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土壤盐渍化葡萄产区,灌溉用淡水资源贫乏,地下咸水资源的开发利用是解决该地区水资源短缺的有效途径。氮素是影响葡萄生长发育、产量和果实品质的重要元素,也是生产中最活跃和高效调控的因子之一。本文以“夏黑”葡萄(Vitis vinifera×V.labrusca‘Summer Black’)为试材,采用随机区组试验设计,模拟不同浓度(0、3、6g·L-1)磁化咸水灌溉,研究咸水灌溉条件下,磁化处理对葡萄生长、光合作用、离子平衡、养分含量的影响,阐明磁化处理对提高葡萄耐盐性的作用机制;并采用15N示踪法,研究外源施氮条件下,磁化处理对葡萄生长、光合作用、氮素吸收、分配及氮代谢、氮肥吸收利用率的影响,分析磁化处理对葡萄氮素利用的作用机理。主要结果如下: 1.磁化处理缓解了咸水灌溉对葡萄的生长抑制,改善了葡萄的生物量分配格局,提高了6g·L-1咸水灌溉下的葡萄存活率。与非磁化咸水灌溉相比,磁化处理植株地上部(新梢生长量、节间长度、基径、叶面积和叶片数)和根系(根系总长度、表面积、平均直径、体积和根尖数)生长均有不同程度的提高;叶、茎、根生物量分别提高31.87%~36.28%、2.38%~40.25%、2.83%~44.78%,叶片和根系的物质分配比例增大;各器官盐害程度降低,盐敏感指数提高;6g·L-1咸水灌溉下,磁化处理植株根冠比和存活率分别提高6.12%和37.73%。 2.磁化处理降低了咸水灌溉下葡萄的光合机构损伤,维持了叶肉细胞的光合活性,促进光系统间高效的电子传递,进而提高了葡萄的光合碳同化能力。与非磁化咸水灌溉相比,磁化处理植株叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量分别提高7.76%~11.92%、3.57%~12.79%和6.95%~10.31%;Pn提高32.14%~66.97%,Gs、Tr、Ls和WUE提高,Ci降低,3g·L-1咸水灌溉下Pn、Ls和Ci呈显著差异(P<0.05);比活性参数RC/CSm和ETo/RC、ABS/CSm、TRo/CSm、ETo/CSm、REo/CSm提高,其中RC/CSm增幅最大,为12.84%~25.65%;PIABS、PItotal分别提高了18.35%~50.91%、18.40%~55.94%。 3.咸水灌溉条件下,磁化处理促进了葡萄对K+、Ca2+、Mg2+的吸收,提高K+、Ca2+的选择性运输能力,降低了体内Na+的累积,维持了茎、叶中较高的K+/Na+、Ca2+/Na+、Mg2+/Na+。与非磁化处理相比,磁化处理植株Na+含量降低6.07%~10.54%,且M3根系和M6茎中表现为显著差异(P<0.05);Ca2+提高了1.96%~20.19%、Mg2+提高了2.58%~3.86%,叶、茎中K+/Na+、Ca2+/Na+、Mg2+/Na+分别提高了6.98%~12.82%、10.49%~23.78%、9.04%~15.14%;3g·L-1咸水灌溉下,磁化处理植株茎-叶SK,Na、SMg,Na分别提高20.59%和32.39%,达到显著水平(P<0.05);6g·L-1咸水灌溉下,磁化处理植株根-茎SCa,Na、SMg,Na提高了28.68%、7.81%,茎-叶SK,Na降低了14.15%。 4.磁化咸水灌溉通过作用于土壤中矿质养分累积及养分有效性,促进葡萄体内养分的运输,提高矿质营养元素在叶片、根系中的分配比例。与非磁化处理相比,磁化处理提高了土壤的Fe、Mn、全磷、全钾含量,降低了全氮、无机氮含量;速效磷、速效钾含量在3g·L-1咸水灌溉下表现为降低,且总体呈显著差异(P<0.05),6g·L-1咸水灌溉下升高。磁化处理提高了葡萄体内Fe、Mn、Zn和N、P含量,降低了Cu含量;提高了Zn、Cu的解毒能力;6g·L-1咸水灌溉下,磁化处理对葡萄叶片中Fe、Mn、P和根系中Cu含量的影响达到显著水平(P<0.05)。 5.施氮条件下,磁化处理促进了葡萄生长和生物量累积,提高了叶、根物质分配比例,优化了葡萄的生物量分配格局。施氮条件下,磁化处理植株茎、叶(新梢生长量、节数、基径、叶面积)和根系(根表面积、根系平均直径、根系体积、根尖数、根系分枝数)生长、根系活力提高,且处理间整体呈显著差异水平(P<0.05);叶片、根系和全株生物量分别提高了163.35%、98.16%和80.58%,其中叶片和全株生物量呈显著差异(P<0.05),茎生物量无明显变化,根冠比提高了26.43%。 6.施氮条件下,磁化处理提高了葡萄光合色素含量、气孔导度,改善了叶肉细胞的光合活性,提高了葡萄PSⅡ的光化学效率和叶片净光合速率。与单独施氮相比,施氮条件下磁化水灌溉植株叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量提高了8.58%~23.78%,叶绿素a含量的提高达到显著水平(P<0.05);Pn、Gs分别提高了8.14%、6.06%,Ci显著降低(P<0.05),ΦPSⅡ、qP分别提高了9.78%、7.97%,qN、NPQ和1-qP分别降低了12.51%、22.94%和22.84%,其中qP的提高达显著水平(P<0.05),Fv/Fm无显著差异。 7.施氮条件下磁化处理促进了葡萄植株对氮素的吸收和利用效率,优化了氮素的分配格局,提高了氮素的同化能力。与单独施氮相比,施氮条件下磁化水灌溉植株叶片氮含量和叶片、根系、全株总氮量显著提高(P<0.05),总氮量中氮肥的贡献度(Ndff%)无显著差异;叶片和根系的氮素利用率显著提高(P<0.05);总氮量在叶片的分配率显著提高(P<0.05),茎分配率显著降低(P<0.05)。叶片中GS、GOGAT活性显著提高(P<0.05),根系中显著降低(P<0.05)。 8.磁化水灌溉提高了葡萄对氮肥的利用效率和土壤的固氮能力,减少了氮肥损失。与单独施氮相比,施氮条件下磁化水灌溉土壤中的氮含量和总氮量分别提高了3.45%和3.03%;氮肥中15N利用率、残留率和回收率分别提高了76.50%、36.39%和55.31%(P<0.05),15N损失率降低了35.33%(P<0.05)。 9.单独采用磁化水灌溉能有效缓解缺氮对葡萄生长的抑制作用。低氮环境中,单独采用磁化水灌溉对葡萄的生长、物质分配、光合碳同化能力、氮素吸收、利用和氮代谢等方面的提高均优于施氮处理。