有机肥对低温弱光下小白菜光合作用的影响
时间：2021-02-01 12:05:07 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：为探索低温弱光下有机肥对小白菜生长的调控效果，以无机肥处理为对照，比较了有机肥处理下，小白菜光合作用参数和荧光参数的变化。研究结果显示，对比单纯化肥处理，生物有机肥和秸秆+化肥提高了低温弱光下小白菜的光合速率（Pn）、胞间二氧化碳浓度（Ci）、光合电子传递速率（ETR）和光化学反应速率（ΦPSⅡ），降低了调节性能量耗散（ΦNPQ）和非调节性能量耗散（ΦNF）。生物有机肥处理有更高的ΦPSⅡ，表示更多的激发能用于光化学反应，而较少的激发能用于热耗散和活性氧代谢过程。生物有机肥缓解了低温弱光条件下的光抑制。
关键词：有机肥；小白菜；光合作用；低温弱光
中图分类号：S963.91；S634.3 文献标识码：A 文章编号：1001-3547（2016）06-0071-03
长江中下游地区设施蔬菜以塑料大棚栽培为主，保温和透光性能较差[1]，在冬春季节时常遭遇低温弱光等不良条件。研究表明，光合作用对低温弱光比较敏感。低温弱光不仅降低了RuBP羧化酶及其活化酶等光合相关酶的活性，而且降低了电子传递及光系统（PSⅡ）活性，而且叶片细胞结构遭到破坏，膜脂过氧化程度加剧，活性氧累积，细胞活性氧清除能力下降，根系生理活动、光合作用和干物质累积过程被抑制[2]。低温弱光逆境的调控除耗能较大的补光增温以外，少有较好的缓解措施[3，4]。有机肥含有大量有机质、生物菌、有机和无机营养元素，可以改善土壤物理、化学和生物学性状[5]，但在生产上只是部分代替化肥肥力作用，减少化肥使用量，在逆境胁迫尤其是低温弱光胁迫上研究较少。本研究通过对比观测几种不同有機肥和化肥对照对小白菜光合作用和荧光参数的影响，以揭示有机肥调控低温弱光胁迫下作物生长的效果及其机理，以期为生产栽培上调控低温弱光胁迫下作物生长及选育耐低温弱光材料打下基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验采用的小白菜品种为汉优，来自武汉市蔬菜科学研究所。
1.2 试验设计及方法
试验于2014年11～12月在武汉市蔬菜科学研究所武湖基地进行。11月10日播种，4叶1心时选取长势一致的幼苗移栽入营养钵（8 cm×8 cm×10 cm）中，每钵定植1株，放入光照培养箱进行低温弱光处理（10℃/5℃，光照100 μmol·m-2·s-1）。营养钵中栽培基质为加入不同肥料的土壤。
试验设3个处理。处理1为化肥对照（CK）；处理2为粉碎秸秆+化肥（CS）；处理3为生物有机肥（BF）。每个处理3次重复，每个重复15株，做标记后随机排列。试验中化肥为复合肥（15-15-15），用量为每钵5 g；秸秆为玉米秸秆，粉碎成0.5 cm，用量为每钵0.3 kg，有机肥在定植前发酵完成，所有肥料作为基肥与土壤混匀。
生物有机肥参照Huang等[6]的方法用牛粪+生物菌+粉碎秸秆混合发酵而成。
1.3 测定方法
①光合色素含量测定 称小白菜第1片完全展开的功能叶0.2 g，加入含有10 mL 80%丙酮的试管中，避光静置24 h，取上清液于紫外-可见分光光度计上在470、646.8和663.2 nm下测吸光值。叶绿素a（Chl a）、叶绿素b（Chl b）和总类胡萝卜素（Car）含量参照Lichtenthaler [7]的方法计算，每处理4次重复。
②光合作用及荧光参数的测定 用Ciras-1型光合仪（英国PP-Systems公司生产）在各处理的生长条件下测定净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和胞间CO2 浓度（Ci）。用FMS2脉冲调制式荧光仪（英国Hansatech公司生产）在实际生长温度下测定光合和荧光参数。荧光参数测定采用周艳虹等[8]的方法：暗适应下PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）=（Fm-Fo）/Fm；光系统Ⅱ光合电子传递量子效率（ΦPSⅡ）=（Fm"-Fs）/Fm"；光化学淬灭系数（qP）=（Fm"-Fs）/（Fm"-Fo"）；天线转化效率（Fv"/Fm"）=（Fm"-Fo"）/Fm"；电子传递速率ETR=ΦPSII×吸收的PFD。测定叶片均为上部第1片展开叶。
1.4 数据分析
用Excel 2003 进行数据统计及分析，采用SAS 8.1 进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 不同肥料对小白菜光合参数的影响
从图1 可以看出，在低温弱光条件下，秸秆+化肥、生物有机肥处理小白菜光合速率均比单纯化肥处理（CK）显著提高，以生物有机肥处理最高。小白菜的胞间二氧化碳浓度则显著下降，以生物有机肥处理最低（图2）。
2.2 不同肥料对小白菜荧光参数的影响
从表1可以看出，小白菜的PSII最大光化学效率（Fv/Fm）没有发生显著性变化，但实际光化学效率ΦPSII有显著性差异，生物有机肥和秸秆+化肥比单纯化肥处理ΦPSⅡ提高85.3%和41.2%，电子传递速率ETR提高47.4%和28.9%。天线转化效率（Fv"/Fm"）出现类似的规律。从表1可以看出，与化肥相比，秸秆+化肥和生物有机肥处理的小白菜ΦNPQ和ΦNF显著降低，而用于光化学反应的能量耗散显著提高。
2.3 不同肥料处理小白菜光合有关色素含量变化
从表2可看出，生物有机肥、秸秆+化肥处理小白菜总叶绿素含量分别比对照提高37.8%、12.6%，Chl a/b分别增加了19.0%、9.6%；胡萝卜素分别增加了40.9%、23.1%，3个处理间差异明显。
3 讨论与结论
生产上作物秸秆的利用主要是还田，或加上禽粪、生物菌发酵形成生物有机肥。从结果来看，对比单纯化肥处理，生物有机肥和秸秆+化肥处理提高了低温弱光下小白菜的光合速率。从胞间二氧化碳浓度与光合作用相反的变化趋势可以看出，其原因可能是非气孔因素。叶绿素荧光参数可以表征植物光合作用的运行状态。3个处理的ΦNPQ、ΦNF、ΦPSⅡ有显著差异，生物有机肥处理的小白菜的ΦPSⅡ更高，表示更多的激发能用于光化学反应，而化肥处理的小白菜ΦNPQ更高，表示激发能用于非光化学热耗损。更高的ΦNF表示化肥处理的非调节性能量耗损更多，即更多的激发能用于形成活性氧及活性氧清除。这些造成了光抑制，而生物有机肥缓解了低温弱光条件下的光抑制。
