夏花生施用氮肥对根瘤中固氮酶和叶片硝酸还原酶活性的影响李向东，吴爱荣，张高英，万勇善（山 东农业大学农学系）【摘要】氮肥对夏花生根瘤中固氮酶的活性有抑制作用，主要是降低了根瘤菌 的侵染和根瘤的形成。但这种抑制作用主要表现在结荚以前．随生育期推进，抑制作用逐渐减弱。 不同生育期追施氮肥对固氮酶活性的抑制作用，前期较重且时间长，后期较轻且时间短。施氮增进 叶片硝酸还原酶（ＮＲ）活性．但不全是正相关，生育前期和后期都有所变化。ＮＲ与固氮酶之间 在固氮酶活性受抑制的硝态氮浓度下呈负相关，而其未受抑制或抑制较轻时，二者呈正相关。关键 词：夏花生，氮肥，固氨酶，硝酸还原酶中图法分类号：５５６５．２花生的氮素同化系统有两种 ，一是固氮酶（Ｅ．Ｃ．１．１８．２．ｌ），把大气中Ｎ。还原为氨；二是硝酸还原酶（ＮＲＥ ．Ｃ．１．６．６．ｌ），把根系吸收的硝态氮还原为亚硝酸，再由亚硝酸还原为氨。ＮＲ是植物 体内硝酸盐同化过程中的限速酶，它受ＮＯ；一Ｎ的诱导和促进（６·’２·’３·２１’；固氮 酶是固定氮素的‘’机器”，它一般受ＮＯ；一Ｎ的抑制。国内外有关花生施用氮肥效应方面的研 究报导较多”－３“－”），亦有花生固氮酶和ＮＲ方面的研究报导“·’·”·”·‘’），但 多是对春花生的研究，且二者同时进行研究的报导还很少。本研究对夏花生以大田与盆栽相结合、 较系统地探讨了施用氮肥对固氮酶和ＮＲ活性的影响。ｌ材料和方法１．ｌ供试品种及试验设计采 用高产大花生品种海花１号，于１９８９～１９９１年６月５日进行大田和盆栽夏播：大田试验设 ５个施氮处理Ｎ。、Ｎ。７５、Ｎ７５、Ｎｉｌ，５、ＮＩＳ。（Ｎ下标数为每公顷施基肥纯氮的 公斤数，下同），随机排列，重复３次，小区面积３２．４ｍ’。盆栽试验设９个处理：Ｉ、ＮＯ ，１１、Ｎ。，５，皿、Ｎ７５，ＩＹｒ、Ｎ；Ｉ，５，Ｖ、Ｎ１５０，ｗ、Ｎ；。，５，＼ＬＮ ．５＋．５（始花），皿、Ｎ７５＋７。（结荚），兀Ｎ７５＋７５（他果），每处理播２０盆， 出苗后每盆留４株，随机区组排列。所用氮肥均为尿素，做基肥一次施用；盆栽试验处理＊、皿、 Ｄ在Ｎ－５的基础上分别于始花门月７日）、结美（８月６日）、饱果（９月３日）期每公顷再追 施７５ｋｇ纯氮。除氮肥外，各处理均每公顷施基肥过磷酸钙７５０ｋｇ、Ｋ，ＳＯ。３７５ｋｇ 。土壤基础肥力参见表Ｉｃ表１大田及盆栽试验土坯基础肥力状况ＴａｂｌｅｌＴｈｅｉｎｉｔｉ ａｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙｏｆｆｉｅｌｄａｎｄｔｈａｔｏｆｐｏｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ１．２ 取样方法于始花、结荚、饱果、收获４期取样。大田取５株、３次重复；盆栽取４株、重复４次， 测定固氮酶及ＮＲ活性．然后烘干根瘤和叶片称重，供测ＮＯｉ－－Ｎ含量。１．３测定项目和方 法测定根瘤中固氮酶活性，取５株、计数全部根瘤、称重，然后采用乙炔还原、气相色谱测乙烯法 测定其活性”）；测定ＮＲ活性，取以上５株花生主茎顶三叶，以陈毅活体测定法进行‘”；叶片 硝态氮含量采用水杨酸比色法测定‘２’‘。２结果与分析２．ｌ施用氮肥对根瘤中固氨酶活性的 影响２．１．１对结瘤的影响大田试验结果表明（表２）：施用少量氮肥有促进根瘤发育的作用· 播种后６２ｄ（结荚期）调查，Ｎ。，。处理单株结瘤数和瘤重均明显高于对照Ｎ。，但施氮超过 Ｎ３７。则随施氮量的增加根瘤数和瘤重降低趋势明显；盆栽试验结果，随施氮量的增加根瘤数逐 渐减少，单株结瘤数与施氮量之间呈显著负相关，播后３６ｄ、６２ｄ、９４ｄ、１１７ｄ调查， 相关系数分别为一０．８８２９”、一０．８３１８”、一０．ｇｌｌｏ”和一０．９５３１”。 而根瘤干重与施氮量之间负相关不显著，低氮处理的瘤干重则显著为高（表二）。另外，在根瘤形 成始期（始花期）调查：所有施氮处理的根瘤数明显低于对照。由此可以推知，花生施氮多时降低 了根瘤菌的侵染和根瘤的形成，根瘤数目减少，而对根瘤干重的影响较小．适量施氮还有增进作用 。盆栽施肥期试验还表明：始花和结荚期施用氮肥都减少了根瘤数目，降低了根瘤干重。由表２还 可看出：单株瘤数和瘤重自始花到结美期增长最快。此后根瘤数增加减慢，根瘤重则仍迅速增加到 他果期达最大值．然后由于衰老而减轻。这种变化规津不受施氮的影响。２．１．２对固氮酶活性 的影响在大田试验条件下，花生根瘤中固氮酶活性随施氮量的增加而显著降低，尤以单株酶活性最 为明显，表明施氮对固氮酶活性具有明显抑制作用（表３）。播后１１７ｄ相关分析结果，单株固 氮酶活性与单株根瘤干重之间呈显著正相关（ｒ＝０．８７７９”），而与根瘤数相关不显著。由 此看来根瘤干重高低能较好地反应固氮能力大小，而用根瘤数估计花生的固氮力大可靠。在盆栽试 验中，低氮处理表现提高固氮酶活性，以Ｎ７５、Ｎｉｌ，５的活性最高，超过Ｎｉｌ，５、随施 氮的增加固氮酶活性又趋降低；始花、结荚、饱果期施氮都对固氮酶活性表现出抑制作用，只是程 度不同，前期施氮抑制较重、表２施用氮肥对花生结们的影响Ｔａｂｌｅ２Ｔｇｅｅｆｆｅｃｔｏ ｆＮｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｏｎｎｏｄｕｌｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎ另ｕｍｍｅｒｓｏ尽可ｉｎ ｇＰｅａｎｕｔ注：不同字母表示００５显著水准．ＮＯｔｔ：ＤｉｆｆＣｆＣｌｌｔＩＣＩｔｔ ＴＳｉｌｌｄｉＣｌｌｔＣＳｉｇｌｌｉｆｉＣｉｌｌｌｔ００５ＩＣＶＣＩ表３施用过肥对花生 固氨酶活性的影响Ｔａｂｌｅ３ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＮｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｏｎｎｉｔｒｏ 巳ｅｎａｓｅａｃｔｉ’．ｉｔ罗ｉｎｓｕｍｍｅｒｓｏ’’，ｉｎｇｐｅａｎｕｔ注：不同字母 表示０．０５《小写）或０．ｏｆ（大写）显著本准．Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｋｔｉｅｒ ｓｍｄ上ａｔｅｓｂｎｉｆｉＣａｎｔｏ．０５（ｓｍａｌ！Ｋｔｉｅｒ）ｏｒｏ．ｍ（ｃａＰｉ ｔａ！！ｅｔｔｅｒ）ＬｖｅＬ后期较轻。但到收获时，３种施肥时期处理的固氮酶活性都明显高 于对照Ｎ，５。盆栽试验结果还表明：固氮酶活性的不同生育期变化受施氮的影响，低氮处理Ｎ。 、Ｎ。，５、Ｎ，；的活性高峰在播后６２ｄ（结荚期），而高氮处理Ｎｌｌｉｓ、ＮＩ５０、Ｎ Ｉ。、５的活性高峰在播后９４ｄ（泡果期），所有处理到收获时固氮酶活性都有不同程度的降低 ，但高氮处理Ｎ；；，；、Ｎ；５。、Ｎ；。，５仍能保持较高水平。综上所述，花生施氮对固氮 酶活性有明显抑制作用，但这种抑制作用主要表现在结荚以前，结荚以后抑制作用逐渐减弱；随施 氮的增加生育期固氮酶活性高峰推迟，且后期固氮酶活性也较高。２．２施用氮肥对叶片ＮＲ活性 的影响测定夏花生施用氮肥对叶片ＮＲ活性的影响，结果列人表４。由表４可见，大田施用氮肥提 高了叶片ＮＲ活性，但施氮过多则又降低。相关分析表明：由于花生前期吸收氮较少，主要是利用 土壤中的氮，ＮＲ活性与施氮量之间呈显著负相关；随着花生的生长和需氮量的增加，肥料氮逐渐 被吸收利用，ＮＲ活性与施氮量之间又转化为正相关关系，但未达显著水平。本试验盆栽的ＮＲ活 性前期与施氮量呈显著正相关．中期亦有正相关关系，但到后期则转化为负相关，这可能是因为盆 栽土壤氮素基础肥力较低的缘故””。表４施用氮肥对花生叶片ＮＲ活力的影响Ｔａｂｌｅ４Ｔｈ ｅｅ地ｃｔｏｆＮｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｏｎＮＲＡｉｎＩｅａｖｅｓｏｆｓｕｍｍｅｒｓｏｗｉ ｎｇｐｅａｎｕｔ注；不同字母表示００５（小写）或０川（大写）显著水准。Ｎ＊！ｅ：Ｄｆ卜 ．＊＊１１悦ＫｒｓＩｍ山＊＊！ｅ引ｇ＊Ｉｎ＊ｎ＊１００５（ｓｆｆｉ川１１ｄｉｅｎ＊ｒｏ ｍ…ａｐｎ川ｉｅ！！＊Ｏｌｅｖ引．２．３花生固氮酶与ＮＲ之间的消长关系夏花生一生中固氮 酶活性以结荚期（播后６２ｄ）最高，呈单峰曲线（如图所示），且随施氮量的增加峰值出现时间 后移，Ｎ１５０处理的活性高峰推至饱果期（播后９４ｄ）。叶片ＮＲ活性始花期（播后３６ｄ） 较高，结荚期最低，后期又升高呈‘”Ｖ”型曲线变化，这与固氮酶活性变化动态正好相反，说明 二者是一对桔抗酶。表４相关分析表明：在足以抑制固氮酶活性的施氮水平下（大田）．固氮酶与 ＮＲ活性之间存在负相关关系；而固氮酶未受抑制或抑制较轻时（盆栽播后６２ｄ、结荚期），固 氮酶与ＮＲ活性又呈显著正相关。但到后期根系衰老。地上部光合能力下降，固氮所需能源受限， 且根瘤老化，固氮酶与ＮＲ活性又呈负相关关系。（附图固氮酶活性与ＮＲＡ的变化动态（盆栽） Ｆｉｇ．Ｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙ（ＮＡ）ａｎｄＮＲ Ａ（ｐｏｔ）从硝酸还原酶活性的绝对量看，花生叶片平均只有２０１；ｇＮＯ；·ｇ－’·ｈ－ ’，而小麦等粮食作物叶片＊Ｒ活性较高，一般在９帅ｇ＊ｑ·ｇ－’·ｈ””。可见花生尽管需 氮量很大．每生产１００ｋｇ荚果需氮５～６ｋｇ，远高于小麦等粮食作物’“’．但由于根瘤菌 固氮，花生对氮素化肥的反应远不如粮食作物敏感。３结论与讨论３．１花生施用氮肥对根瘤中固 氮酶活性的影响较为复杂，前人的研究结果也很不一致’‘”。本试验表明：大田条件下，地力较 好，少量施氮有利于根瘤着生和发育，但固氮酶活性却随施氮量的增加而降低。后期单株固氮酶活 性与单株瘤干重相关密切，但与瘤数相关不明显，这表明用根瘤干重估计固氮潜力较根瘤数更可靠 些；施氮对单株酶活性的影响较为明显，而对单位瘤干重的酶活性影响较小，因此，研究施氮对固 氮的影响，固氮酶活性以单株计为好。如本试验盆栽条件下，施氮量少单株根瘤干重和固氮酶活性 较高．而根瘤数则与施氮量呈负相关，似可以认为．施氮量多时抑制了根瘤菌的侵染和根瘤的形成 。施用氮肥不仅影响根瘤固氮量而且对固氮酶活性因生育期的变化也有影响：低氮处理的酶活性高峰在结荚期·高氮（高于Ｎ７５）处理则在他果期，说明施氮对固氮酶的抑制作用随生育进程而逐渐减弱，固氮酶活性高峰期延迟；不同时期施氮都对固氮酶有抑制作用．只是始花前施抑制较重且时间长，始花后施抑制较轻且时间短。３．２前人研究指出：固氮酶与ＮＲ是一对桔抗酶，它们不
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