不同施肥水平对南瓜RuBP羧化酶活性的影响

周修任，杨鹏鸣

（1.河南科技学院生命科技学院，河南新乡，453003；2.河南科技学院园林学院）

穴盘育苗的主要目的就是提供健壮整齐的种苗，良好健壮的种苗不仅移栽成活率高，而且在移栽后能很快地恢复生长，为植物的高产打下坚实的基础，同时提高其整齐度和产品的质量。种苗的产量和质量与施肥有着极其密切的关系。目前国内外对穴盘苗的研究，绝大多数是关于外在形态指标，极少从生理角度对其作出探讨和判定。外部指标只是内部生理变化的反映，因此要进一步了解施肥对内部生理的影响机制。RuBP羧化酶是光合碳循环中最初的CO2固定酶，它对净光合速率起着决定性的影响，是光合碳同化的关键酶，已成为植物光合作用的一个限制因子。它的活性与植物的壮苗水平有着密切的联系[1～2]。目前对砧木用南瓜的RuBP羧化酶研究还鲜见报道，本研究旨在弄清不同施肥水平对南瓜RuBP羧化酶活性的影响，以期为南瓜砧木的工厂化生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本次试验材料为山东省莱阳华绿种苗有限公司生产的全能铁甲砧木南瓜。基质采用草炭∶花生壳∶膨化鸡粪=5∶4∶1（V∶V∶V）的有机基质。 基质的主要营养元素均已测定。穴盘为128孔穴盘，每穴3 cm×3 cm×4.5 cm。尿素、磷钾和微肥均购自化学药品商店，磷钾指磷酸二氢钾，微肥由等质量的FeSO4·7H2O，CuSO4·5H2O，ZnSO4·7H2O，MnSO4和硼砂复配而成。

1.2 试验方法

采用L9（34）正交试验设计方案[3]。 分别将尿素（A）设 0，5，10 g/L 3 个水平；磷酸二氢钾（B）设 0，100，200 mg/L 3 个水平；微肥（C）设 0，0.5，1 mg/L 3 个水平；各区的施肥情况如表1所示。另设空白对照CK。试验于2008年10月至2009年5月在河南科技学院进行。在南瓜穴盘苗10 d苗龄时开始随机取样测定。每次取样测定的第2天早晨进行施肥处理，每个区喷施相应营养液3 000 mL，对照喷洒清水3 000 mL，当天早晨不再浇水。每隔10 d进行一次随机取样测定。在苗龄10～50 d期间，共进行4次叶面施肥，5次取样测定。RuBP羧化酶活性的测定采用紫外分光光度法进行测定[4]。

2 结果与分析

2.1 不同施肥水平对南瓜RuBP羧化酶活性影响的方差分析

因F＞F0.05，第一类误差与第二类误差差异显著，所以用第一类误差作误差项。由于不同施肥方式对南瓜RuBP羧化酶活性影响差异显著（表2），因此有必要进一步分析研究。

2.2 不同施肥水平对南瓜RuBP羧化酶的影响

由表3可看出，施肥后的各苗龄中，对南瓜穴盘苗RuBP羧化酶活性影响最大的是氮肥和微肥，与对照相比，两者均使酶活性显著降低；与对照相比，施用磷钾肥后，南瓜RuBP羧化酶活性没有发生显著变化。

氮肥施用后，总体上使各苗龄的南瓜穴盘苗RuBP羧化酶活性明显降低，且随氮肥施用次数和苗龄的增加，RuBP羧化酶活性有愈来愈低的趋势。但有些学者的研究表明，在一定氮肥供应范围内RuBP羧化酶活性均有提高，而另外有学者认为，当供氮量达到一定的程度时，RuBP羧化酶活性不再提高[5]。这与本试验结果不一致，可能是本试验中育苗基质本身所含有的有效氮素能足够供给南瓜幼苗的生长需要，因此进一步施用氮肥并不能增加羧化酶活性，反而由于氮肥的过量对RuBP羧化酶活性产生了抑制。试验中还发现，随着氮肥施用水平的加大，RuBP羧化酶活性显著地降低。这主要是由于氮素的过量使叶片中形成了过量的氨离子，氨离子容易透过生物膜，阻碍质子的驱动，损坏膜结构，导致酶环境发生变化，降低了RuBP羧化酶活性，因而随着氮肥施用水平的增加，RuBP羧化酶活性被抑制的程度加强。

表 1 L9（34）正交试验设计表

表2 RuBP羧化酶活性影响的方差分析

表3 不同施肥水平对RuBP羧化酶活性的影响

与对照相比，在所测各苗龄中，施用磷钾没有对南瓜穴盘苗RuBP羧化酶活性产生显著影响。但一般磷钾缺乏的条件下，施用能显著促进羧化酶活性。上述情况表明，试验中的育苗基质基本能提供南瓜幼苗所需的磷钾元素。

与对照相比，微肥在施用后不同苗龄中，南瓜穴盘苗RuBP羧化酶活性均被显著地抑制。原因不是由于微肥的过量对RuBP羧化酶活性产生了胁迫，而是因为与RuBP羧化酶活性密切相关的镁元素吸收减少。镁元素是光合作用过程中叶绿素的重要组成元素和RuBP羧化酶的活化剂，有机育苗基质本身有效镁元素含量较少，又由于铁、锰和锌等相关微肥的施加进一步抑制了其吸收，最终导致南瓜穴盘苗RuBP羧化酶活性因镁元素不足而明显降低。

3 小结与讨论

RuBP羧化酶是光合作用中碳还原和碳氧化过程中的关键酶，它对净光合速率大小起着决定性的影响。以往的研究表明,植物RuBP活性受到多种环境因子的影响。如光照、CO2浓度、温度等对该酶的活性及含量均有影响。随施氮量增加，地上部生长逐渐旺盛，过量施氮，更加剧叶丛形成，从而加速植物地上的生长发育[6]。本研究表明，RuBP羧化酶活性随施氮量增加在各生育时期的表现有所不同。苗期施氮量与RuBP羧化酶活性呈显著正相关，其他各生育时期也呈正相关，但不显著。在苗期氮素释放较少，过量施氮刺激生长，到叶丛形成期以后，过量施氮导致氮代谢不协调，从而也影响到CO2的同化。磷钾肥在不缺的情况下最好不要施用，而微肥中的一些元素对RuBP的活性影响很大，所以要严格控制好施用量。值得强调的是该研究只是用单个地点的有限的施肥水平进行研究所得的结论，要使这一研究结果能够推广应用于南瓜砧木生产实践，还需要进行广泛研究以确定具有普遍意义的量化关系。

[1]王仁雷，李霞.氮肥水平对杂交稻汕优63剑叶光合速率和RuBP梭化酶活性的影响 [J].作物学报，2001，27（6）：930－934.

[2]高俊风，文蓉.冬小麦根表面氧化还原活力的研究[J].西北植物学报，1996，16（3）：221－226.

[3]陈华豪，丁思统，蔡贤如，等.林业应用数理统计[M].大连：大连海运学院出版社，1992：358－385.

[4]李合生.植物生理生化试验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2000：138－167.

[5]赵宏伟，李文华.不同施氮条件下甜菜RuBP羧化酶活性与产质量关系的研究[J].中国糖料，1999（4）：8-11.

[6]曹旸，蔡士宾，严建民，等.小麦叶片RuBP羧化酶活性对湿害逆境的响应能力及亲本效应分析 [J].作物学报，1997，23（1）：102-106.