有機肥對低溫弱光下小白菜光合作用的影響

黃興學(xué)，汪愛華，鄧耀華，王斌才，張潤花，周國林（武漢市蔬菜科學(xué)研究所，430065）

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有機肥對低溫弱光下小白菜光合作用的影響

黃興學(xué)，汪愛華，鄧耀華，王斌才，張潤花，周國林
（武漢市蔬菜科學(xué)研究所，430065）

摘要：為探索低溫弱光下有機肥對小白菜生長的調(diào)控效果，以無機肥處理為對照，比較了有機肥處理下，小白菜光合作用參數(shù)和熒光參數(shù)的變化。研究結(jié)果顯示，對比單純化肥處理，生物有機肥和秸稈+化肥提高了低溫弱光下小白菜的光合速率淵冤、胞間二氧化碳濃度淵冤、光合電子傳遞速率淵冤和光化學(xué)反應(yīng)速率淵冤，降低了調(diào)節(jié)性能量耗散淵冤和非調(diào)節(jié)性能量耗散淵冤。生物有機肥處理有更高的，表示更多的激發(fā)能用于光化學(xué)反應(yīng)，而較少的激發(fā)能用于熱耗散和活性氧代謝過程。生物有機肥緩解了低溫弱光條件下的光抑制。

關(guān)鍵詞：有機肥曰小白菜曰光合作用曰低溫弱光

黃興學(xué)（1976-），男，博士，高級農(nóng)藝師，從事蔬菜栽培及逆境生理研究，電話：15972937295，E-mail：hxx329517@126.com

汪愛華，通信作者，E-mail：hxx329517@126.com

長江中下游地區(qū)設(shè)施蔬菜以塑料大棚栽培為主，保溫和透光性能較差[1]，在冬春季節(jié)時常遭遇低溫弱光等不良條件。研究表明，光合作用對低溫弱光比較敏感。低溫弱光不僅降低了RuBP羧化酶及其活化酶等光合相關(guān)酶的活性，而且降低了電子傳遞及光系統(tǒng)（PSⅡ）活性，而且葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭到破壞，膜脂過氧化程度加劇，活性氧累積，細(xì)胞活性氧清除能力下降，根系生理活動、光合作用和干物質(zhì)累積過程被抑制[2]。低溫弱光逆境的調(diào)控除耗能較大的補光增溫以外，少有較好的緩解措施[3，4]。有機肥含有大量有機質(zhì)、生物菌、有機和無機營養(yǎng)元素，可以改善土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性狀[5]，但在生產(chǎn)上只是部分代替化肥肥力作用，減少化肥使用量，在逆境脅迫尤其是低溫弱光脅迫上研究較少。本研究通過對比觀測幾種不同有機肥和化肥對照對小白菜光合作用和熒光參數(shù)的影響，以揭示有機肥調(diào)控低溫弱光脅迫下作物生長的效果及其機理，以期為生產(chǎn)栽培上調(diào)控低溫弱光脅迫下作物生長及選育耐低溫弱光材料打下基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1試驗材料

試驗采用的小白菜品種為漢優(yōu)，來自武漢市蔬菜科學(xué)研究所。

1.2試驗設(shè)計及方法

試驗于2014年11～12月在武漢市蔬菜科學(xué)研究所武湖基地進(jìn)行。11月10日播種，4葉1心時選取長勢一致的幼苗移栽入營養(yǎng)缽（8 cm×8 cm× 10 cm）中，每缽定植1株，放入光照培養(yǎng)箱進(jìn)行低溫弱光處理（10℃/5℃，光照100 μmol·m-2·s-1）。營養(yǎng)缽中栽培基質(zhì)為加入不同肥料的土壤。

試驗設(shè)3個處理。處理1為化肥對照（CK）；處理2為粉碎秸稈+化肥（CS）；處理3為生物有機肥（BF）。每個處理3次重復(fù)，每個重復(fù)15株，做標(biāo)記后隨機排列。試驗中化肥為復(fù)合肥（15-15-15），用量為每缽5 g；秸稈為玉米秸稈，粉碎成0.5 cm，用量為每缽0.3 kg，有機肥在定植前發(fā)酵完成，所有肥料作為基肥與土壤混勻。

生物有機肥參照Huang等[6]的方法用牛糞+生物菌+粉碎秸稈混合發(fā)酵而成。

1.3測定方法

①光合色素含量測定稱小白菜第1片完全展開的功能葉0.2 g，加入含有10 mL 80%丙酮的試管中，避光靜置24 h，取上清液于紫外-可見分光光度計上在470、646.8和663.2 nm下測吸光值。葉綠素a（Chl a）、葉綠素b（Chl b）和總類胡蘿卜素（Car）含量參照Lichtenthaler[7]的方法計算，每處理4次重復(fù)。

②光合作用及熒光參數(shù)的測定用Ciras-1型光合儀（英國PP-Systems公司生產(chǎn)）在各處理的生長條件下測定凈光合速率（）、氣孔導(dǎo)度（）和胞間CO2濃度（）。用FMS2脈沖調(diào)制式熒光儀（英國Hansatech公司生產(chǎn)）在實際生長溫度下測定光合和熒光參數(shù)。熒光參數(shù)測定采用周艷虹等[8]的方法：暗適應(yīng)下PSⅡ最大光化學(xué)效率（）=（）/；光系統(tǒng)Ⅱ光合電子傳遞量子效率（）= （′-）/′；光化學(xué)淬滅系數(shù)（）=（′-）/ （′-′）；天線轉(zhuǎn)化效率（′/′）=（′-′）/′；電子傳遞速率=×吸收的PFD。測定葉片均為上部第1片展開葉。

1.4數(shù)據(jù)分析

用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析，采用SAS 8.1進(jìn)行方差分析。

2　結(jié)果與分析

2.1不同肥料對小白菜光合參數(shù)的影響

從圖1可以看出，在低溫弱光條件下，秸稈+化肥、生物有機肥處理小白菜光合速率均比單純化肥處理（CK）顯著提高，以生物有機肥處理最高。小白菜的胞間二氧化碳濃度則顯著下降，以生物有機肥處理最低（圖2）。

圖1　不同肥料對光合速率（?）的影響

圖2　不同肥料對胞間二氧化碳濃度（?）的影響

2.2不同肥料對小白菜熒光參數(shù)的影響

表1　不同肥料對小白菜熒光參數(shù)的影響

2.3不同肥料處理小白菜光合有關(guān)色素含量變化

從表2可看出，生物有機肥、秸稈+化肥處理小白菜總?cè)~綠素含量分別比對照提高37.8%、12.6%，Chl a/b分別增加了19.0%、9.6%；胡蘿卜素分別增加了40.9%、23.1%，3個處理間差異明顯。

3　討論與結(jié)論

生產(chǎn)上作物秸稈的利用主要是還田，或加上禽糞、生物菌發(fā)酵形成生物有機肥。從結(jié)果來看，對比單純化肥處理，生物有機肥和秸稈+化肥處理提高了低溫弱光下小白菜的光合速率。從胞間二氧化碳濃度與光合作用相反的變化趨勢可以看出，其原因可能是非氣孔因素。葉綠素?zé)晒鈪?shù)可以表征植物光合作用的運行狀態(tài)。3個處理的、、有顯著差異，生物有機肥處理的小白菜的更高，表示更多的激發(fā)能用于光化學(xué)反應(yīng)，而化肥處理的小白菜更高，表示激發(fā)能用于非光化學(xué)熱耗損。更高的表示化肥處理的非調(diào)節(jié)性能量耗損更多，即更多的激發(fā)能用于形成活性氧及活性氧清除。這些造成了光抑制，而生物有機肥緩解了低溫弱光條件下的光抑制。

表2　不同肥料對小白菜光合相關(guān)色素含量的影響

參考文獻(xiàn)

[1]李小紅，劉水東.南通地區(qū)冬季設(shè)施茄果類蔬菜環(huán)境調(diào)控技術(shù)[J].現(xiàn)代園藝，2014（7）：41-42.

[2]張渝潔.低溫弱光對蔬菜光合作用的影響機制[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2008（2）：36-37.

[3]孫立軍.農(nóng)業(yè)設(shè)施中光環(huán)境的特征及控制措施[J].養(yǎng)殖技術(shù)顧問，2011（6）：249.

[4]劉紅.保護(hù)地蔬菜的采光調(diào)節(jié)技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，2014（4）：15.

[5]劉術(shù)新，丁楓華，陳偉祥，等.有機肥對長豇豆連作土壤養(yǎng)分及酶活性的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2014（26）：770-774.

[6] Huang X X, Lin C F, Wang B C, et al. Biofertilization alleviates problems of continuous cowpea cropping by degrading autotoxins in soil [J]. Allelopathy Journal, 2014, 34(2): 265-276.

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[8]周艷虹，黃黎鋒，喻景權(quán).持續(xù)低溫弱光對黃瓜葉片氣體交換、葉綠素?zé)晒獯銣绾臀展饽芊峙涞挠绊慬J].植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報，2004，30（2）：153-160.

Effects of Organic Fertilizer on Pakchoi Photosynthesis under Low Temperature and Weak Light Condition

HUANG Xingxue, WANG Aihua, DENG Yaohua, WANG Bincai, ZHANG Runhua, ZHOU Guolin

Abstract:To examine the regulation effects of organic fertilizer on pakchoi growth under low temperature and weak light condition, we compared the changes of photosynthetic and fluorescence parameters of pakchoi under organic fertilizer treatment, by taking chemical fertilizer as control treatment (CK). The results showed that, compared with CK, organic fertilizer and straw +chemical fertilizer improved photosynthetic rate (), intercellular CO2concentration, photosynthetic electron transport rate () and photochemical reaction rate (), while reduced regulated energy dissipation () and non-regulation performance dissipation () of pakchoi under low temperature and weak light condition. The pakchoi treated by organic fertilizer had highershowing more excitation energy using for photochemical reaction and less energy using for heat dissipation and active oxygen metabolism, thus organic fertilizer alleviated the photoinhibition under low temperature and weak light condition.

Key words:Organic fertilizer; Pakchoi; Photosynthesis; Low temperature and weak light

收稿日期：2016-01-11

基金項目：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資金項目（CARS-25-G-30）

DOI:10.3865/j.issn.1001-3547.2016.06.027

中圖分類號：S963.91；S634.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-3547（2016）06-0071-03