虹吸输液矫正果树缺铁失绿症机理研究

铁元素对于植物正常生长和人类身体健康都是极为重要的。根系从土壤中吸收矿质元素以满足植物的需要，但是，由于石灰性土壤上的铁以三价的氧化态存在，果树等机理Ⅰ型作物只有在铁胁迫时才能够将三价铁还原为二价铁吸收，造成生长在石灰性土壤上的机理Ⅰ型植物叶片缺铁失绿症成为世界性的世纪性难题。本项目利用专利虹吸输液的方法，使二价铁通过果树的枝干直接进入树体，防止了二价铁在土壤或空气中的被氧化，在较短时间内有效的矫正了果树缺铁失绿症。在此基础上，研究虹吸输液二价铁在木质部中的运输价态、运输途径、运输动力、运输方向，木质部汁液有机酸的变化，弄清虹吸输液铁在叶和根中的分配；揭示虹吸输液二价铁对叶肉细胞的细胞器结构、叶绿素荧光、光合作用的影响，探索虹吸输液的二价铁进入叶肉细胞过程中ATPase和FCRase活性的变化，阐明虹吸输液二价铁对叶片质外体铁和质外体pH值的影响,为虹吸输液矫正果树缺铁失绿症提供理论依据.

以红富士苹果为试材，在中国农业大学曲周试区的曲周试验站果园、相公庄果园和河北工程大学，通过田间试验和盆栽试验，分别研究了铁肥虹吸输液对缺铁黄化叶片复绿，叶片解剖结构、色素含量、光合生理指标和叶绿素荧光参数、质外体铁、质外体pH值，H+-APTase和FCR活性，木质部汁液有机酸种类和含量，铁肥虹吸输液和强力高压注射对叶片和根中铁含量、铁在树体内的运输与分布。结果表明，铁肥虹吸输液能够在较短时间内使黄化的叶片复绿，失绿程度由2.00级恢复到0.49级，显著增加叶片中叶绿素含量。铁肥虹吸输液增加叶片中质外体铁含量，质外体pH值高于缺铁黄化叶，H+-APTase和FCR活性低于黄化叶，木质部汁液中有机酸含量低于黄化叶；叶片中铁含量增加显著多于强力高压注射，强力高压注射增加根中铁含量显著高于虹吸输液，虹吸输液铁肥靠叶片蒸腾拉力进入树体，强力高压注射的铁肥靠压力进入树体。虹吸输液处理的叶片单个细胞叶绿体数目比对照增加了3.6个，淀粉粒有所减少；叶绿体内基粒结构更清晰，垛叠增多；线粒体内嵴数量增多、清晰度提高；叶绿体和线粒体的被膜结构得到修复。虹吸输铁后铁肥虹吸输液显著提高了叶片的光合速率、气孔导度，降低了细胞间隙的CO2浓度。输铁处理的PSⅡ原初光能转化效率（Fv/Fm）和PSⅡ潜在活性(Fv/F0) 均为最高。缺铁失绿果树叶绿素a、叶绿素b含量分别比对照增加530%和318%。采取铁肥虹吸输液的方法能够矫正苹果缺铁失绿症。 . 通过研究，获专利4项（1项国家发明专利，3项实用新型专利），发表论文6篇，培养硕士研究生2人。