營(yíng)養(yǎng)液不同銨硝比對(duì)菠菜產(chǎn)量和品質(zhì)影響的機(jī)理研究.pdf

1、菠菜是一種非常重要的葉類蔬菜，富含V<,E>、Vc和礦質(zhì)元素Fe、Zn等，在我國(guó)南北方都有普遍種植，也是人民群眾普遍消費(fèi)的主要蔬菜作物。但是菠菜既能積累高量的硝酸鹽，同時(shí)又是高量草酸累積型的蔬菜。已有研究表明，在營(yíng)養(yǎng)液栽培條件下，以硝態(tài)氮為主導(dǎo)適量配施銨態(tài)氮不僅可以提高作物的生物量，也能顯著降低葉菜體內(nèi)硝酸鹽和草酸的累積量，提高葉菜的品質(zhì)。然而，不同形態(tài)氮素及配比對(duì)葉菜生長(zhǎng)及其品質(zhì)影響的機(jī)理仍知之不多。 本博士論文采用營(yíng)養(yǎng)液栽培

2、的方法，從植物營(yíng)養(yǎng)和植物生理生化的角度來(lái)探討不同形態(tài)氮素及配比對(duì)菠菜生長(zhǎng)影響的規(guī)律及適當(dāng)增銨對(duì)產(chǎn)量影響的機(jī)理；研究了銨硝比對(duì)菠菜Vc、可溶性糖和粗蛋白含量的影響規(guī)律，探討了等氮條件下銨硝比變化對(duì)菠菜硝酸鹽及可溶性草酸累積的影響規(guī)律及機(jī)理；研究了銨硝比對(duì)菠菜吸收和累積氮磷鉀等礦質(zhì)養(yǎng)分的效應(yīng)與機(jī)理；通過(guò)銨硝比對(duì)菠菜葉綠素含量、氣孔導(dǎo)度、Rubisco活性影響的分析，探討了銨硝比影響菠菜光合作用的機(jī)理；研究了銨硝比對(duì)菠菜體內(nèi)有機(jī)酸和氨基酸含量

3、的影響規(guī)律，結(jié)合對(duì)氮素代謝關(guān)鍵酶活性的影響效應(yīng)，討論了銨硝比對(duì)于菠菜吸收和同化氮素機(jī)理。另外，還設(shè)計(jì)了不同磷素水平下不同銨硝比的菠菜培養(yǎng)試驗(yàn)，研究了磷素營(yíng)養(yǎng)時(shí)于菠菜吸收、同化NH<,4><'+>-N和NO<,3><'->-N的影響規(guī)律和機(jī)理。本研究取得了如下結(jié)果： 1.不同銨硝比對(duì)菠菜的生長(zhǎng)形態(tài)和生物量影響顯著。在總氮濃度為12mmol L<'-1>的營(yíng)養(yǎng)液栽培條件下，隨著銨硝比的下降，菠菜的鮮重顯著增加，干物重也逐漸增加，但銨

4、硝比為25：75和0：100兩個(gè)處理干物重差異不顯著。 2.增銨營(yíng)養(yǎng)有利于改善菠菜的品質(zhì)。單獨(dú)供應(yīng)硝態(tài)氮時(shí)，會(huì)顯著提高菠菜體內(nèi)硝酸鹽和亞硝酸鹽的含量，適當(dāng)增施銨態(tài)氮有利于降低菠菜硝酸鹽和亞硝酸鹽的含量。在銨硝比為25：75時(shí)，菠菜莖葉中草酸含量最低，銨硝比為0：100時(shí)，草酸含量則顯著升高。氮素形態(tài)配比對(duì)菠菜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)也有一定影響。硝態(tài)氮作為惟一氮源時(shí)，菠菜Vc含量要顯著低于銨硝配合或全銨處理，銨硝比為50：50的處理菠菜Ve含

5、量最高。隨著銨硝比的下降，菠菜莖葉中可溶性糖的含量顯著降低。而菠菜莖葉中粗蛋白的含量則以銨硝比25：75處理最高。 3.不同銨硝比的氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)菠菜氮素代謝和磷鉀養(yǎng)分吸收影響顯著。隨著銨硝比的降低，菠菜莖葉和根系組織中硝態(tài)氮含量直線上升，同時(shí)菠菜根部銨態(tài)氮含量急劇下降，莖葉中銨態(tài)氮含量變化不顯著；銨硝比對(duì)于菠菜各部位含氮量的影響不大，隨著銨硝比的下降，菠菜植株累積的氮素顯著增加；適當(dāng)增銨有利于磷、鉀的吸收和累積；銨硝比為25：75

6、的處理，菠菜植株中磷、鉀含量和累積量均最高。 4.菠菜葉片中葉綠素a、b及總量隨著銨硝比的下降均呈現(xiàn)線性增加趨勢(shì)；同時(shí)，菠菜葉片的凈光合速率逐漸升高，全硝營(yíng)養(yǎng)菠菜葉片凈光合速率是全銨營(yíng)養(yǎng)的6.18倍。隨著銨硝比的降低，菠菜葉片的氣孔導(dǎo)度是逐漸升高的，與光合速率的變化趨勢(shì)是一致的；菠菜葉片Rubisco初始活性也隨之直線上升，但Rubisco總活性則沒(méi)有明顯變化?；疑P(guān)聯(lián)分析的結(jié)果表明，銨硝比對(duì)菠菜凈光合速率的各種影響因素產(chǎn)生影‘

7、響程度的大小依次為：Rubisco活化率>Rubisco初始活性>葉綠素b含量>葉綠素總量>葉綠素a含量>氣孔導(dǎo)度>Rubisco總活性。 5.隨著銨硝比的下降，菠菜莖葉中丙酮酸、檸檬酸、a-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸和蘋(píng)果酸等6種有機(jī)酸的含量都呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；有機(jī)酸含量與營(yíng)養(yǎng)液中硝態(tài)氮含量之間呈顯著的線性正相關(guān)關(guān)系。在菠菜根系中，丙酮酸、檸檬酸、琥珀酸和蘋(píng)果酸的含量隨著銨硝比的下降顯著增加，但銨硝比對(duì)根系中延胡索酸的含量影響不明

8、顯。隨著銨硝比的下降，菠菜根系和莖葉中丙酮酸、a．酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸和蘋(píng)果酸等5種有機(jī)酸含量的比值都呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)；檸檬酸含量的比值則隨著銨硝比的下降而逐漸升高。隨著銨硝比的下降，無(wú)論是菠菜的莖葉還是根系中的淀粉含量，都呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。營(yíng)養(yǎng)液中硝態(tài)氮含量和菠菜莖葉及根系中淀粉含量之間呈現(xiàn)均呈現(xiàn)為顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。 6.隨著營(yíng)養(yǎng)液中銨硝比的降低，菠菜莖葉中游離氨基酸的總量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。在銨硝比0：100時(shí)，菠菜莖葉中游離氨

9、基酸的總量只有銨硝比為100：0處理的34.4％；與莖葉相比，菠菜根系中游離氨基酸含量受到銨硝比的影響不太顯著；在全銨營(yíng)養(yǎng)時(shí)，菠菜莖葉中游離氨基酸的主要組分是谷氨酰胺、精氨酸和谷氨酸，三者占游離氨基酸總量的百分比依次為39.8％，20.2％和8.9％；而全硝營(yíng)養(yǎng)的菠菜莖葉中游離氨基酸以谷氨酸、天冬氨酸和為絲氨酸主，三者占游離氨基酸總量的百分比分別是為30.3％，18.6％和8.5％；隨著銨硝比的降低，菠菜根系中谷氨酰胺占其中游離氨基酸總

10、量的百分比顯著降低，天冬氨酸、谷氨酸和甘氨酸的百分比則顯著增加。 7.提高營(yíng)養(yǎng)液中的硝態(tài)氮比例，可以顯著提高菠菜莖葉和根系中NR的活性；但銨硝比為25：75和0：100的兩個(gè)處理NR活性差異不顯著。隨著銨硝比的下降，菠菜莖葉中的GS活性呈現(xiàn)出先升后降的典型拋物線狀變化規(guī)律；根系中GS活性則是逐漸下降。與莖葉相比，菠菜根系中GS活性受到銨硝比的影響更為顯著。菠菜莖葉和根系中GDH的活性則隨著營(yíng)養(yǎng)液中銨硝比的下降而顯著下降。在全銨營(yíng)

11、養(yǎng)條件下，菠菜根系中GDH活性高于莖葉，而在全硝營(yíng)養(yǎng)條件下則是莖葉中GDH活性低于根系。 8.磷素營(yíng)養(yǎng)對(duì)菠菜吸收同化不同形態(tài)氮素影響顯著。在供磷水平相同時(shí)，菠菜的生物量隨著銨硝比的降低而增加，但銨硝比為25：75與0：100兩個(gè)處理之間沒(méi)有顯著差異；在銨硝比相同時(shí)，隨著營(yíng)養(yǎng)液中磷含量的增加，菠菜的生物量隨之增加。菠菜莖葉中硝酸鹽的含量隨著銨硝比和磷水平的降低而升高。不同銨硝比處理，菠菜含氮量沒(méi)有明顯差異，隨著磷水平的提高，菠菜植

12、株含氮量有升高的趨勢(shì)，但各處理之間差異不顯著；受到生物量顯著差異的影響，菠菜植株中氮素累積量隨著銨硝比的降低和磷素水平的增加而增加。在銨硝混合營(yíng)養(yǎng)條件下，缺磷會(huì)顯著抑制菠菜對(duì)銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的吸收，且磷素缺乏對(duì)菠菜吸收硝態(tài)氮的抑制作用要大于對(duì)銨態(tài)氮吸收的抑制作用。銨硝比相同時(shí)，隨著營(yíng)養(yǎng)液中磷素供應(yīng)量的增加，菠菜莖葉中NRA顯著增加；但是營(yíng)養(yǎng)液中銨硝比較高時(shí)，會(huì)顯著抑制菠菜莖葉中NRA，而銨硝比較低時(shí)，則有利于提高菠菜的NRA。缺磷會(huì)嚴(yán)重抑

13、制GSA；在磷素水平相同時(shí)，隨著營(yíng)養(yǎng)液中銨比例的增加，菠菜莖葉中GSA顯著增加。綜合全文研究?jī)?nèi)容表明：菠菜是典型的嗜硝酸鹽蔬菜，隨著營(yíng)養(yǎng)液中硝態(tài)氮比例的增加，葉綠素含量、Rubisco初始活性趨于增加，凈光合速率也隨之增加，有機(jī)酸代謝增強(qiáng)，為蛋白質(zhì)合成提供了充足的能源和碳架，菠菜的生物量也逐漸增加；不過(guò)銨硝比為25：75和0：100兩個(gè)處理菠菜生物量差異不顯著。以硝態(tài)氮為主要氮源，配施適量的銨態(tài)氮，可以顯著降低菠菜體內(nèi)硝酸鹽、可溶性草酸