以苹果砧木平邑甜茶(Malus hupehensis)幼苗为试材,结合15N同位素示踪技术,连续两年研究了砂培条件下低锌、适量和高锌水平(0.5、4和16μmol·L-1 Zn2+)5种供给方式[持续低锌30 d、低锌变高锌(前15 d低锌,后15 d高锌)、适量稳定供锌(30 d适量供锌)、高锌变低锌(前15 d高锌,后15d低锌)和持续高锌(30d高锌)]对幼苗生长以及氮素吸收利用的影响.结果表明:适量稳定供锌处理的幼苗总生物量、根系总长、总表面积最大,根系活力最高;持续低锌处理最低.整个处理期间,适量稳定供锌处理的叶片硝酸还原酶(NR)活性均显著高于其他处理.15N示踪结果表明,处理30 d时,各处理15N吸收量、15N利用率表现为适量稳定供锌处理最高;持续高锌、低锌变高锌处理次之;持续低锌处理最低.以上结果说明:供锌不足与过量以及供锌不稳定均抑制了平邑甜茶幼苗根系生长以及氮素的同化,限制了对氮素的吸收,不利于生长发育;而适量稳定供锌优化了根系形态,同时增强了叶片NR活性,促进了幼苗体内的氮素同化,对氮素的高效吸收利用,幼苗生长发育最有利.

为明确叶面施硫酸锌对苹果叶片光合产物合成及其向果实转移分配的影响机理,进而为生产上在苹果果实发育关键时期通过叶面补锌的措施提高果实品质提供理论依据,以8年生寒富/GM256/山定子为试材,设置0(CK)、0.1％(ZS1)、0.2％(ZS2)、0.3％(ZS3)和0.4％(ZS4)5种不同浓度硫酸锌处理,采用13C同位素标记技术,结合相关生理生化指标测定,研究叶面不同浓度硫酸锌对果实膨大期苹果叶片13C光合产物的合成及其向果实运输的影响.结果表明:随着叶面施锌浓度的增加,叶片Rubisco酶活性、净光合速率、PSII最大光化学效率、PSII实际光化学效率、光化学淬灭系数、PSII电子传递速率、山梨醇和蔗糖含量、6-磷酸山梨醇脱氢酶和蔗糖磷酸合酶活性及果实山梨醇脱氢酶和酸性转化酶活性均呈现先升高后降低的趋势,且均以ZS3处理最高(其值分别为8.56μmol·min-1·g-1、15.84μmol·m-2·s-1、0.838,0.751,0.843,92.1,35.41mg·g-1 FW、5.25mg·g-1 FW、412.99μg·min-1·g-1、420.87μg·min-1·g-1、7.19μmol·h-1·g-1FW和9.25μmol·h-1·g-1FW),CK处理最低.13C示踪结果表明,各处理果实13C含量随时间增加逐渐增高,而果实13C转运速率则随时间的增加逐渐降低.与其他处理相比,ZS3(0.3％ZnSO4·H2O)处理显著提高了叶片13C光合产物向果实运输速率,同时该处理下果实13C含量最高.综上表明,叶片涂抹适宜浓度硫酸锌(0.3％ZnSO4·H2O溶液)处理优化了叶片光合性能,提高了苹果叶片光合同化物的合成能力,提高了源叶的生产力;同时提高了果实糖代谢相关酶活性,提高了果实库强,增强了果实对光合同化物的竞争力,促进了叶片光合产物向果实的输送.

[目的]氮素利用率低严重制约我国果树产业的可持续发展.通过研究不同供锌水平对苹果砧木平邑甜茶幼苗生长、光合作用、13C同化与分配和15N吸收、利用与分配的影响,探究锌对苹果氮素吸收利用的影响机制,为苹果生产中氮肥利用率的提高提供理论参考.[方法]以苹果砧木平邑甜茶幼苗为试材进行砂培试验,试验周期为30天.设置ZnO、Zn2、Zn4、Zn8、Zn16(分别相当于0、2.0、4.0、8.0、16.0 pmol/L Zn2+)5个锌浓度处理,每3天更换一次营养液,每次向营养液中加入Ca(15NO3)2 0.01 g,共计加入0.1 g.正式处理25天后进行13C标记,于13C标记后24、48和96 h取样,测定各器官13C丰度.另于正式处理第30天取样,测定幼苗各器官生物量、根系形态、光合特性、碳氮代谢相关酶活性、各器官锌含量以及各器官含氮量、15N丰度.[结果]5个处理中,Zn4处理幼苗各器官生物量与根系活力最高,根系形态指标(根系长度、根系总表面积与根尖数)最优.叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)、二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)、硝酸还原酶(NR)及蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性随供锌水平的提高呈先升高后降低的趋势,均在Zn4处理下达到最大,其值分别为15.21 μmol/(m2?s)、184.12 μmol/(m2.s)、0.839、8.4 μmol/(g?min)、103.25μg/(g?h)和96.6mg/(g?h);在ZnO处理最低,其值仅为Zn4处理的0.65、0.71、0.92、0.51、0.60和0.52倍.各器官锌含量均表现为Zn16＞Zn8＞Zn4＞Zn2＞ZnO.同位素示踪结果表明,随着供锌水平的提高,幼苗整株13C积累量、15N吸收量以及15N利用率表现为先升高后降低,均在Zn4处理下达到最高,其值分别为1.95 mg、0.57 mg和15.8％.不同供锌水平对幼苗13C与15N分配率也有一定影响.其中,Zn4处理下根系13C分配率与叶15N分配率最高,分别为ZnO处理的1.53和1.18倍.[结论]供锌不足与过量均抑制幼苗对氮素的吸收利用.而适宜供锌一方面通过改善叶片的光合作用,提高了叶片碳代谢相关酶活性,加强了叶片对碳的固定;提高了根系对光合产物的竞争力,加强了叶片光合同化物向根系的运输,促进根系生长发育的同时,改善了根系形态,提高了根系活力,进而增强了幼苗对氮素的吸收.另一方面,促进了氮素由根系向叶片的运输,同时提高了叶片硝酸还原酶活性,提高了幼苗对氮素的同化利用能力,进而促进了幼苗对氮素的吸收.因此,适宜锌营养可以有效提高幼苗的碳、氮吸收和同化效率.

以湖北海棠平邑甜茶(Malus hupehensis var.pingyiensis)砧木为试材,采用砂培方式结合13C同位素示踪技术,研究了不同锌水平(Zn2+浓度分别为0.02、0.5、2.0、4.0 μmol·L-1)对幼苗叶片光合性能、荧光参数以及13C积累与分配的影响.结果 表明,低锌(0.02、0.5和2.0 μmol·L-1 Zn2+)处理下幼苗各器官生物量、净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)均较对照(4.0 μmol·L-1 Zn2+)处理明显降低.与对照相比,低锌胁迫明显降低了叶片光系统Ⅱ (PSⅡ)最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPsⅡ)以及PSⅡ电子传递速率(ETR).低锌胁迫处理下的叶片核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)、蔗糖合酶(SS)与蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性随时间增长逐渐降低,在处理35 d后达到最低水平.13C同位素示踪结果表明,0.02、0.5和2.0 μmol·L-1 Zn2+处理下幼苗根系13C积累量在13C标记结束12 h后为0.03、0.05和0.16 mg·株-1,较对照分别降低了88.5％、80.8％和38.5％.13C标记结束72 h后,低锌处理下叶片13C分配率较对照提高了18.5％、12.2％和9.0％,而根系13C分配率较对照降低了47.1％、35.4％和26.0％.以上结果表明,低锌胁迫降低了叶片Pn,削弱了叶片碳同化能力,阻碍了叶片光合同化物的合成及其向根系的运输,进而抑制了根系生长.