本文应用叶绿素快相荧光动力学技术，研究玉米和小麦在不同程度的微量元素缺乏条件下荧光参数的变化规律，并将元素缺乏程度与敏感叶绿素荧光参数相联系进行分析，以便确立科学、可靠的诊断元素缺乏症的叶绿素荧光指标，同时结合其他生理生化指标和光合参数，进一步验证用叶绿素快相荧光动力学技术诊断元素缺乏症的可靠性，为科学施肥提供理论依据。缺素程度设计为：以完全Hoagland营养液中的微量元素浓度为对照，缺素营养液中的元素浓度分别为对照的50%、20%、10%、0%等4个浓度梯度，采用液体培养法精确控制营养元素浓度。每隔5天左右测定一次叶绿素荧光动力学指标，直到出现肉眼可见的明显的缺素症状为止。主要研究结果如下。随着营养液中各微量营养元素浓度的降低，小麦、玉米植株鲜重都呈现不同程度的下降趋势；其中小麦植株鲜重对缺铁、缺锌比较敏感，对缺锰、缺钼较不敏感；而玉米植株鲜重也是对缺铁、缺锌最为敏感，其他微量元素缺乏对玉米鲜重的影响较小。生理生化方面的实验数据显示，随着营养液中各微量营养元素浓度的降低，小麦和玉米叶片中叶绿素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量与对照相比，都有不同程度的降低。总体而言，缺铁、缺锰、缺铜对小麦的这些生理生化指标影响较大；而缺铁、缺锌对玉米的这些生理生化指标影响较大。缺硼和缺钼对小麦和玉米的这些生理生化指标影响较小。各种微量元素缺乏均在叶片上有显著表现，叶片是光合作用的主要器官，因此其光合功能也会发生显著变化。净光合速率测定数据结果显示，随着营养液中各微量营养元素浓度的降低，小麦和玉米叶片的净光合速率均呈下降趋势。用叶绿素快相荧光动力学技术可以更为详细地探测微量元素缺乏对两种作物光合功能的影响。6种微量元素缺乏在叶绿素快相荧光动力学曲线上的差异主要表现在J相和I相。解析叶绿素快相荧光动力学曲线得到的荧光参数结果详细说明了6种微量元素缺乏时的光反应特征：对小麦而言，缺铁，锰，铜，硼对小麦的新叶影响比较大，而缺锌，钼对小麦的老叶影响比较大。小麦新叶对缺铁最为敏感，完全缺铁小麦的新叶Tfm仅为对照的50%左右，dV/dto、dVG/dto、DIo/RC都高于对照的3倍或以上。而新叶中性能指数PI(abs)、PI(CSo)、PI(CSm)远远小于对照，还不到对照的10%。说明缺铁显著降低了小麦的光化学活性和光反应效率。小麦新叶对缺锰、缺铜也比较敏感，仅次于缺铁。当100μs时的光反应中心关闭净速率(dV/dto)和300μs时光反应中心关闭净速率(dVG/dto)均达到对照的2倍以上，同时标准化面积(Sm)、QA被还原的次数(N)、质体醌库被还原的速率(Sm/Tfm)均明显小于对照时，可初步确定为小麦缺锰；当标准化面积(Sm)与对照相比没有发生明显变化，而QA被还原的次数(N)和质体醌库被还原的速率(Sm/Tfm)均明显大于对照时，可初步确定为小麦缺铜。与缺铁、锰、铜相比，锌、硼、钼的缺乏对小麦的影响相对较小。对小麦老叶而言，当到达最大荧光所需的时间(Tfm)和标准化面积(Sm)均没有发生明显改变时，可初步确定为小麦缺锌；小麦老叶缺硼和缺钼的特征性荧光参数较不明显，但由于缺硼症状主要表现在新叶，而缺钼症状主要表现在老叶，故整体来看，缺钼时小麦老叶的荧光参数与对照相比变化更明显些。对小麦新叶而言，标准化面积(Sm)、QA被还原的次数(N)、质体醌库被还原的速率(Sm/Tfm)三者均小于对照时，可初步确定为小麦缺硼；只有标准化面积(Sm)和质体醌库被还原的速率(Sm/Tfm)小于对照，而QA被还原的次数(N)变化不明显时，可初步确定为小麦缺锌；质体醌库被还原的速率(Sm/Tfm)和QA被还原的次数(N)与对照相比均没有明显变化，只有标准化面积(Sm)明显小于对照时，可初步确定为小麦缺钼。对玉米而言，缺铁，锰，铜，硼对玉米的新叶影响比较大，而缺锌，钼对玉米的老叶影响比较大。6种微量元素中，玉米对缺铁、缺锰、缺锌较敏感。完全缺铁处理使玉米新叶的Fv/Fo、φEo、φRo、ψRE、ETo/CSo仅为对照的53%、44%、38%、46%、54%；而dV/dto、dVG/dto、Vj、DIo/RC、DIo/CSo为对照的347%、392%、222%、293%、189%。说明缺铁显著降低玉米的光反应活性。同时完全缺铁的玉米新叶性能指数PI(abs)、PI(CSo)、PI(CSm)显著下降，仅为对照的7%、8%、5%。缺锰对玉米光反应活性的影响仅次于缺铁，完全缺锰新叶的性能指数为对照的20%、23%、17%。当PSII捕获能量从QB传递到PSI的效率(ψRE)和PSI受体侧末端电子受体的量子产额(φRo)与对照相比，变化不明显时，可初步确定玉米缺锰；当标准化面积(Sm)和质体醌库被还原的速率(Sm/Tfm)与对照相比，变化不明显时，可初步确定玉米缺铜。玉米对缺锌也非常敏感，完全缺锌老叶的性能指数PI(abs)、PI(CSo)、PI(CSm)为对照的27%、23%、19%。与缺铁、锰、锌相比，硼、钼的缺乏对小麦的影响相对较小。从玉米老叶荧光参数上看，光化学反应的速率常数(Kp)、在T=0时单位激发态面积吸收的能量(ABS/CSo)、在T=0时单位激发态面积用于电子传递的能量(ETo/CSo)与对照发生明显变化时，可初步确定为玉米缺硼；变化不明显的，可初步确定为玉米缺钼。从玉米新叶荧光参数上看，当标准化面积(Sm)、QA被还原的次数(N)、质体醌库被还原的速率(Sm/Tfm)与对照相比变化较大时，可初步确定玉米缺硼；当标准化面积(Sm)、QA被还原的次数(N)、质体醌库被还原的速率(Sm/Tfm)与对照相比差别不大时，可初步确定玉米缺钼。从以上结果可以看出，用叶绿素快相荧光动力学技术能够快速、灵敏地探测微量元素缺乏时小麦和玉米叶片光合作用光反应的特征、过程和效率。通过比较和总结各种微量元素缺乏时的叶绿素荧光参数变化特征，可为预防和检测微量元素缺乏提供参考。