尿素配施甘氨酸对桃树氮素吸收利用及果实品质的影响

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当前,我国果园生产中为追求高产,氮素投入极不合理,尿素的大量施用带来了相应的负面效应,不仅会破坏土壤结构,影响土壤稳态,还在一定程度上造成了水体富营养化、温室气体排放等问题。甘氨酸作为结构最简单的氨基酸,广泛应用于医疗、食品、农药以及农业方面。就目前研究而言,甘氨酸在农业生产中不仅可以影响作物的生长发育,还可以增强作物抗逆性。然而,甘氨酸在桃树上的应用鲜见报道。因此,本研究以此为切入点,以1年生毛桃实生苗和3年生嫁接苗‘瑞光39/毛桃’为供试材料,设置不同施肥处理(CK:清水处理;T1:尿素;T2:甘氨酸;T3:甘氨酸:尿素=1:1;T4:甘氨酸:尿素=3:7;T5:甘氨酸:尿素=7:3),探究尿素配施甘氨酸对土壤肥力,毛桃实生苗生长、生理特性、氮素利用效率及‘瑞光39/毛桃’果实品质形成的影响。该研究旨在为甘氨酸在桃园生产中的应用提供理论基础。主要研究结果如下:1.尿素配施甘氨酸可以影响毛桃实生苗根系发育及植株生长。T5显著增加毛桃实生苗的根长、根表面积、根体积、根尖数,较CK分别增长了1.29倍、1.21倍、1.12倍、1.57倍。T3有较高的根直径,较CK显著提高了14.28%,而T5的根直径较低。T5显著提高毛桃实生苗根系活力,较CK提升1.69倍,而T3与CK相比无显著差异。T5显著促进桃树生长,与CK相比,其毛桃实生苗的株高、茎粗、叶面积及总干重分别提高了26.76%、35.75%、43.25%、26.54%。2.尿素配施甘氨酸可以影响毛桃实生苗氮素吸收利用效率及氮代谢。其中,T5显著提高毛桃实生苗谷氨酸脱氢酶(GDH)、谷氨酸合酶(GOGAT)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性,增强氮素的代谢能力。单一施加尿素、甘氨酸时,毛桃实生苗对15N甘氨酸的吸收利用效率高于尿素;而尿素配施甘氨酸时,均能提升毛桃实生苗对15N尿素的吸收利用效率,尤以T5效果最显著。与T1相比,T5的氮素利用率显著提高了51.41%。T5显著提高了毛桃植株全氮含量,其中与T1相比显著提高11.83%。不同处理对毛桃实生苗根、茎、叶中氨基酸含量也有较大影响,苯丙氨酸在不同组织中均有较高积累,天冬氨酸在茎中的积累量较高,甘氨酸仅在T2、T5的根部有较高水平积累。3.尿素配施甘氨酸可以影响桃树叶片光合性能。T5显著促进毛桃实生苗叶片色素的积累;而T2对Gs有显著的促进作用,表明甘氨酸对气孔开放促进作用显著。T5可显著提高桃树净光合速率(Pn),同时提高了毛桃实生苗叶片Fv/Fm,ΦPSII和qP,而NPQ较CK显著降低,表明甘氨酸:尿素=7:3可以提高毛桃实生苗叶片光能利用效率。T5还可以提高毛桃实生苗光合关键酶Rubis CO和FBPase活性,促进暗反应CO2的固定效率。4.尿素配施甘氨酸可影响桃树蔗糖代谢。T5显著提高了毛桃实生苗叶片分解方向蔗糖合酶(D-SS)、可溶性酸性转化酶(VINV)、中性转化酶(CINV)、磷酸蔗糖合成酶活性(SPS)活性,降低合成方向蔗糖合酶(S-SS)、不溶性酸性转化酶(CWINV)活性。‘瑞光39/毛桃’的叶片与果实中的蔗糖代谢酶活性变化与毛桃实生苗有较大差异,T5可以显著提高‘瑞光39/毛桃’叶片和果实的S-SS活性,降低叶片CWINV和VINV活性,提高果实CWINV和VINV活性,促进蔗糖在叶片的装载以及在果实中的卸载;此外,T5可显著提高‘瑞光39/毛桃’叶片、果实的SPS活性,从而促进了蔗糖的合成。T5可显著提高毛桃实生苗和‘瑞光39/毛桃’叶片可溶性糖及淀粉的含量,毛桃实生苗中较CK分别提高28.14%和8.4%,而‘瑞光39/毛桃’中较CK分别提高54.95%和39.59%。T4显著提高果实中果糖、葡萄糖的含量,与CK相比,分别提高了31.17%、56.26%;而T2和T5能显著提高桃果实蔗糖的含量,较CK分别提高74.48%、73.28%。5.尿素配施甘氨酸显著影响土壤肥力以及营养元素的利用。T5可提高盆栽土壤磷酸酶、过氧化氢酶、脱氢酶的活性,且对桃园土壤的磷酸酶、蔗糖酶、蛋白酶、过氧化氢酶、脱氢酶活性有显著的增强效果;T5可降低盆栽土壤及桃园土壤氧化还原电位的变动,维持土壤生态的稳定性;T5可增加桃园土壤和盆栽土壤中碱解氮、硝态氮的含量,降低土壤铵态氮、速效磷、速效钾的含量,表明T5可促进桃树对速效磷、速效钾的吸收;T5毛桃实生苗中根、茎、叶的磷、钾元素含量较T1显著提高,而根中铵态氮的含量显著降低,表明甘氨酸:尿素=7:3可促进铵态氮的转化。6.尿素配施甘氨酸显著影响‘瑞光39/毛桃’的果实品质。T5可显著提高果实的整体品质,尤其是单果重、可溶性固形物含量,较CK分别提高8.59%和21.80%;与CK相比,T3和T4显著提升果实硬度,T1、T2和T3降低可滴定酸的含量,而T5、T2、T4显著提高桃果实的糖酸比;T5桃果实的糖酸比和Vc含量较CK分别提高24.83%和52.63%。
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