不同铵硝配比对低温胁迫下棉花幼苗光合及叶绿素荧光参数的影响

张淑英，褚贵新，梁永超,2

(石河子大学农学院，新疆 石河子 832000；2 浙江大学环境与资源学院，浙江 杭州 310058)

低温是影响植物生长的全球性自然灾害。低温胁迫抑制作物生长发育，降低光合作用[3]，进而影响矿物质的吸收和养分的运转，使根、茎、叶代谢过程受到阻碍，导致作物生长发育缓慢，生育期延迟。

新疆是我国最大的优质商品棉生产基地[10]。北疆棉区在4、5月的温度较低，低温冷害和倒春寒始终是威胁棉花生育前期生长的主要限制因子，对棉花产量和品质的影响极大。本试验针对新疆(尤其是北疆地区)棉花生产实践中存在的早春低温胁迫问题，从植物生长最重要的氮源入手，研究不同氮素形态对低温胁迫下棉花幼苗光合及叶绿素荧光特性的影响，揭示增铵营养对提高棉花抗寒性作用，为制定北疆棉花抵抗低温冷害的防御技术提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

供试棉花(GossypiumhirsutumL)品种为新陆早13号。种子经消毒后在(25±1)℃的培养箱内催芽，将发芽一致的种子播种于装有蛭石的营养钵中育苗，每钵留苗2株。本试验在人工气候室内人工模拟低温，采用蛭石为介质，在12 cm×12 cm的营养钵内育苗，把培养钵置于45 cm×33 cm×20 cm的保险盒中，每个保险盒中放置12个营养钵，保险盒内注入营养液，从棉花播种至出苗60 d左右(苗期)为主要研究阶段。试验采用两因素五水平，即2个温度处理(15℃、25℃，分别设置在两个其它条件相同的人工气候室内)和5个铵硝态氮配比处理(0/100、25/75、50/50、75/25和100/0)。用总氮水平为5 mmol·L-1的营养液进行培养，在营养液中添加占总氮量3%的硝化抑制剂(DCD)，每个处理均设置3次重复。营养液每3d更换一次，营养液中大量元素配方采用略加修改的Hoagland营养液，微量元素参照Hammer et al.[11]的方法配制。

1.2 测定项目与方法

叶绿素含量采用丙酮乙醇混合法[6]测定；使用美国LI-COR公司生产的Li-6400便携式光合系统分析仪测定各处理棉花幼苗叶片的净光合速率(Photosynthetic rate，Pn)、蒸腾速率(Transpiration rate，Tr)、气孔导度(Stomatal conductance，Gs)、细胞间CO2浓度(Intercellular CO2concentration，Ci)。使用PAM-2100便携式叶绿素荧光仪测定叶绿素荧光参数初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)，最大光化学效率Fv/Fm，电子传递速率ETR、光化学猝灭系数qP、非光化学猝灭系数NPQ(qN)。每处理重复测定5次。

1.3 数据统计与分析

数据分析用Microsoft Excel 2010软件，采用SPSS 19.0软件进行方差分析和差异显著性检验(Duncan法)，使用Sigmaplot 12.5 软件绘图。

2 结果与分析

2.1 不同铵硝配比对低温胁迫下棉花幼苗叶绿素含量的影响

注：图中不同小写字母表示处理间差异达5%显著水平(P<0.05 ),下同。Note: Different letter mean significant difference among treatments at the 5% level (P<0.05), the same as below.图1 不同对低温胁迫下棉花幼苗叶绿素含量的影响Fig.1 Effects of different on the contents of chlorophyll of cotton seedlings under low temperature stress

2.2 不同铵硝配比对低温胁迫下棉花幼苗光合特性的影响

2.3 不同氮素形态对低温胁迫下棉花幼苗叶绿素荧光特性的影响

图2 不同对低温胁迫下棉花幼苗光合参数的影响Fig.2 Effects of different on photosynthetic parameters of cotton seedlings under low temperature stress

图3 不同对低温胁迫下棉花幼苗ETR、Yield、qP、qN的影响Fig.3 Effects of different on ETR、Yield、qP、qN of cotton seedlings under low temperature stress

2.4 低温胁迫下不同氮素形态棉花幼苗光合特性的相关性

2.4.1 低温胁迫下不同氮素形态棉花幼苗叶绿素总量与净光合速率的相关性 低温胁迫条件下，棉花幼苗叶片叶绿素总量与净光合速率(Pn)存在极显著直线相关关系(图4)，随着叶绿素总量的增加，Pn表现出逐渐递增趋势，叶绿素总量与Pn呈极显著正相关(R2=0.5529,P<0.01)，说明低温胁迫和不同氮素形态处理棉花幼苗叶绿素总量的变化对Pn影响很大，是导致Pn变化的重要因素。

图4 棉花幼苗叶绿素总量与净光合速率的相关性Fig.4 Correlogram of total chlorophyll contentand Pn in cotton seedlings

2.4.2 低温胁迫下不同氮素形态棉花幼苗叶绿素总量与叶绿素荧光参数的相关性 将棉花苗期叶绿素总量与叶绿素荧光参数进行相关回归分析，结果如表1。从表1可以看出，棉花叶绿素总量与PSⅡ的Fv/Fm存在极显著直线相关关系，与ETR、Yield、qP存在显著直线相关关系，但与qN无显著相关(p>0.05)。叶绿素总量与Fv/Fm之间的相关性最高，R2值达到0.7052(P<0.01)，说明叶绿素总量对Fv/Fm影响最大。低温胁迫条件下，随着棉苗叶绿素总量的升高，Fv/Fm、ETR、Yield、qP值均呈上升趋势，棉株叶绿素总量与叶绿素荧光参数有较好的线性正相关。

表1 棉花幼苗叶绿素总量与叶绿素荧光参数的相关性

3 讨论与结论