全 文 ：第 12卷 第 4期
2 0 0 4年 1 0月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
VO1．12 NO．4
Oct．， 2004
玉米铁营养不服从报酬递减律的研究
王景安 梁晓华 彭永康
(天津师范大学化学与生命科学学院 天津 300074)
摘 要 试验研究不同供 Fe水平对玉米幼苗Fe营养的影响结果表明，0～0．10tmol／L Fe浓度内随 Fe浓度的增加
而玉米茎叶鲜物质量渐降，不服从矿质营养的报酬递减律；而0．10～100tmol／L Fe浓度 内随 Fe浓度的增加而玉米
茎叶鲜物质量渐增；玉米根则以0．01tmol／L Fe浓度处理生长量最小。0～lttmol／L Fe浓度 内随 Fe浓度的增加而
玉米茎叶 Fe含量渐降，叶片黄化渐重和叶绿素含量降低，尤以ltmol／L Fe浓度处理叶片黄化最重；1～100 t~mol／L
Fe浓度 内随 Fe浓度的增加而玉米叶片 Fe含量渐增 ，且叶绿素含量亦增高。根内Fe含量的变化呈相同趋势，但致
根 Fe含量最低的营养液 Fe浓度低于致茎叶 Fe含量最低的营养液Fe浓度。而低量供Fe对玉米体 内可溶性糖、氨
基酸和 NO；一N含量及总 Fe吸收量均比完全不供 Fe处理的危害更重。
关键词 供 Fe水平 玉米幼苗 Fe营养
The maize iron nutrition not obeying the reward descending rule．WANG Jing—An，LIAN G Xiao—Hua，PENG Yong—
Kang(College of Life and Chemical Sciences，Tianjin Normal University，Tianjin 300074)，CJEA，2004，12(4)：95～97
Abstract The efect of different iron levels on the maize seedlings iron nutrition was studied．The results indicate that
within the Fe level of 0～0．10／,molL，the fresh weight of shoots decreases with the increase of Fe concentration．not
obeying the reward descending rule of mineral substance nutrition；in the range from 0．10 to 100ttmol／L of Fe concentra—
tion，the fresh weight of sho ts increases with the increase of Fe level：the biomass of roots is least in the Fe coneentration
of 0．01tmol／L；in the Fe level of 0～ltmol／L，with the increase of the Fe concentration，the Fe content of maize shots
decreases，the etiolation of leaves aggravates and chlorophyl content decreases，the Fe concentration making the etiolation
of the leaves most severely is about lttmol／L；in the Fe level of 1～lOOt~mol／L．the Fe content and chlorophyl content of
the shots increase with the increase of Fe concentration in nutrient solution．The changing trend of Fe content in the ro—
ots is similar to that in shoots，but the Fe concentration causing Fe content lOW in ro ts is lower than that in leaves．Fur—
thermore，the effect of certain low Fe on the contents of soluble sugar，amino acid，NO；一N and total absorbed Fe is more
severe than that of Fe deficiency．
Key words Fe level，Maize seedling，Fe nutrition
以往研究H 已报道供给一定量 zn较不供 zn对玉米危害更大，玉米体内zn含量更低。其他元素对玉
米生长发育的影响是否也存在此现象尚待进一步研究。本试验研究了不同供 Fe浓度对玉米幼苗 Fe营养的
影响，为玉米幼苗生长合理施 Fe提供理论依据。
l 试验材料与方法
供试玉米品种为“吉单 120”，属对各种元素反应较敏感的品种。选择饱满一致的玉米种子浸泡 12h
后置垫有浸湿滤纸的搪瓷盘中且上盖 2层湿纱布，于 25*(2培养箱中催芽，2d后挑选发芽一致的种子播入
洁净石英砂中于室温下发苗，6d后去掉胚乳用去离子水冲洗干净，移栽至容有相应处理营养液的培养钵
(1L)中，每钵 3株 ，培养温度白天 25～28*(2，夜间 20～23*(2，每天光照 14h，每隔 2d更换 1次营养液，各
营养 液 组 成 均 含 K2SO4 0．75mmol／L，MgSO4 0．65mmol／L，KC1 0．1mmol／L，Ca(NO )，2mmol／L，
KH2PO40．25mmol／L，H3BO3 ltmol／L，ZnSO4 ltmol／L，MnSO4 1tmol／L，CuSO40．1trnol／L，(NH4)6Mov024
0．005tmol／L，Fe浓 度设 Otmol／L(I)、0．01 tmol／L(1／)、0．10 tmol／L(1lI)、ltmol／L(Iv)、10 mol／L(V)和
lOOtmolL(r~)6个处理 ，Fe以 FeHEDTA形式供给，每处理均为 5次重复。营养液 pH值用 NaOH或 HC1
*天津市应用基础研究重点项 目和天津师范大学引进人才基金项目共同资助
收稿 日期：2003—10—29 改回日期：2003—1卜31
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中 国 生 态 农 业 学 报 第 12卷
调至 6．2(±0．1)，用电动泵连续通气供 O 。采用 SPAD一502型叶绿素仪于培养 4d和 8d时测定各处理叶片
(以下数第 2片叶中部为准)叶绿素含量，每处理测定 15片叶，以其平均值作为该处理叶绿素含量。培养
14d后收获植株地上部和地下部(此时 1／lmol／L Fe浓度培养的玉米叶片已完全黄化 ，并出现大面积坏死)，取
鲜样用蒽酮比色法测定其可溶性糖含量 ，用茚三酮显色法测定游离氨基酸(AA)含量 ，用水杨酸消化法测定
NOs-一N含量。样品烘干后粉碎、灰化，用 0．5mol／LHC1溶解灰分 ，等离子发射光谱仪测定 Fe等元素含量，各
处理均重复 5次。
2 结果与分析
2．1 不同供 Fe浓度对玉米茎叶与根鲜物质量及叶绿素含量的影响
不同供 Fe浓度对玉米茎叶及根鲜物质量的影响研究结果表明，当供 Fe浓度分别为 0／lmol／L、0．01
￡mol／L、0．10／lmol／L、1／lmol／L、10／~mol／L和 100／~mol／L时，玉米茎叶鲜物质量分别为 0．76g／株、0．63g／株、
0．61 g／株、0．87g／株、1．13g／株和 1．53g／株，玉米根鲜物质量分别为 0．64g／株、0．48g／株、0．55g／株、0．88g／株、
0．91g／株和 0．97g／株。随供 Fe浓度降低 ，玉米茎叶及根鲜物质量均逐渐降低 ，供 Fe浓度为 0．10／~mol／L处
理茎叶鲜物质量降幅最大，而供 Fe浓度为 0．01／Lmol／L处理根鲜物质量降幅最大，供应一定量 Fe比完全不
供 Fe对玉米生长更为不利，其原因可能与缺 Fe造成叶片失绿 ，进而影响光合产物的积累有关。由表 1可知
供Fe浓度为 0～l~mol／L时随供 Fe浓度 的增加，玉米叶片叶绿素含量反而降低，而供 Fe浓度为 1～
100／~mol／L时则随供 Fe浓度的增加 ，玉米叶片叶绿素含量也提高。叶绿素含量以 l~mol／L Fe浓度处理最
低，且随时间的推移，该现象越来越明显，至处理 8d时 l~mol／L Fe浓度处理叶片已完全变为白色。2时期玉
米叶片叶绿素含量测定结果均表明，供给低量 Fe较完全不供 Fe对叶绿素合成危害更大。“吉单 120”玉米
品种以供 Fe浓度 l~mol／L处理对叶绿素合成影响最严重。
表 1 不同供 Fe浓度对玉米叶片叶绿素含量的影响
Tab．1 Chlorophyl contents of maize leaf under different Fe concentrations
*为 SPAD一502型 叶绿素 仪读数 。
2．2 不同供 Fe浓度对玉米植株可溶性糖、氨基酸及 NOr·N含量的影响
由表 2可知随供 Fe浓度的降低，玉米茎叶可溶性糖含量逐渐升高 ，其原因可能是缺 Fe阻碍了蛋白质合
成H ，且供 Fe浓度 0．01~．mol／L处理玉米茎叶可溶性糖含量升幅最大；玉米根可溶性糖含量则随供 Fe浓度
降幅不同而差异较大，由正常供 Fe浓度 lO0~．mol／L处理降至 10／~mol／L处理时可溶性糖含量增幅最大，降至
lp．mol／L Fe浓度时对可溶性糖含量几乎无影响，进一步降低则可溶性糖含量升高，至 0．O1／lmol／L Fe浓度处
理时升至最大值，其原因可能是植物光合作用与蛋白质及氨基酸合成对 Fe浓度要求不同所致，蛋白质及氨
基酸合成对 Fe浓度要求较高，而光合作用对 Fe浓度要求较低，供 Fe浓度降至 10／~mol／L时已影响到蛋白质
表 2 不同供 Fe浓度对玉米檀株可溶性糖、氨基酸及 NO；·N含量的影响
Tab．2 Effects on the contents of soluble sugar，amino acid，and NO3-一N in maize plant under diferent Fe concentrations
及氨基酸的合成，但对光合作用影响较小，故可溶性糖含量升高，继续降低供 Fe浓度时则影响蛋白质、氨基
酸合成及光合产物可溶性糖的积累。供 Fe浓度为 0．10～lOOp．mol／L时随供 Fe浓度的降低 ，玉米茎叶氨基
酸含量逐渐升高，而供 Fe浓度为 0～0．10t~mol／L时则随供 Fe浓度的降低，茎叶氨基酸含量也降低，即供 Fe
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第 4期 王景安等 ：玉米铁营养不服从报酬递减律的研究 97
浓度为 0．1Ogmol／L时茎叶氨基酸含量最高；随供 Fe浓度的降低，玉米根氨基酸含量基本呈逐渐升高趋势，
根与茎叶氨基酸含量受供 Fe浓度的影响而有所不同，其机理 尚待进一步研究。供 Fe浓度为 0．10～
lOOgmol／L时随供 Fe浓度降低，玉米茎叶 NO；一N含量渐增，而供 Fe浓度为 0～0．1O／~mol／L时则随供 Fe浓
度的降低 ，玉米茎叶 NO；一N含量渐降，即供 Fe浓度为 0．1O／~mol／L时茎叶 NO；一N积累最多；玉米根 NO；一N
含量除供 Fe浓度 10 mol／L外，随供 Fe浓度的降低，玉米根 NO；一N含量渐增。茎叶 NO；一N及氨基酸积累
与玉米生长受抑的相关性为研究低 Fe抑制玉米生长提供了途径。
2．3 不同供 Fe浓度对玉米植株 Fe含量的影响
表 3表明供 Fe浓度为 1～100／~mol／L时玉米茎叶 Fe含量随供 Fe浓度的降低而降低，但供 Fe浓度为
0～1 mol／L时玉米茎叶 Fe含量却 随供 Fe浓度 的降低而升高，供 Fe浓度为 0．1O／~mol／L、1／~mol／L和
10肚mol／L时玉米茎叶Fe含量均低于不供 Fe处理；供Fe浓度为0．1O／~mol／L和 1／~mol／L时玉米根 Fe含量低
于完全不供 Fe处理。供 Fe浓度为 0．01~mol／L时玉米茎叶 Fe含量低于不供 Fe处理，但根 Fe含量却高于
不供 Fe处理，证明供 Fe浓度为 0．O1／~mol／L处理有抑制玉米根内Fe向地上部运输的作用，这与少量供 zn
表 3 不同供 Fe浓度处理 14d后玉米植株 Fe含量比较
Tab．3 Fe contents in maize plant under different Fe concentration treatments after 14 days
对Zn运输 的影响完全一致 。试验研究表明 工～Ⅵ各处理玉米总吸 Fe量依次分别为 26．6 g／株、22．5
g／株、14．1／~g／株、20．2t．g／株、39．9／~g／株和 68．3／~g／株，表明供 Fe浓度为 0～lO0／~mol／L处理对玉米总吸 Fe
量与对体内 Fe含量的影响具有相同趋势，供 Fe浓度为0．10 mol／L和 l~tmol／L处理玉米吸 Fe量显著低于
正常供 Fe处理(1O0／~mol／L)和完全不供 Fe处理，这种低 Fe危害与低 Zn危害 ¨表现出相同规律。供给很少
量 Fe元素时诱导作用对植物产生的危害比完全不供 Fe元素时更大，其原因可能是由于细胞膜结构破坏，使
体内 Fe向外渗漏 ，故吸 Fe量降低。
3 小 结
低量元素供应处理对植物的危害高于完全不供给该元素处理，这可能与植物所处的生理状态有关，其机
理亟待进一步深入研究；该研究发现还将进一步完善矿质元素的产量效应曲线，对 Mitscherlich学说也是一
个重要补充，大家公认在达到最高产量之前，随矿质养分供应量的增加 ，作物生长率和产量以报酬递减的规
律增加，但矿质养分供应量很低时并非完全如此，有关规律还需进一步研究和补充。
参 考 文 献
1 王景安等．一定的低锌比缺锌对玉米危害更大．自然科学进展，2002，12(2)：205～207
2 王景安等．缺锌与低锌对玉米苗期生长发育的影响．土壤肥料，1999(5)：18-20
3 王景安等．供锌水平对玉米幼苗生长发育及锌含量的影响．吉林农业大学学报，2000，22(1)：69～72
4 H·马斯纳 著．高等植物的矿质营养．北京：北京农业大学出版社，1991．163～166
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