实施油菜生物柴油计划建造永不枯竭的“绿色油田”

油菜是我国重要的油料作物,当铵态氮(NH₄⁺-N)作为唯一氮源时,油菜的光合作用受到显著抑制,添加硝态氮(NO₃⁻-N)能显著缓解NH₄⁺-N的抑制效应。探究不同硝铵配比对油菜叶片光合能力的影响,明确硝态氮调控油菜光合能力的生理机制,对优化施用氮肥形态,保障冬油菜扩面增产有重要意义。

利用水培试验方法,在高氮(8 mmol/L, HN)和低氮(1 mmol/L, LN)处理下,设置全硝、硝铵3∶1、硝铵1∶1、硝铵1∶3、全铵5个配合比例,在处理15、20、25天时,取油菜样品,测定光合能力参数和生物量。利用光合限制模型分析硝铵比对光合速率的限制。

全铵处理的油菜在HN处理下第5天和LN处理下第7天开始出现枯黄症状,直至18天全部死亡,在处理15天后,植株生物量差异显著。与硝铵3∶1相比,硝铵1∶1处理生物量降低了5.6%～61.3%,硝铵1∶3处理下降了6.9%～110.6%。
同一氮水平下,不同硝铵比例叶片全氮含量无显著差异,然而硝态氮和铵态氮含量差异显著,硝铵3∶1处理叶片硝态氮含量显著高于硝铵1∶1和1∶3处理,分别高出91.7%～292.7%和130.0%～1255.0%;而叶片铵态氮含量在生长后期以硝铵1∶3配比显著高于硝铵3∶1和全硝处理,分别高出52.6%～53.3%和61.1%～76.9%。硝态氮添加显著提高叶片净光合速率(A),硝铵3∶1配比的A最高,较硝铵1∶1和1∶3 配比的A显著提高了16.7%～50.3%;硝铵3∶1处理显著提高了最大净光合速率(A_max)、最大羧化速率(V_cmax)、最大电子传递速率(J_max)和叶肉导度(g_m),分别提高了6.8%～107.4%、9.2%～79.5%、50.5%～115.8%和8.6%～134.8%。A随叶片硝态氮浓度和硝态铵态氮含量比值增加而增加,在硝态氮含量超过120.2～151.2 μg/g,比值超过2.6～3.2后,不再显著变化。通过光合限制模型分析,硝态氮添加提高油菜光合速率是通过降低生化限制和叶肉导度限制。

适当提高油菜氮肥的硝铵比可促进叶片的g_m、V_cmax,从而提高叶片光合能力和植株生物量。氮源中铵超过一半后抑制油菜的光合作用,甚至导致油菜不能完成生命周期,而100%硝态氮也不利于油菜的光合作用。