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本文采用砂培方法,选用两个超高产品种(郑单958、先玉335)和两个普通品种(三北9、农大364)作为供试材料,设置四个供氮水平:N1、N2、N3、N4(0.04、0.4、2、4mmol/L),研究了苗期低氮胁迫对超高产玉米叶片光合作用、氮代谢和保护酶的影响。试验结果表明:
1.氮胁迫对玉米植株光合特性有明显影响。随着氮水平的增加,叶绿素含量增加,光合速率增强,气孔导度、蒸腾速率增加,胞间CO2浓度下降。在4个品种中N1较N3水平下叶绿素含量、光合速率降低幅度很大,N2较N3水平的叶绿素含量降低不明显,在生产中可以适当减少氮肥施用量,提高氮肥利用率。在低氮胁迫条件下郑单958、农大364具有较高的叶绿素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,说明郑单958、农大364是耐低氮品种。高氮水平下先玉335具有较高的叶绿素含量和净光合速率,说明先玉335属于耐高氮品种。其它三个品种净光合速率高氮条件下不增加反而降低,过量氮水平的增加并未使光合速率相应增加,这也说明玉米对氮肥的利用是有限度的,施氮量并不是越多越好。
2.玉米叶片中可溶性蛋白质的含量随N水平的增加而提高。在同一供N水平下,组织中游离氨基酸含量高者,可溶性蛋白的含量就相对较低。低氮胁迫下,三北9和先玉335的可溶性蛋白含量较低,蛋白质合成受阻较严重;郑单958、农大364游离氨基酸的含量较低,可溶性蛋白的含最较高,最终在表现为对低氮胁迫的耐性较高,具有较强的自我调节能力。高氮条件下,先玉335的可溶性蛋白增幅最大,说明高氮对其生长有积极作用。
3.随着氮素水平的提高,植物组织中的NRA有所增强,N1水平与N3水平差异极显著。在4个氮水平下NRA均表现为先玉335、三北9明显高于郑单958和农大364。说明郑单958和农大364对氮素水平降低不敏感,先玉335和三北9对低氮较敏感,低氮胁迫下不能进行正常的生长发育。在高氮条件下先玉335叶片NRA显著增加,蛋白质含量增加,说明先玉335是耐高氮品种,要想得到高产,可适当增施氮肥。
4.低氮胁迫导致玉米叶片MDA含量增加,保护酶活性增强,且存在基因型差异。在4个氮素水平下三北9、先玉335的MDA含量均高于农大364、郑单958。低氮胁迫条件下,三北9、先玉335的MDA含量急剧增加,都说明膜脂过氧化程度高,膜的伤害较严重。郑单958、农大364比先玉335、三北9保护酶活性高,且能在氮素胁迫时迅速提高其活性,有效地清除了生物自由基,从而减轻了膜脂过氧化作用,减轻了膜的伤害,进而较好地维持了体内的养分平衡,使之具有了较强的抗衰老能力。