近地层臭氧浓度升高对亲子代大豆叶片抗氧化系统的影响

为探究臭氧胁迫对不同世代大豆(Glycine max)抗氧化能力的影响,以栽培大豆“铁丰29号”为试验材料,在开顶式气室(OTCs)中,采用盆栽试验方法,设置3个O_(3)熏蒸体积分数梯度[CK:对照,45nL·L^(−1)O_(3);T1:(80±10)nL·L^(−1)O_(3);T2:(120±10)nL·L^(−1)O_(3)],并将受胁迫后的子代复种,研究臭氧浓度升高条件下大豆亲代和子代抗氧化能力的差异。结果表明,(1)随着臭氧体积分数增加,开花期和结荚期亲子代大豆叶片相对电导率较CK显著增加(P<0.05);MDA含量均增加,且在分枝期和开花期的T2处理下,与CK之间达显著差异(P<0.05),其增加幅度分别为32.9%、37.0%。(2)随着臭氧体积分数增加,O_(2)∙^(−)产生速率加快,除分枝期T1条件的其他处理外,S1和S2较CK都表现出显著差异水平(P<0.05);H_(2)O_(2)含量增大,在分枝期和开花期的T2条件下,S1、S2较CK上升幅度显著,分别达到88.2%、92.4%(P<0.05)。(3)SOD、CAT活性逐渐减弱,POD活性逐步增强。与对照相比,亲子代在3个时期均有显著下降的趋势(P<0.05)。(4)在胁迫后期,子代大豆叶片的ROS含量、产生速率高于亲代,抗氧化酶活性低于亲代,且在T2处理下达到显著水平(P<0.05)。(5)亲、子代大豆的膜脂过氧化程度、活性氧含量和产生速率两两之间均呈极显著正相关(P<0.01),与SOD、CAT活性均极显著负相关(P<0.01),与POD活性呈不相关关系(P>0.05)。试验表明,臭氧体积分数升高对亲子代大豆的抗氧化能力有明显的抑制作用,且对子代的抑制作用略强于亲代,说明同时受到了遗传因素的影响。

模拟氮沉降对大豆干物质积累及叶片氮代谢的影响

为探究全球氮沉降持续增加对大豆干物质积累和氮代谢的影响,本研究以栽培大豆铁丰29号为材料,设置对照处理(不施氮)以及在种植前施氮50 kg·hm^(-2)基肥(模拟实际农田施氮量)的基础上设氮沉降处理(0,50,100,150 kg·hm^(-2)),探讨了氮沉降对大豆干物质积累、叶片氮代谢相关指标(硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸脱氢酶、硝态氮、铵态氮和可溶性蛋白)、产量和品质的影响。结果表明:人为施氮肥结合少量氮沉降能够保证大豆有效氮供应,显著促进了大豆干物质积累,显著提高了叶片氮代谢产物含量及关键酶活性,进而增加了大豆产量和品质。在施基肥50 kg·hm^(-2)条件下,氮沉降量超过50 kg·hm^(-2)时,则对大豆干物质积累、硝酸还原酶活性、硝态氮和可溶性蛋白含量有明显的抑制作用。氮沉降量超过100 kg·hm^(-2)时,会明显降低大豆谷氨酰胺合成酶和谷氨酸脱氢酶活性以及铵态氮含量。综合分析认为,氮沉降可以作为氮素资源促进大豆生长,氮沉降浓度持续升高条件下农田施肥可能抑制大豆干物质积累和氮代谢,导致减产。应在考虑各地区氮沉降量的基础上合理施用氮肥。

干旱胁迫下模拟氮沉降对大豆氮磷化学计量特征的影响

研究干旱胁迫下氮沉降升高对大豆(Glycine max)器官生态化学计量特征的影响,对预测未来生态过程和指导农业可持续发展有重要作用。以“铁丰29号”大豆为试验对象,利用盆栽探讨干旱胁迫后模拟氮沉降对大豆不同器官氮磷化学计量特征的影响。试验设置8个处理:2个水分水平:正常水分(W,75%±5%)、干旱(D,35%±5%),4个氮添加水平:CK、LN、MN、HN(分3次施氮,氮添加分别共计0、50、100、150 kg·hm^(-2)·a^(-1))。结果表明:干旱胁迫和氮沉降交互作用对大豆根、茎、叶的N、P含量及N/P均有显著影响。与CK⁃D处理相比,随着氮处理浓度的上升,一次氮处理后根N含量逐渐下降,HN⁃D处理显著降低19.3%,茎P含量先升后降,LN⁃D处理显著升高38.2%,叶P含量逐渐上升,HN⁃D处理显著增加31.2%;两次氮处理后,根N含量显著低于CK⁃D处理,各处理间差异不显著,茎P含量逐渐下降,HN⁃D处理显著降低18.9%,叶N含量先升后降,MN⁃D处理显著增加18.5%;三次氮处理后,根N含量逐渐下降,HN⁃D处理显著降低19.7%,茎N含量先升后降,HN⁃D处理显著降低22.6%,叶P含量显著低于CK⁃D处理,各处理间差异不显著。施氮后,在大豆叶片N⁃P关系的幂函数中(N=βPα,α和β为常数),W处理α值<1,D处理α值>1,大豆叶片N/P>16。大豆根、茎N含量之间关系显著,茎、叶N含量之间关系极显著,大豆根、叶N之间呈极显著正相关,而茎N、P之间无显著关系。综上所述,生育前期施氮可以缓解大豆受干旱胁迫的负面效应。随着氮沉降浓度的升高以及施氮次数的增加,大豆生长受P限制。