巖溶地區(qū)玉米光合作用與鋅含量和碳酸酐酶關(guān)系研究.pdf

1、玉米是禾本科、玉蜀黍?qū)? 年生草本植物，玉米是世界上最重要的栽培作物之一，其總產(chǎn)僅次于小麥位居第二。作為主要的糧食作物、飼料作物和工業(yè)加工原料作物，玉米在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，具有重要的地位和不可替代的作用。廣西玉米常年種植面積40萬(wàn)hm2,僅次于甘蔗，是廣西第二大糧食作物,對(duì)解決廣西大石山區(qū)人口口糧具有舉足輕重的作用。盡快提高玉米的品質(zhì)和單位面積產(chǎn)量，是解決山區(qū)貧困和溫飽問(wèn)題的當(dāng)務(wù)之急。光合作用效率是用于揭示光合結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)規(guī)律的探針，光合

2、作用效率又是植物生產(chǎn)力和作物產(chǎn)量高低的根本決定因素。改善光合作用效率是新的“綠色革命”的核心問(wèn)題，將為人類(lèi)面臨的糧食、資源和環(huán)境等問(wèn)題作出貢獻(xiàn)。碳酸酐酶是一種含Zn 的金屬酶，廣泛存在于植物、動(dòng)物和微生物體內(nèi)，催化CO2 和HCO3-之間的相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)。CA對(duì)碳酸鹽巖溶解﹑元素遷移﹑植被的生長(zhǎng)有很大的影響，因此對(duì)巖溶生態(tài)系統(tǒng)有重要的作用。近年來(lái)，劉再華等發(fā)現(xiàn)在巖溶動(dòng)力系統(tǒng)中加入CA，則對(duì)石灰?guī)r的溶解速率在高CO2分壓時(shí)可提高達(dá)10倍，而

3、對(duì)于白云巖，其溶解速率的增加主要在低CO2分壓時(shí)，可達(dá)3倍左右。CA也是一個(gè)重要的光合作用酶,它通過(guò)催化CO2和HCO3-之間的相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)來(lái)降低CO2在葉肉細(xì)胞中的擴(kuò)散阻力,為羧化反應(yīng)提供底物并且參與光合作用的調(diào)節(jié)。這些都說(shuō)明了CA 在我國(guó)西南巖溶地區(qū)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中的重要性。 本研究旨在探索巖溶土壤玉米的鋅和碳酸酐酶在玉米生長(zhǎng)過(guò)程中的作用。通過(guò)玉米鋅含量和碳酸酐酶活性變化，進(jìn)而揭示其對(duì)玉米葉片的光合效率以及玉米產(chǎn)量和地上部分生

4、物量的影響。其中光合特性的測(cè)定主要采用美國(guó)產(chǎn)便攜光合系統(tǒng)測(cè)試儀Li-6400 進(jìn)行測(cè)定，光量子通量密度、大氣CO2濃度和葉片的凈光合速率也可同時(shí)獲得。研究結(jié)果表明： 1.光合速率的日變化不僅與氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率有關(guān)，還明顯受到光合有效輻射的影響。光合速率在晴天從早上七點(diǎn)開(kāi)始隨著氣溫的升高而升高，上午11：00 左右和下午14：00左右各出現(xiàn)1 個(gè)峰值，在2 個(gè)峰值之間有一個(gè)低值，這就是所謂的“午休現(xiàn)象”，這與文獻(xiàn)的報(bào)道是一致的。

5、在施加農(nóng)家肥和鋅肥的耕地中玉米的氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率都有所提高，從而提高了玉米光合性能，促進(jìn)了生長(zhǎng)。 2.在玉米苗期玉米鋅含量最小在15mg/kg～45mg/kg之間，在玉米的生長(zhǎng)旺盛期鋅含量均在40mg/kg～50mg/kg 之間，均表現(xiàn)為施加鋅肥處理的最高，農(nóng)家肥次之。而玉米生長(zhǎng)末期鋅含量除了巖溶區(qū)石山耕地施加化肥的是17.6mg/kg外，其他均在10mg/kg 以下，而植物健康葉子的鋅含量在15mg/kg～100mg/kg之

6、間，在末期出現(xiàn)缺鋅現(xiàn)象。玉米苗期CA活性在0.3～2U之間,生長(zhǎng)旺盛期CA 活性在2～7U之間,其中施加鋅肥處理的或農(nóng)家肥較高,末期CA活性比較低，在0.2U左右.明顯可以看出植物碳酸酐酶活性與鋅含量成正相關(guān)。 3. 在玉米生長(zhǎng)過(guò)程中凈光合速率在生長(zhǎng)旺盛期最大,生長(zhǎng)初期次之,生長(zhǎng)末期最小。生長(zhǎng)旺盛期, 碳酸酐酶的活性最高，凈光合速率也最高，在22.11～31.06μmolCO2m-2s-1之間；生長(zhǎng)初期, 碳酸酐酶的活性較高，凈

7、光合速率也較高，在16.79～19.98μmolCO2m-2s-1之間；生長(zhǎng)末期, 葉片衰老，碳酸酐酶的活性最低，凈光合速率也最低，在10.69～13.21μmolCO2m-2s-1之間。在生長(zhǎng)初期和盛期,經(jīng)鋅肥和農(nóng)家肥處理的碳酸酐酶活性最高,凈光合速率也最高。生長(zhǎng)末期,各處理的酶活和光合速率之間沒(méi)有明顯的關(guān)系。 4.在各樣地中，巖溶石山耕地施加鋅肥的玉米產(chǎn)量和地上部分產(chǎn)量分別增加了11.5％和15.0％，施加農(nóng)家肥的玉米產(chǎn)量和