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在土壤干旱条件下功能叶保持较高的光合能力,并在受到干旱胁迫后较快的恢复是减少棉花产量损失的关键。棉花功能叶是产量与品质形成的关键源器官,通过施钾是否能提高棉花功能叶的光合能力和抗旱胁迫响应需要进一步研究。本研究选择不同钾敏感性品种Siza3(低钾敏感)和Simian3(耐低钾)为试验材料,于江苏省南京市南京农业大学牌楼试验站(118°50’E,32°02’N)进行不同施钾量(0、150和3001kg K2Ohm-1)的花铃期重度土壤干旱试验。其中,盛花期土壤相对含水量(SRWC)保持在40±5%左右,重度干旱8天后将土壤相对含水量维持在75±5%左右。研究施钾缓解花铃期土壤重度干旱胁迫下棉花功能叶光合生理、碳氮代谢、干物质累积与分配、膜脂过氧化的生理生态基础。主要研究结果如下:1.钾提高棉花功能叶光合生理及抗旱胁迫响应花铃期土壤重度干旱胁迫下,棉花功能叶叶水势、气孔导度、光合速率,光系统II最大和实际效率显著降低,光抑制和脂质过氧化显著提高。然而,施K后光抑制和脂质过氧化显著降低,从而促进棉花功能叶的抗旱恢复。同时,施K也提高了抗氧化酶活性和脯氦酸累积。在施K量较高的条件下,Siza3比Simian3更有利于减轻棉花的干旱胁迫,功能叶光合生理活性的恢复速率和施K量呈显著的正相关关系。以上结果表明,在花铃期土壤重度干旱后复水的条件下爱,施K提高了棉花功能叶的光合生理活性。2.钾调控棉花功能叶碳代谢从而缓解了花铃期土壤干旱在花铃期土壤干旱胁迫下,光合产物的输出和经济系数的减少是影响棉花产量与品质的关键因素。在花铃期土壤重度干旱和缺钾(K0)的条件下棉花功能叶净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)活性显著降低,导致光合产物合成减少,经济系数降低。随着施钾量的增加,Siza3抗旱能力显著的高于Simian 3。重度干旱胁迫虽然降低了淀粉含量却增加了蔗糖含量;随着施钾量的提高,棉花功能叶较高的蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SuSy)活性和较低的酸性转化酶(SAI)是维持功能叶较高的蔗糖浓度从而提高棉花抗旱胁迫响应的关键因素。研究结果表明:施钾调控了棉花光合同化和转运过程中的限速步骤,从而缓解了花铃期重度土壤干旱对棉花功能叶碳代谢的影响。3.钾调控干旱胁迫下功能叶氮代谢和渗透调节的生理基础不同钾敏感品种的比较表明:花铃期土壤重度干旱下棉花功能叶相对含水量降低导致功能叶渗透势降低,游离氨基酸,可溶性糖、钾离子和硝酸盐含量的增加是渗透调节能力提高的关键物质。在花铃期土壤干旱胁迫下,谷氨酰胺还原酶(NR)、谷氦酰胺合成酶(GS)和谷氦酸合酶(GOGAT)活性降低,同时,叶绿素含量和可溶性蛋白含量显著降低。施K后棉花功能叶含水量显著提高,渗透物质的大量积累,功能叶光合代谢过程限速步骤酶活力、可溶性蛋白和叶绿素含量提高了棉花功能叶的渗透调节能力。低钾敏感品种Siza 3与耐低K品种Simian 3相比,GS和GOGAT酶活性稳定性更好。以上研究结果表明:施钾提高了花铃期土壤干旱条件下氮代谢酶活性及渗透调节的潜力。