水分脅迫下施磷對(duì)潮土玉米苗期葉片光合速率、保護(hù)酶及植株養(yǎng)分含量的影響*

盧 闖,逄煥成,趙長(zhǎng)海,王 婧,常曉蓮,李玉義**

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所 北京 100081; 2.北京市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定推廣站 北京 100079)

水分脅迫下施磷對(duì)潮土玉米苗期葉片光合速率、保護(hù)酶及植株養(yǎng)分含量的影響*

盧 闖1,逄煥成1,趙長(zhǎng)海1,王 婧1,常曉蓮2,李玉義1**

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所 北京 100081; 2.北京市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定推廣站 北京 100079)

水分脅迫是潮土區(qū)玉米苗期生長(zhǎng)的主要限制性因素,本研究采用水磷二因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的盆栽試驗(yàn),設(shè)水分脅迫(W1,田間持水量的 70%～75%)和充分供水(W2,田間持水量的 85%～90%)2個(gè)水分處理; 磷素處理設(shè)對(duì)照不施磷(P1)、施磷0.05 g·kg-1土(P2)、0.10 g·kg-1土(P3)、0.15 g·kg-1土(P4)和0.20 g·kg-1(P5)5個(gè)處理,研究水分脅迫下施磷對(duì)玉米苗期葉片光合特性、酶活性及養(yǎng)分吸收的影響,為潮土區(qū)農(nóng)田水分和磷素合理施用提供科學(xué)依據(jù)。研究結(jié)果表明: 水分脅迫(W1)降低了玉米苗期凈光合速率(Pn),W1較W2葉片Pn平均降低了27.96%; 顯著提高了玉米苗期丙二醛(MDA)含量,平均提高 41.93%,水分脅迫還降低了過(guò)氧化物酶(POD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)活性。在W1條件下施磷達(dá)到P2水平葉片Pn即顯著提高27.56%,而在W2條件下施磷量只有達(dá)到P4、P5高水平時(shí)Pn才顯著提高,在W1條件下施磷對(duì)MDA的抑制效果明顯弱于W2。W1條件下施磷量在P3水平POD和CAT活性最高,而在W2條件下POD和CAT活性在P4達(dá)到最大值。W1條件下適宜的施磷量(P2至P4)可以增加苗期玉米植株氮磷含量,但對(duì)鉀含量影響較小; 在W2條件下增施磷有利于植株氮磷含量的增加,但鉀素含量出現(xiàn)降低。綜上,適宜的施磷量對(duì)潮土玉米苗期水分脅迫有一定的補(bǔ)償作用,在本試驗(yàn)條件下,P3處理在水分脅迫下更利于光合產(chǎn)物積累和玉米苗期抗逆性提高。

潮土; 玉米; 水分脅迫; 施磷; 凈光合速率; 保護(hù)酶活性; 養(yǎng)分含量

我國(guó)北方地區(qū)經(jīng)常發(fā)生春旱,影響玉米種子萌發(fā)和幼苗的正常生長(zhǎng),給玉米(Zea mays)生產(chǎn)帶來(lái)巨大損失[1]。關(guān)于水分脅迫對(duì)玉米苗期形態(tài)和生理生化的影響已開(kāi)展了許多研究,并主要涉及水分脅迫對(duì)玉米根葉保護(hù)酶、膜質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物以及苗期的根冠比、根長(zhǎng)、根直徑及根的分布等的影響[2-6]。齊健等[7]在玉米幼苗(四葉一心)時(shí)進(jìn)行中度干旱脅迫(土壤水分含量為田間最大持水量的45%～50%)7 d的試驗(yàn)表明,中度干旱脅迫使玉米根系和地上部的生物量降低,根冠比增大,根系活力增強(qiáng); 根系和葉片中的游離脯氨酸含量升高。宋玉偉等[3]在玉米幼苗生長(zhǎng)至三葉一心期后開(kāi)始控水并測(cè)定生理特性,結(jié)果表明,丙二醛(MDA)含量、細(xì)胞膜透性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量隨著脅迫程度加深和脅迫時(shí)間延長(zhǎng)明顯增加,保護(hù)酶(SOD、POD、CAT)活性隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),總體呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。

磷營(yíng)養(yǎng)與水分之間有著密切的關(guān)系,水分影響磷在土壤中的移動(dòng)和植物的吸收利用,合適的施磷水平能在一定程度上提高植物對(duì)干旱的適應(yīng)性。在抗旱生理上,磷肥對(duì)不同的作物或品種抗旱影響不同,過(guò)去有關(guān)水分脅迫下施磷對(duì)小麥(Triticum aestivum)、大豆(Glycine max)生理和生長(zhǎng)發(fā)育的影響研究較多[8-12],而針對(duì)玉米這一作物的系統(tǒng)報(bào)道相對(duì)較少。曲東等[13]通過(guò)對(duì)水分脅迫下玉米的研究指出,水分脅迫時(shí)施用磷肥能使玉米葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素降解減慢; 沈玉芳等[14]研究表明施磷處理的玉米植株對(duì)干旱有較強(qiáng)的忍受能力和恢復(fù)能力,磷營(yíng)養(yǎng)對(duì)作物根系導(dǎo)水率具有促進(jìn)作用; 王同朝等[15]通過(guò)砂培桶栽試驗(yàn)表明玉米苗期施磷效應(yīng)取決于水分的供應(yīng)方式,干濕交替施磷能顯著提高光合速率,增加作物氣孔導(dǎo)度,促進(jìn)根系生長(zhǎng),增加根冠比,調(diào)節(jié)整株水平下干物質(zhì)資源的合理分配,提高玉米苗期水分利用效率。苗期是決定玉米根、莖、葉等營(yíng)養(yǎng)器官分化生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期,但總體來(lái)看,針對(duì)水分脅迫下施磷對(duì)玉米苗期葉片光合、保護(hù)酶及植株氮磷鉀養(yǎng)分吸收影響的系統(tǒng)研究較少,對(duì)于潮土水分脅迫下玉米苗期適宜磷用量更缺乏報(bào)道。因此,本研究通過(guò)盆栽試驗(yàn),設(shè)置土壤水分脅迫、供水充足兩種處理,研究不同施磷量對(duì)玉米苗期生理、植株養(yǎng)分指標(biāo)的變化趨勢(shì),為潮土區(qū)玉米苗期水分和磷素管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

盆栽試驗(yàn)在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院控制溫室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)所用塑料盆上開(kāi)口下封底,盆底鋪1 cm厚砂層,每盆按容重1.35 g·cm-3裝入2.5 kg土。盆栽試驗(yàn)所用的土壤采自河南封丘站的潮土,土樣經(jīng)風(fēng)干后,過(guò)2 mm孔徑篩,土壤pH 7.96、有機(jī)質(zhì)9.46 g·kg-1、全氮0.45 g·kg-1、全磷0.45 g·kg-1、全鉀13.08 g·kg-1、速效氮42.06 mg·kg-1、速效磷2.36 mg·kg-1、速效鉀54.22 mg·kg-1,土壤田間最大持水量25.5%。供試作物為玉米,品種為‘鄭單 958’,播種后一葉一心時(shí)定苗,每盆均留5株健壯苗。

試驗(yàn)為水磷二因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì),重復(fù) 4次,共計(jì)40盆。水分處理參考有關(guān)文獻(xiàn)[5],分2個(gè)水平:水分脅迫 W1(葉片每次出現(xiàn)萎蔫后通過(guò)稱(chēng)重法補(bǔ)充水分至田間持水量的 70%～75%)與充分供水 W2(與W1同期灌溉,葉片每次出現(xiàn)萎蔫后稱(chēng)重,補(bǔ)充水分至田間持水量的 85%～90%); 磷素處理根據(jù)潮土磷素含量水平,從缺磷到磷過(guò)量設(shè) 5個(gè)水平,即分別按每千克土外加磷0 g(P1)、0.05 g(P2)、0.10 g(P3)、0.15 g(P4)、0.20 g(P5),合每公頃施磷肥0 kg(P1)、60 kg(P2)、120 kg(P3)、180 kg(P4)、240 kg(P5),以磷酸二氫鈣作磷源。各處理氮素、鉀素施用量均按0.15 g(N)·kg-1(土)與0.20 g(K)·kg-1(土)施入,以保證氮素與鉀素供應(yīng)充分,以尿素作氮源,硫酸鉀作K源。所有供試肥料溶于100 mL水后均勻噴灑于土壤。玉米苗期不同水磷組合長(zhǎng)勢(shì)情況見(jiàn)圖1。玉米拔節(jié)期前植株統(tǒng)一收獲并烘干稱(chēng)重。

圖1 不同水磷組合玉米苗期長(zhǎng)勢(shì)情況Fig.1 Seedlings growth of maize under different combination of water and phosphorus conditions

1.2 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1)葉片光合速率: 播種出苗后 40 d,在上午10:00利用Licor-6400便攜式光合儀測(cè)定不同處理玉米地上部第 1片完全展開(kāi)葉的葉片凈光合速率(Pn),測(cè)定時(shí)光強(qiáng)設(shè)定為 1 500 μmol·m-2·s-1,每個(gè)處理重復(fù)4次。

2)葉片酶活性: 玉米拔節(jié)期前收獲植株,取上部第 1片完全展開(kāi)葉進(jìn)行酶活性測(cè)定,采集的玉米葉片迅速保存于液氮罐,以防止酶失活,葉片 MDA含量采用硫代巴比妥酸法[16]測(cè)定,SOD 活性采用NBT還原法[17]測(cè)定,POD活性采用愈創(chuàng)木酚法[18]測(cè)定,CAT活性采用Chance方法[19]測(cè)定。

3)植株養(yǎng)分: 拔節(jié)期前取地上植株烘至恒重,稱(chēng)干重后粉碎植株,參照鮑士旦方法[20],植株氮用H2SO4-H2O2消煮,堿解蒸餾法測(cè)定; 磷用 H2SO4-H2O2消煮,釩鉬黃比色法測(cè)定; 鉀含量用 H2SO4-H2O2消煮,火焰光度法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用 Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)初步處理,SPSS16.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

圖2 不同水磷組合對(duì)玉米苗期葉片凈光合速率的影響Fig.2 Effects of different combinations of water and phosphorus on maize leaf net photosynthesis rate at seedling stage

2 結(jié)果與分析

2.1 水分脅迫下施磷對(duì)玉米苗期葉片光合速率的影響

圖2為不同水磷組合玉米苗期在上午10:00的葉片凈光合速率(Pn)。從圖中可以看出,水分脅迫(W1)明顯降低了玉米葉片Pn,W1較充分供水(W2)葉片Pn平均降低27.96%。W1條件下施磷達(dá)到P2水平即顯著提高玉米葉片Pn,與對(duì)照P1相比,W1條件下各施磷處理P2、P3、P4和P5的玉米葉片Pn分別提高27.56%、37.97%、43.37%和35.29%。而在W2條件下,少量施磷作用并不明顯,當(dāng)施磷量達(dá)到 P4、P5水平時(shí)玉米葉片Pn顯著提高,各施磷處理P2、P3、P4和P5葉片Pn分別比對(duì)照 P1提高0.5%、3.86%、57.76%、44.44%。

2.2 水分脅迫下施磷對(duì)玉米苗期葉片保護(hù)酶和MDA的影響

MDA是膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物,其含量升高表明細(xì)胞膜受到傷害,膜的完整性遭到破壞。表 1結(jié)果表明,水分脅迫顯著提高了玉米苗期MDA含量,W1較W2葉片MDA含量平均提高41.93%。施磷對(duì)抑制玉米苗期葉片 MDA積累有顯著影響,隨施磷量的增加玉米葉片MDA含量呈降低趨勢(shì),但W1條件下降低幅度明顯低于 W2條件,W1條件下各施磷處理均值較P1降低17.85%,而W2條件下降低21.54%。

由表1可見(jiàn),W1條件下各施磷量處理玉米苗期SOD活性平均值略低于 W2條件,但對(duì)于低施磷量(P1、P2、P3)處理,W1下玉米SOD活性顯著高于W2條件; 而在施磷量較高(P4、P5)時(shí),W1下SOD含量顯著低于 W2,表現(xiàn)出相反趨勢(shì)。另外,各施磷量處理在 W1條件下玉米 SOD活性差異均達(dá)到顯著水平,且隨施磷量增加 SOD活性呈顯著下降趨勢(shì); 而在W2條件下,隨施磷量增加SOD呈先降低后增加,至P4處理達(dá)到較高水平后又出現(xiàn)下降的變化特點(diǎn)。

水分脅迫也降低了玉米苗期葉片 POD活性,W1較W2平均降低5.1%。在兩種水分條件下,隨施磷量增加POD活性均呈先增后降的趨勢(shì),與對(duì)照不施磷處理(P1)相比,各施磷處理在W1條件下POD活性平均提高33.63%,且在P3處理POD活性達(dá)到最高,比P1高40.51%,而在 W2條件下,各施磷處理較 P1平均提高20.42%,且在P4處理葉片POD活性達(dá)到最高(表1)。

表1 不同水磷組合對(duì)玉米苗期葉片保護(hù)酶活性和MDA含量的影響Table 1 Effects of different combinations of water and phosphorus on maize leaf protective enzyme and MDA at seedling stage

水分脅迫也降低了玉米苗期 CAT活性,W1較W2處理平均降低11.78%。在兩種水分條件下,施磷對(duì)葉片CAT活性的影響與POD相似,均隨施磷量增加呈先增后降的變化,W1條件下CAT在P3處理最高,比P1高94.31%,而在W2條件下CAT在P4處理達(dá)到最高(表1)。

2.3 水分脅迫下施磷對(duì)玉米植株養(yǎng)分含量的影響

從圖3可以看出,不同水磷組合對(duì)玉米苗期植株氮含量影響顯著。在W1條件下,隨施磷量增加玉米植株氮含量呈波動(dòng)變化,其中對(duì)照 P1處理顯著高于 W2條件,而在 P2處理顯著低于 W2條件,至 P4水平又達(dá)到最高,隨后又出現(xiàn)顯著下降; 而W2條件下,植株氮含量隨施磷水平總體呈增加的特點(diǎn),在P5水平下達(dá)到最高。

不同水磷組合也顯著影響玉米苗期磷的吸收(圖3)。W1條件下,不同施磷量處理(P2到P4)植株磷含量總體呈緩慢上升趨勢(shì); 而在W2條件下,植株磷含量隨施磷量增加一直呈上升的變化趨勢(shì),且在施磷最高的P5處理下達(dá)到最高,表明充分供水條件下較高的施磷量更有利于苗期玉米磷素的吸收積累。從不同施磷處理來(lái)看,兩種水分條件下P2至P4水平之間植株含磷量基本無(wú)差異,而不施磷(P1)、磷過(guò)量處理(P5)兩種水分管理方式間達(dá)到顯著差異。

由圖3可見(jiàn),不同水分條件下施磷對(duì)玉米苗期鉀含量的影響不同于氮、磷,在W1條件下,隨施磷量的增加(P2到 P5)玉米植株鉀含量呈平緩增加的趨勢(shì),但施磷(P2到 P5)處理間植株鉀含量差異不顯著;而在 W2條件下,植株鉀含量隨施磷量的增加一直呈下降趨勢(shì)。除對(duì)照和 P5外,在 W1下各施磷量處理植株鉀含量較W2條件平均降低4.32%,且在P2、P3、P4存在顯著差異。

圖3 不同水磷組合對(duì)玉米苗期植株氮(a)、磷(b)和鉀(c)含量的影響Fig.3 Effects of different combinations of water and phosphorus on maize N (a),P (b) and K (c) contents at seedling stage

3 討論

磷對(duì)作物光合作用有重要調(diào)節(jié)作用,水分亦是保持高光合的重要條件[21]。Kramer[22]認(rèn)為營(yíng)養(yǎng)缺乏會(huì)使作物產(chǎn)生類(lèi)似于水分脅迫的生理生化和形態(tài)解剖性狀變化。梁銀麗等[9]對(duì)小麥的研究指出,磷素通過(guò)改善植物體內(nèi)的水分關(guān)系可促進(jìn)根系的吸收,從而間接地影響植物的光合作用。在本試驗(yàn)條件下,水分脅迫下玉米苗期葉片凈光合速率(Pn)低于充分供水處理; 水分脅迫下少量施磷(P2)可提高玉米葉片Pn,說(shuō)明少量的施磷量對(duì)水分脅迫下玉米苗期光合有一定的補(bǔ)償作用,但由于苗期玉米生長(zhǎng)受養(yǎng)分影響較小,水分脅迫較磷脅迫對(duì)葉片的光合作用影響更大,因此隨施磷量進(jìn)一步增加,玉米葉片Pn并沒(méi)有顯著提高。在充分供水條件下,高磷量處理(P4,P5)顯著提高葉片Pn,這可能是因?yàn)樗殖渥銞l件下施用磷素改善了植物體內(nèi)的生理活性,增大了捕獲外界CO2的能力并提高了植物體與大氣CO2的交換頻率,從而提高了葉片Pn,促進(jìn)玉米干物質(zhì)積累[23]。

在逆境條件下,植物細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基增加,使細(xì)胞膜脂過(guò)氧化生成MDA,而清除系統(tǒng)中的SOD、POD和CAT的活性就成為控制傷害的決定性因素[24]。水分脅迫下根系吸水困難,植物體內(nèi)水分平衡被破壞,引起生理代謝失調(diào),葉片MDA含量增加。葛體達(dá)[2]、宋玉偉[3]等研究表明玉米MDA含量會(huì)隨水分脅迫程度加劇而增加。本研究也表明,水分脅迫明顯提高了玉米苗期葉片MDA含量。在水分脅迫下隨施磷量的增加MDA含量呈降低趨勢(shì),但其降低幅度明顯小于充分供水條件?？梢?jiàn),充分供水條件下施磷更有利于MDA含量的降低。另外,水分脅迫條件下玉米葉片SOD活性平均值略低于充分供水條件,說(shuō)明水分脅迫降低了葉片SOD活性,但水分脅迫下的SOD活性在低施磷量下(P1、P2、P3)高于充分供水管理,這可能是因?yàn)樗趾土姿仉p重脅迫誘導(dǎo)葉片產(chǎn)生更多的SOD來(lái)清除傷害,保證膜的結(jié)構(gòu)和生理完整性[4]。當(dāng)施磷量較高(P4、P5)時(shí),充分供水玉米葉片SOD活性顯著高于水分脅迫,這說(shuō)明只有在一定水分供應(yīng)條件下,加大磷肥施用量才能夠提高玉米苗期葉片SOD水平。本研究還發(fā)現(xiàn),水分脅迫條件下玉米葉片POD和CAT活性在P3處理達(dá)到最大值,表明適宜的施磷量對(duì)水分脅迫有一定的補(bǔ)償作用,但施磷過(guò)多反而會(huì)降低這兩種酶活性;而在充分供水下,葉片POD和CAT活性在P4達(dá)到最大值,這可能是當(dāng)供水充分時(shí)磷的有效性提高,且土壤水分較高,土水勢(shì)降低,利于作物從土壤中吸收水分和營(yíng)養(yǎng)元素[25]。因此在供水充分條件下增加施磷更有利于提高苗期玉米葉片POD和CAT酶活性,增強(qiáng)其抗逆性,促進(jìn)生長(zhǎng)。

磷不僅是作物正常生長(zhǎng)必需的元素,而且施用磷肥還利于養(yǎng)分的協(xié)調(diào)供應(yīng),促進(jìn)植物根系的生長(zhǎng)和根系活性的提高,進(jìn)而提高植株對(duì)養(yǎng)分的吸收利用[26-27]。本試驗(yàn)研究表明,水分脅迫條件下,P2至P4含氮量逐漸增加,表明水分脅迫下施磷有利于植株對(duì)氮素的吸收。當(dāng)施磷達(dá)到P5水平時(shí),含氮量又出現(xiàn)顯著下降,因?yàn)檫^(guò)量施磷(P5)會(huì)對(duì)玉米地上部及根系生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制[23],造成地上部植株對(duì)土壤氮的吸收量降低; 而在充分供水條件下增施磷反而有利于地上部植株氮含量的增加,這是因?yàn)橥寥篮吭黾雍蟮?、磷等養(yǎng)分的移動(dòng)性增大,養(yǎng)分的空間有效性增強(qiáng),根系的吸收范圍加寬,玉米植株對(duì)氮的吸收速率高于其本身的生長(zhǎng)速率,氮含量提高。本研究還發(fā)現(xiàn),在水分脅迫條件下,玉米植株磷含量隨施磷量呈先緩慢增加后保持平緩的變化特征,過(guò)量施磷并不能明顯提高植株磷含量; 在充分供水條件下,玉米植株磷含量隨施磷量增加呈上升變化特點(diǎn),施磷量影響玉米地上生物量含磷量,這與黃瑩等[28]研究結(jié)果一致; 從不同磷處理來(lái)看,不施磷(P1)處理植株磷含量水分脅迫下顯著高于供水充分條件,主要是玉米地上部生長(zhǎng)速率下降導(dǎo)致的濃縮效應(yīng); P2至P4水平之間玉米植株含磷量基本無(wú)差異,而過(guò)量施磷處理在供水充分條件下玉米植株磷含量遠(yuǎn)高于水分脅迫,這可能與水分供應(yīng)充分致使玉米對(duì)土壤磷素奢侈吸收有關(guān)[29-30]。不同水分條件下玉米苗期鉀吸收不同于氮、磷,在水分脅迫下,隨施磷量的增加玉米植株鉀含量較為平緩,至P5水平才出現(xiàn)略微增加,表明水分脅迫下施磷對(duì)鉀含量影響較小; 而在供水充分條件下,隨施磷量的增加玉米苗期植株鉀含量呈降低趨勢(shì),這主要是因?yàn)榱追实氖┯么龠M(jìn)了玉米的生長(zhǎng)發(fā)育,使玉米的生物量增加,從而造成玉米植株生長(zhǎng)速率高于其對(duì)鉀的吸收速率。另外,從不同施磷處理來(lái)看,P2到P4在充分供水條件下植株鉀含量明顯高于水分脅迫,表明供水充分條件下適宜磷肥有利于植株鉀素含量的提高。

4 結(jié)論

1)水分脅迫降低了潮土玉米苗期葉片Pn,在水分脅迫下少量施磷即顯著提高葉片Pn,而在供水充分條件下只有高磷施用量才可顯著提高Pn。

2)水分脅迫顯著提高了玉米苗期葉片 MDA含量,施磷可降低MDA含量，增強(qiáng)玉米保護(hù)酶活性，但水分脅迫條件下施磷過(guò)多也會(huì)降低過(guò)氧化物酶(POD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)活性,二者均在P3處理達(dá)到最高,而在充分供水條件下 POD和 CAT活性在P4達(dá)到最大值。

3)水分脅迫下適宜的施磷量(P2至P4)可以增加苗期玉米植株氮磷含量,但對(duì)鉀含量影響較小; 在充分供水條件下施磷有利于植株氮磷含量的增加,但鉀素含量降低。

綜合來(lái)看,適宜的施磷量對(duì)潮土玉米苗期水分脅迫有一定的補(bǔ)償作用,本試驗(yàn)條件下,P3處理在水分脅迫下更利于光合產(chǎn)物積累和玉米苗期抗逆性提高。

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Effect of phosphorus on leaf net photosynthesis,protective enzyme activity and nutrient uptake of maize at seedling stage in fluvo-aquic soils under water stress*

LU Chuang1,PANG Huancheng1,ZHAO Changhai1,WANG Jing1,CHANG Xiaolian2,LI Yuyi1**
(1.Institute of Agricultural Resources and Regional Planning,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081,China; 2.Popular,Experiment and Appraisal Station of Agriculture Machinery of Beijing,Beijing 100079,China)

Water stress is a major limiting factor of seedling maize in fluvo-aquic soils.A pot experiment was conducted under greenhouse conditions to study the effect of water stress and P application on net photosynthetic rate (Pn),leaf protective enzymes activities and nutrients contents of maize at seedling stage.The experiment consisted of two water and five Ptreatments.The water treatments included water stress (W1,70%–75% of field capacity) and sufficient water (W2,85%–90% of field capacity),the P treatments included 0 g(P)·kg-1(soil) (P1),0.05 g(P)·kg-1(soil) (P2),0.10 g(P)·kg-1(soil) (P3),0.15 g(P)·kg-1(soil) (P4) and 0.20 g(P)·kg-1(soil) (P5).The results showed that compared with W2,W1treatment decreasedPnof maize leaf by 27.96%.Water stress significantly improved mean MDA content of maize leaf by 41.93%.But water stress decreased POD and CAT activities of maize leaf.Under W1treatment,Pnsignificantly increased by 27.56% at P2level over P1level,but further increased in P supply had no significantly promoting effect onPn.The inhibition effect of P use on MDA under W1was significantly lower than that under W2treatment.The activities of POD and CAT were maximum at P3level under W1,while those of POD and CAT were maximum at P4level under W2treatment.It was also noted that suitable P treatments (P2,P3and P4) beneficially increased N and P contents of maize plant,while it had little effect on K content under W1Treatment.Under W2treatment,increase in P supply beneficially increased N and P contents,but decreased K content of maize.In conclusion,suitable P application had a compensation effect on water stress in seedling maize in fluvo-aquic soils.Under the experimental conditions,P3treatment more favored the accumulation of photosynthetic processes and enhanced stress resistance of maize.

Fluvo-aquic soil; Maize; Water stress; Phosphorus application; Net photosynthetic rate; Protective enzyme activity; Nutrient content

S143.2+2

: A

: 1671-3990(2017)02-0239-08

10.13930/j.cnki.cjea.160646

盧闖,逄煥成,趙長(zhǎng)海,王婧,常曉蓮,李玉義.水分脅迫下施磷對(duì)潮土玉米苗期葉片光合速率、保護(hù)酶及植株養(yǎng)分含量的影響[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2017,25(2): 239-246

Lu C,Pang H C,Zhao C H,Wang J,Chang X L,Li Y Y.Effect of phosphorus on leaf net photosynthesis,protective enzyme activity and nutrient uptake of maize at seedling stage in fluvo-aquic soils under water stress[J].Chinese Journal of Eco-Agriculture,2017,25(2): 239-246

* 公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)(201303130,201103001)資助

** 通訊作者: 李玉義,主要從事水肥調(diào)控與鹽堿地改良等方面研究。E-mail: liyuyi@caas.cn

盧闖,主要從事水肥調(diào)控與鹽堿地改良等方面研究。E-mail: lupeichuang@163.com

2016-07-21 接受日期: 2016-09-15

* This research was supported by Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest (201303130,201103001).

** Corresponding author,E-mail: liyuyi@caas.cn

Received Jul.21,2016; accepted Sep.15,2016