气孔导度和胞间 浓度促进光能的吸收从而提高了 羧化酶和 羧化酶活性 这说明在基础土壤磷素含量较高条件下继续增施磷肥配合喷施一定浓度的赤霉素有利于进一步提高胡麻光合酶活性干物质是作物光合产物的最高形式干物质积累量与产量呈正相关关系 研究表明优化磷肥用量是实现胡麻高产的重要途径之一但缺磷和施磷过多均会抑制胡麻生长不利于其干物质的累积 本研究中施用磷肥显著增加了胡麻各生育时期干物质积累量这与前人研究结果一致但盛花期和成熟期施用.和 磷肥植株干物质积累量之间差异不显著可能是因为作物地上部干物质的积累还受外源 的影响 外源 不仅可以促进植株的生长发育提高作物功能叶片的光合强度和同化物的运输能力还能加快干物质在籽粒中的积累从而提高生物产量和籽粒产量 本研究中施磷.水平下盛花期成熟期干物质积累量均随 喷施浓度的增加而增加磷肥和 配合施用处理中施磷 配施 处理的胡麻干物质积累量较高 这可能是因为增施磷肥配合施用外源 提高了胡麻的光合和磷代谢酶活性进而提高了植株对磷养分的吸收和运输效率抑制生长素氧化酶活性促进 的生物合成有利于光合同化物的积累且作物对 的响应因养分供应不同而存在差异有关施磷量和外源激素对作物产量的影响研究已有报道 研究表明施用磷肥能有效地促进胡麻籽粒产量的提高在小黑麦开花期叶面喷 干旱地区农业研究 第 卷施 显著提高了其千粒重和产量 等研究指出、和 的联合施用提高了胡麻千粒重和籽粒产量 本研究中磷肥配施显著增加了胡麻籽粒产量且在 个生长季节内籽粒产量均以施磷 配施 处理最高这与前人研究结果基本一致 相关性分析发现胡麻现蕾期和盛花期叶片 羧化酶和 羧化酶的活性与其籽粒产量均呈极显著正相关关系表明施磷配合喷施 可进一步提高胡麻叶片 羧化酶和 羧化酶活性进而增加籽粒产量 结 论磷肥和 的施用对胡麻叶片光合酶活性、干物质积累量和籽粒产量影响显著 其中施磷.配合喷施 显著提高了胡麻叶片 羧化酶活性、盛花期叶片 羧化酶活性和籽粒产量施磷 配合喷施 显著提高了现蕾期和盛花期叶片 羧化酶和 羧化酶活性促进了全生育期干物质积累进而增加了籽粒产量 可见施磷.配合喷施 和施磷 配合喷施 均可作为试区适宜胡麻的高产施肥管理模式参 考 文 献:王金强 李欢 刘庆 等.干旱胁迫下喷施外源植物激素对甘薯生理特性和产量的影响.应用生态学报 ():.():.常博文 钟鹏 刘杰 等.低温胁迫和赤霉素对花生种子萌发和幼苗生理响应的影响.作物学报 ():.():.():.姬玉梅 王岭.化控剂对小麦矮抗 农艺和产量性状的影响.吉林农业科学 ():.():.项洪涛 冯延江 郑殿峰 等.植物生长调节剂对马铃薯产量和品质的调控研究进展.中国农学通报 ():.:.():.赵伟 杨圆圆 蒋丽媛 等.减施磷肥提高设施番茄氮磷钾生理效率并减少土壤速效磷累积.植物营养与肥料学报 ():.():.张海伟 徐芳森.不同磷水平下甘蓝型油菜光合特性的基因型差异研究.植物营养与肥料学报 ():.():.王菲 曹翠玲.磷水平对不同磷效率小麦叶绿素荧光参数的影响.植物营养与肥料学报 ():.(.).():.魏庆薪 于振文 张永丽 等.氮磷钾用量对小麦冠层不同层次光截获和干物质分配的影响.麦类作物学报 ():.():.吴冬婷 张晓雪 龚振平 等.磷素营养对大豆磷素吸收及产量的影响.植物营养与肥料学报 ():.():.李龙.与有机无机肥配施显著促进辣椒生长并改善其果实品质.土壤与作物 ():.():.任志广 杨立均 龚治翔 等.赤霉素与钾肥互作对烤烟生理指标及上部叶化学成分的影响.核农学报 ():.():.:.():.():.岳文俊 张富仓 李志军 等.不同氮磷营养条件下苗期水分亏缺对玉米生长及水分利用的影响.干旱地区农业研究():.():.第 期 王瑛泽等:赤霉素和磷肥配合施用对胡麻光合酶活性及其产量形成的影响 杨光 冯云艳 张含笑 等.不同磷素籽粒生产效率类型油菜的物质生产及农艺性状.中国油料作物学报 ():.(.).():.刘杨 丁艳锋 王强盛 等.植物生长调节剂对水稻分蘖芽生长和内源激素变化的调控效应.作物学报 ():.():.谢亚萍 牛俊义 王利民 等.磷对旱地胡麻氮吸收转运及利用的影响.中国农学通报 ():.():.吴兵 谢亚萍 牛俊义 等.施磷对胡麻生长率和磷吸收利用率及其产量的影响.干旱地区农业研究 ():.():.杨利云 段胜智 李军营 等.不同温度对烟草生长发育及光合作用的影响.西北植物学报 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