| 锌是植物必需的微量元素。锌肥施用可以提高作物产量,改善籽粒中锌含量,然而,传统锌肥(Zn SO_4、EDTA-Zn等)溶解度高,易被土壤固定,锌利用率低,难以满足作物生育周期内对锌的需求。近年来,新型锌肥如氨基酸螯合锌、纳米氧化锌(ZnO NPs)等逐渐被广泛应用于农业领域。研究表明,与传统锌肥如Zn SO_4、EDTA-Zn等相比,新型锌肥能更有效改善作物的农艺性状,促进作物光合作用,提高作物产量。油菜是我国重要的油料作物。本研究利用营养液和盆栽实验,以Zn SO_4、EDTA-Zn、甘氨酸螯合锌(Gly-Zn)和ZnO NPs为试验材料,研究不同形态锌肥对甘蓝型油菜苗期生长的影响,拟为农业生产中锌肥的施用提供理论依据。此外,ZnO NPs作为一种新型锌肥,在增强植物镉(Cd)耐受性方面具有重要作用。本研究以ZnO NPs为材料,探究了ZnO NPs在缓解Cd胁迫方面的生理作用,为油菜在Cd胁迫下提高其产量提供了一定的理论依据。本研究获得的主要结果如下:1.新型锌肥对油菜苗期生长的影响Gly-Zn和ZnO NPs处理显著提高了油菜苗期的生物量和叶面积,降低了根冠比,与Zn SO_4和EDTA-Zn相比,新叶的叶面积分别提高了86%、81%和45%、42%,生物量分别提高了59%、37%和65%、42%。施锌促进了根系发育,ZnO NPs处理的根系形态要优于Zn SO_4、EDTA-Zn和Gly-Zn处理。不同形态锌肥处理下植株对锌的吸收速率差异显著,锌的吸收速率为ZnO NPsGly-ZnZn SO_4EDTA-Zn。然而,不同形态锌肥处理的锌累积量差异与锌吸收速率不同。其中,ZnO NPs、Gly-Zn和Zn SO_4处理的锌累积量最高,EDTA-Zn处理最低。总体而言,施用不同形态锌肥显著促进了油菜对锌的吸收,其中施用ZnO NPs时效果最为显著。此外,施用ZnO NPs还可以显著提高锌从根向地上部的转运,促进锌向新叶中的分配。矿质离子对植物生长发育影响较大,施锌显著影响了其他矿质离子的吸收。与Zn SO_4和EDTA-Zn相比,施用ZnO NPs和Gly-Zn显著提高了叶片中B、Ca、Mg的积累。与EDTA-Zn相比,ZnO NPs和Gly-Zn提高了净光合速率(Pn),分别提高了15%和11%,Gly-Zn提高了气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)。Zn SO_4、Gly-Zn和ZnO NPs处理均显著提高了最大净光合速率(A_(n,max))、最大羧化速率(V_(c,max))、最大电子传递速率(J_(max))和磷酸丙糖利用速率(TPU)等光合参数。不同形态锌肥的施用还影响了叶片可溶性糖、蔗糖、果糖的含量,Zn SO_4处理地上部可溶性糖和果糖含量最高,为522.44 mg/g和195.07 mg/g,ZnO NPs处理下根中可溶性糖、蔗糖含量最高,分别提高了52%-85%和24%-47%,而锌形态对淀粉含量无显著影响。不同形态的锌影响了油菜根中抗氧化酶的活性,EDTA-Zn、Gly-Zn及ZnO NPs处理的地上部MDA含量、根中超氧化物歧化酶(SOD)活性及过氧化物酶(POD)活性下降。此外,锌还会影响土壤理化性质及酶活,施锌提高了根际土壤中速效磷的含量,降低了碱解氮含量,同时p H值、速效钾以及有效锌均呈现上升的趋势。综上,与Zn SO_4和EDTA-Zn相比,施用Gly-Zn和ZnO NPs可以促进油菜对锌的吸收,促进地上部B、Ca、Mg的积累,增强油菜光合作用及碳水化合物的合成,改善了根中抗氧化系统主要酶的活性,从而促进了油菜苗期的生长。2.ZnO NPs在缓解油菜Cd胁迫中的作用研究Cd胁迫导致油菜的生物量、叶绿素含量以及光合作用的下降,而ZnO NPs的施用可以显著缓解Cd胁迫症状,提高油菜的生物量、叶绿素含量以及光合能力。在Cd胁迫下,施用Zn SO_4与ZnO NPs时植株根和地上部的Zn、Cd浓度及吸收和转运无显著性差异,但Zn、Cd累积量差异显著。施用ZnO NPs显著减少了Cd胁迫下油菜根尖细胞死亡数量、H_2O_2和O~(2-)的含量,细胞膜透性下降,细胞膜的损伤程度降低。同时,ZnO NPs可以通过改善抗氧系统来减轻Cd胁迫对油菜生长的不利影响。研究发现,施用ZnO NPs显著提高了Cd胁迫下地上部CAT和POD的活性,降低了地上部SOD和根中SOD、CAT、POD的活性。ZnO NPs在缓解Cd毒时并不影响土壤中有效磷、速效磷的含量,但提高了碱解氮的含量,降低了速效钾的含量;进一步研究发现在Cd胁迫下,施用ZnO NPs影响了土壤中脲酶和蔗糖酶的活性,其中脲酶活性上升了16%,蔗糖酶活性下降了49%。综上,与Zn SO_4相比较,ZnO NPs提高了Cd胁迫下叶片中叶绿素的含量,增强了光合作用,降低了根系ROS的含量以及细胞死亡程度,改善了SOD、POD和CAT的活性,从而提高了Cd胁迫下油菜的生物量,提高了油菜对Cd的耐受性。 |
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