摘要:在盆栽条件下，研究不同水分条件下氮素营养对春小麦灌浆期旗叶生理特性的影响。结果表明土壤相对含水量低于45%时，施氮处理的春小麦旗叶脯氨酸和MDA含量增加，可溶性蛋白含量降低。由于光合产物积累减少，增施氮肥使旗叶可溶性糖含量降低。当土壤相对含水量在45%~75%之间时，增施氮肥使春小麦旗叶的渗透调节能力增强，MDA含量降低，可溶性蛋白含量增加。当土壤相对含水量高于75%时，氮肥的效应随着土壤相对含水量的增加而降低。
关键词:生理特性;氮素营养;土壤相对含水量;春小麦
中图分类号:S512.1+2.01 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2008)08-0887-03
水和肥是高产麦田生态系统中可人为调控的两个重要的生产因素，但两个因素对生态系统的作用不是孤立的，而是相互影响和制约的[1-3]。因此旱地农田施肥及水肥耦合效应研究就一直为国内外许多研究者关注。以往虽然关于水分和氮素营养交互作用的研究相对较多，但由于试验设计､作物品种和肥料水平的差异，研究结果并不一致[4-6]，并且很多试验的水分控制为阶段控水，对全生育期水分胁迫条件下小麦生长发育规律的研究较少[7]。本试验不仅在春小麦全生育期控制土壤水分，而且设置了6种连续的水分梯度，在每种水分条件下又设置了4种氮肥施用量，以此来研究不同的水分条件下氮素营养对春小麦灌浆期旗叶生理特性的影响。
1 材料与方法
1.1 试验材料
本试验于2005年在沈阳农业大学农学院田间试验基地内进行。供试作物为辽春10号春小麦。供试土壤田间持水量为24.17%。试验采用盆栽在防雨旱棚中进行，每盆装土5 kg。
1.2 试验设计
本试验共设水分和氮肥施用量两个因素，其中水分设置6个水平，氮肥施用量设置4个水平，共24个处理，每个处理8次重复。
土壤相对含水量的6个水平分别是:W1为35%~40%，W2为45%~50%，W3为55%~60%，W4为65%~70%，W5为75%~80%，W6为85%~90%。W1~W4为干旱胁迫处理，W5为正常水分处理，W6是水分过量的处理。
氮肥的4个水平分别是:不施氮肥(N0);轻施氮肥(N1)，每盆施尿素0.25 g;适量施用氮肥(N2)，每盆施尿素0.5 g;重施氮肥(N3)，每盆施尿素1 g。每盆各加入1.4 g过磷酸钙。
出苗后每盆定苗13株，三叶期以后开始采用称重法控制土壤水分，在灌浆期测定生理指标。
1.3 测定项目和方法
脯氨酸含量测定采用酸性茚三酮比色法[8]，可
溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法[8]，丙二醛(MDA)
的测定采用硫代巴比妥酸(TBA)法[8]，可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝G-250法[8]。
2 结果与分析
2.1 水氮配合对春小麦旗叶脯氨酸含量的影响
春小麦在灌浆期旗叶脯氨酸含量随着土壤含水量的降低迅速增加(表1)。水分和氮肥对春小麦旗叶脯氨酸含量的交互作用受土壤含水量的制约。在土壤含水量低的W1和W2条件下，旗叶脯氨酸含量显著高于正常水分处理，说明春小麦受到了严重的水分胁迫，需要通过大量合成脯氨酸来增加渗透调节能力，而施氮处理的脯氨酸含量急剧升高，这应该是增施氮肥加重了水分胁迫而导致的后果。在W3和W4条件下，增施氮肥能够提高旗叶的渗透调节能力，但随着土壤相对含水量的增加，氮肥的效应降低。在没有水分胁迫的W5和W6条件下，施用氮肥对旗叶脯氨酸含量的影响不显著。
2.2 水氮配合对春小麦旗叶可溶性糖含量的影响
春小麦旗叶可溶性糖含量随着土壤含水量的降低而增加，但当土壤含水量较低时，施用氮肥使可溶性糖含量的变化规律与脯氨酸含量的变化规律相反(表2)。水分和氮肥的交互作用表明，在水分胁迫严重的W1和W2条件下，氮肥的施用使可溶性糖含量降低，由于可溶性糖来源于植株体的光合作用，这说明施用氮肥抑制了叶片的光合作用。随着水分胁迫的改善，在W3和W4条件下，增施氮肥可以提高旗叶可溶性糖含量，有利于缓解春小麦的水分胁迫。在W5和W6条件下，氮肥处理的旗叶可溶性糖含量增加不明显。
2.3 水氮配合对春小麦旗叶丙二醛含量的影响
水分胁迫显著提高春小麦旗叶MDA含量，水分和氮素营养对旗叶MDA含量的交互作用受土壤含水量的影响(表3)。在W1和W2的严重水分胁迫下，施用氮肥使MDA大量积累，增施氮肥加重了膜脂过氧化。随着水分胁迫的减轻，在W3和W4条件下，随着氮肥施用量的增加，MDA含量不断下降，说明氮肥能够减轻水分胁迫对生物膜的伤害。在W5和W6条件下，重施氮肥的处理反而会出现水分胁迫的情况，使得MDA含量并不是最低的。
2.4 水氮配合对春小麦旗叶可溶性蛋白含量的影响
氮肥对旗叶可溶性蛋白含量影响受水分条件的制约(表4)。在W1和W2条件下，低的可溶性蛋白含量影响了春小麦的正常生理功能，特别是光合作用，而氮肥加重了这个不利的影响。在W3和W4条件下，随着氮肥施用量的增加，旗叶中可溶性蛋白含量不断的提高，有助于改善植株的光合能力。在W5和W6条件下，增施氮肥使可溶性蛋白含量增加的幅度减少，水已经不是制约植株生长发育的限制因素了，过量施用氮肥对提高光合作用不大。
3 小结与讨论
黄明丽和张岁歧等的研究表明，施肥可以提高小麦叶片的渗透调节能力，降低MDA含量，延缓旗叶衰老[3，6]。但是薛青武和陈培元的研究表明，尽管高氮处理的小麦叶片的渗透调节能力较高，但在中度以上干旱条件下高氮增加了叶片对低水势的敏感性[9]。本试验的结果显示，氮素营养对春小麦旗叶生理特性的影响受到土壤含水量的制约。土壤含水量低于45%时，施用氮肥使得原本已经很严重的水分胁迫进一步恶化，春小麦通过增加脯氨酸的含量来增强渗透调节能力[10，11]。虽然此水分条件下可溶性糖含量高于正常水分处理，但因为在较低的土壤含水量下，增施氮肥加重了水分胁迫，进而影响光合产物的积累，所以引起了可溶性糖含量的降低，这说明叶片的渗透调节能力与同化物的供应有关[12]。由此也说明，在春小麦灌浆期脯氨酸应该是其主要的渗透调节物质，对维持细胞的正常水分代谢的作用要大于可溶性糖。当土壤含水量在45%~75%之间时，增施氮肥可以提高渗透调节物质的含量，部分缓解水分胁迫对膜脂的伤害进而有利于增强植株的光合效率。当土壤相对含水量高75%时，氮肥的作用不明显，特别是重施氮肥的处理，由于地上部生长旺盛，蒸腾剧烈，反而会使MDA含量增加，可溶性蛋白含量降低，所以并非在任何条件下氮肥施用量越多越好[13]。
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(责任编辑 郑 威)
