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外源氮对紫花苜蓿输导组织解剖结构、氮代谢及光合特性的影响

【摘要】:紫花苜蓿(Medicago sativa L.)输导组织发达程度可以衡量其营养物质的运转效率,研究输导组织的维管束结构、氮代谢及光合特性对弄清紫花苜蓿氮素运输及合成的生理机制和苜蓿高产具有重要意义。本研究采用室外(防雨网室)盆栽营养液砂培法,选用2个紫花苜蓿品种“甘农3号”(Medicago sativa L.cv.Gannong No.3)和“陇东苜蓿”(Medicago sativa L.cv.Longdong)为研究材料,根据前期试验结果设2种氮素形态(NO3--N,NH4+-N)和5个氮素水平(0、105、210、315、420 mg·L-1),对比研究了外源氮对紫花苜蓿输导组织解剖结构、氮代谢及光合特性的影响,探究其结构与功能相适应的关系,以期从输导组织显微特征、生理角度和光合特性揭示外源氮促进紫花苜蓿高效生产的本质,为紫花苜蓿生产实践中养分管理提供参考。结论如下:1.供氮能显著促进紫花苜蓿的株高、生物量、根重、根系总长度、根系表面积、根平均直径和根体积,除株高和生物量在现蕾期的峰值出现在315mg·L-1,其余各指标在苗期和现蕾期均在210mg·L-1达到最大值。2种氮素形态相比,NH4+-N培养好于NO3--N培养。综合比较,本研究中NH4+-N在供氮水平为210mg·L-1时,最有利于紫花苜蓿的生长。2.NO3--N和NH4+-N均能改善紫花苜蓿叶、茎、根输导组织的解剖结构,供氮处理下的维管束面积、木质部面积、韧皮部面积和导管数均显著高于无氮处理;各指标在210mg·L-1达到最大值,且在该浓度水平的NH4+-N处理下,紫花苜蓿叶、茎、根输导组织的维管束面积最大,木质部韧皮部面积大且发育好,导管数目最多。3.供氮对紫花苜蓿氮代谢酶活性及光合能力的促进作用高于无氮处理,本研究中的两个生育期,氮含量、氮代谢相关酶活性及光合特性在供氮水平为210mg·L-1时氮含量最高,活性最强,光合作用最大。各指标均表现为NH4+-N培养优于NO3--N培养。因此,在供氮水平210mg·L-1的NH4+-N处理最能促进紫花苜蓿氮代谢,且其光合能力最大,进而其光合产物的运输能力最强。4.2个品种相比,氮素对“甘农3号”根、茎、叶输导组织的改善作用、氮代谢能力和光合能力大于“陇东苜蓿”,说明“甘农3号”较“陇东苜蓿”对氮肥更敏感,肥料报酬率更高。综上所述,外源氮可通过改善紫花苜蓿输导组织的解剖结构、氮代谢相关酶活性和光合特性,促进紫花苜蓿光合作用,提高紫花苜蓿运输营养物质和合成有机物的能力、改善其生产性能和营养品质。在本研究条件下以NH4+-210表现最好;2品种间相比,“甘农3号”紫花苜蓿表现更优。

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