摘要:[目的]研究控释尿素对春小麦不同生育期硝酸还原酶活性和叶绿素含量的影响。[方法]采用盆栽试验,以自制的3种控释尿素(CRU1、CRU2,和CRU3 )和普通尿素为氮源处理,测定了各处理小麦不同生育期的硝酸还原酶活性和叶绿素含量。[结果]控释尿素能提高春小麦各生育期的硝酸还原酶活性,其中CRU3对硝酸还原酶活性影响显著;控释尿素提高了植株各生育期的叶绿素含量。[结论]CRU3 为小麦品种克98R一813的最佳氮源。
关键词:控释尿素;春小麦;硝酸还原酶活性;叶绿素含量
近几十年来,我国粮食总产量随着化肥施用量的增加而大幅度增长。据统计,我国20世纪60年代中期、70年代后期、80年代后期的粮食产量分别为2 000亿、3 000亿、4 000亿kg,相应的氮肥消费量分别为100万、625万、1 555万t。现在所采用的氮肥中,尿素是使用量最多的品种。它具有许多其他氮肥不具备的优点,如含氮量高、易溶于水、易被作物吸收利用以及运输安全(不易发生火灾和爆炸)。但它的流失和转化速度也是非常惊人的,这是尿素利用率低(利用率一般只有28% 一41%)的主要原因之一 。由于控释肥料具有养分释放与作物吸收同步的功能,一次施用能满足作物整个生长期的不同要求,损失(淋失、固定、挥发等)小或不损失;施用方便;重施不盐害作物、不污染环境等。当前研制缓释肥料主要是使氮素缓释。大量研究表明,NRA与氮素供应关系密切 ,有人建议将NRA作为诊断作物氮素营养的指标 。目前,控释尿素在麦类上的应用主要是研究其对产量的影响,而对各生育期叶片硝酸还原酶活性的影响研究较少。鉴于此,笔者通过盆栽试验,探讨了控释尿素对春小麦硝酸还原酶活性和叶绿素含量的影响,以明确控释尿素对春小麦生理指标的影响。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 小麦品种。克98R一813。
1.1.2 供试肥料。氮肥:控释尿素,为自制的3种控释尿素,分别记作CRU1、CRU2,和CRU3,;普通尿素,记作CU;磷肥:磷酸二铵;钾肥:氯化钾。土壤基础肥力如下:有机质36.50 g/kg,全氮1.60 g/kg,全磷O.52 g/kg,碱解氮130.28mg/kg,速效磷27.88 mg/kg,速效钾102.70 mg/kg,pH 7.50。
1.2 试验设计
采用自制的3种控释尿素和普通尿素作为氮源,作底肥一次性施入。试验设4个处理,其中普通尿素为对照,其他3个处理为3种控释尿素,8次重复。拔节期、孕穗期取样,每盆装2.25 kg土,每盆施人纯氮0.35 g,二铵0.66 g,硫酸钾0.60 g;开花期、乳熟期取样以及成熟期测产,每盆装5 kg土,每盆施入纯氮0.70 g,二铵1.28 g,硫酸钾1.25 g。
1.3 测定项目与方法分别在拔节期、孕穗期、开花期和乳熟期取样,采用常规方法测定小麦植株叶片硝酸还原酶活性和叶绿素含量 。
2 结果与分析
2.1 控释尿素对春小麦不同生育期硝酸还原酶活性的影响 在反映小麦植株氮代谢状况的酶系统中,硝酸还原酶是影响小麦NO3一一N吸收、转化和运转的限速酶,其活性直接关系到NO3 --N的吸收利用,与小麦子粒产量和蛋白质的形成有密切关系。籽粒和颖片均具有一定的NR活性,二者之和仅有叶片NRA的5% —22% ,说明在反映小麦氮代谢的NR系统中,叶片NRA可代表全株NRA
结果表明,施用控释尿素的处理小麦叶片硝酸还原酶活性明显高于施用普通尿素的处理(表1略)。各生育期的动态变化趋势和文汉等 的研究结论基本一致,从拔节期逐渐升高,至开花期达到最大值,而后逐渐降低。拔节期,CRU3的效果最好,平均值是43.61µ g(NO2一)/[g(FW)·h],普通尿素处理平均值只有21.17µ g(NO2一)/[g(FW)·h],二者差异显著。开花期,小麦进入生殖关键时期,代谢过程十分旺盛,此时硝酸还原酶活性在整个生育期最高,其中CRU,、CRU 处理的硝酸还原酶活性分别较CU提高了26.67% 和25.62% 。乳熟期,控释尿素处理的硝酸还原酶活性仍能保持较高水平,保持后期较高的NRA对提高产量至关重要,其中CRU 处理最高,为40.75µ g(NO2一)/[g(FW)。h],而cu处理只有17.7Oµ g(NO2一)/[g(FW)·h],二者间差异极显著(P0.01)。控释尿素能较长时间地为小麦提供氮源,使植株仍保持较强的氮代谢能力。
李春喜等心 在研究氮肥对春小麦硝酸还原酶活性和籽粒蛋白质含量变化动态中指出,施用氮肥可显著增加各生育期硝酸还原酶的活性,且随施氮量的增加硝酸还原酶活性有增加的趋势。李东方等 研究指出施氮能明显增加叶片NRA,施氮时不同品种叶片NRA在全生育期呈单峰曲线变化,最高峰出现在开花期。
2.2 控释尿素对春小麦不同生育期叶绿素含量的影响 叶绿素a是光合色素中心,叶绿体中其他色素吸收的光能都要传给叶绿素a才能起化学反应。从表2可知,在整个生育期中控释尿素处理的叶绿素a含量,高于普通尿素处理,且在开花期与CU间差异较显著。开花期是植株生殖生长的关键时期,较高的叶绿素含量有利于光合作用的顺利进行。各处理对叶绿素a影响顺序为CRU3 CRU1CRU 2CU。CRU3 处理较普通尿素提高了24.52%。特别到生育后期,控释尿素处理仍能保持较高的叶绿素含量,CRU3较普通尿素提高了24.10% ,说明控释尿素能延缓植株衰老,增强其光合能力。
与叶绿素a相比,在整个生育期叶绿素b的变化较小(表3略)。从拔节期至乳熟期以CRU3变化最小,为0.21mg/g。在乳熟期CRU3的叶绿素b含量为0.52 mg/g,较CU提高了36.84% 。从拔节期到乳熟期叶绿素a/b整体上呈上升趋势,且在乳熟期普通尿素处理较控释尿素处理要高(表4略),这与王胜佳等 研究结果相符,即复膜尿素应用在水稻上使叶绿素总量和叶绿素a含量增加,a/b比值降低。而牛立元等 研究认为,a/b在整个生育过程中呈下降趋势,与该研究结果相反,这可能与种植地区不同有关。冬小麦前期叶绿素a含量相对高于叶绿素b,有利于吸收低温季节的长波光;而后期叶绿素b的含量相对高于叶绿素a,有利于吸收夏季的短波光。而对春小麦整个生育期都是长波光,至成熟期正是温度最高阶段,叶绿素a相对高于叶绿素b则有利于减缓叶片衰老,有利于光合产物的生成。
3 结论与讨论
小麦从土壤中吸收的氮素主要是硝态氮形态的硝酸盐,这些硝酸盐进入小麦体内,在硝酸还原酶的作用下经过还原才能被用来合成各种含氮有机物,其还原过程主要在叶片中进行。植物体内硝酸还原酶活性的高低直接影响到土壤中无机氮的利用效率,从而对作物的产量和品质产生影响。该研究结果表明,硝酸还原酶活性从拔节期逐渐升高,至开花期达到最大值,而后逐渐降低,控释尿素处理的春小麦各生育期硝酸还原酶活性均高于普通尿素处理,其中CRU3效果最好。彭永欣等 研究发现花后冠层叶的叶绿素含量与光合强度之间呈极显著正相关:Y=4.492X+1.007(R=0.940 5)。由此可见,叶片中叶绿素含量的高低是反映小麦叶片光合能力的一个重要指标。牛立元等 研究表明,从拔节期至乳熟期是小麦叶片中叶绿素含量最高的时期,也是光合作用最强的时期,叶绿素含量与供氮水平有着直接关系。在整个生育期中,控释尿素处理的植株叶绿素含量较高,但各处理间差异不明显,说明控释尿素能延长小麦的光合时间,延缓小麦衰老。根据该试验结果,后续试验将控释肥料的制作工艺进一步改进,以期获得良好结果。