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文檔簡介
1、連作楊樹人工林地力衰退與土壤中累積的酚酸有密切的關(guān)系,氮素作為植物的生命元素,酚酸是否對楊樹的氮代謝過程造成影響,而這種影響是否是引起楊樹連作障礙的主要原因?不同濃度酚酸環(huán)境下,不同硝態(tài)氮和硝態(tài)氮配比(銨硝配比)對楊樹的光合作用和氮代謝過程造成何種影響?能否通過調(diào)整銨硝配比來增強楊樹抗酚酸脅迫能力?針對這些問題,先后以二代楊樹人工林根際土壤中所含的5種酚酸類物質(zhì)的含量值 X(X=247mg·L–1對羥基苯甲酸+11mg·L–1香草醛+7
2、mg·L–1阿魏酸+54mg·L–1苯甲酸+2mg·L–1肉桂酸)為參考,進行2014年和2015年2年的實驗研究。2014年設(shè)置3種酚酸梯度(0X、0.5X、1.0X)和3種銨硝配比(銨態(tài)氮(NH4+-N):硝態(tài)氮(NO3--N)=1:3、1:7、1:14)的二因素三水平試驗設(shè)計(0X*1:14、0.5X*1:14、1.0X*1:14、0X*1:7、0.5X*1:7、1.0X*1:7、0X*1:3、0.5X*1:3、1.0X*1:3)
3、對歐美楊107(Populus× euramericana‘Neva’)進行蛭石盆栽。測定植株葉片光合氣體交換參數(shù),葉綠素熒光參數(shù),植株根、莖、葉全氮含量和生物量,植株根、莖、葉硝酸還原酶(NR)活性、亞硝酸還原酶(NiR)活性、谷氨酰氨合成酶(GS)活性、谷氨酸合酶(GOGAT)活性等指標。發(fā)現(xiàn)酚酸對楊樹的光合作用過程和氮代謝過程都造成影響,因此為進一步明確酚酸對楊樹氮代謝的哪一個過程造成影響,于2015年設(shè)置了6種酚酸梯度(0X、0
4、.5X、1.0X、1.5X、2.0X、3.0X)對楊樹進行沙培盆栽,并對供其生長所用的Hoagland營養(yǎng)液中銨態(tài)氮進行15N標記,測定植株根、莖、葉15N豐度,植株葉片光合氣體交換參數(shù),葉綠素熒光參數(shù),植株根、莖、葉全氮含量和生物量,植株根、莖、葉硝酸還原酶(NR)活性、亞硝酸還原酶(NiR)活性、谷氨酰氨合成酶(GS)活性、谷氨酸合酶(GOGAT)活性等指標。以期從機制上找出酚酸降低楊樹生產(chǎn)力的原因和提高楊樹生產(chǎn)力的方法。結(jié)果如下:
5、
1.酚酸濃度和銨硝配比對楊樹光合氣體交換的影響
在酚酸濃度和銨硝配比交互形成的9種處理中,楊樹葉片的凈光合速率(PN),隨著光合有效輻射強度(PAR)的升高,在達到光飽和點之前都表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律。而當達到飽和點之后,變化趨勢不盡相同,在銨硝配比1:14的氮素水平上,0.5X和1.0X酚酸處理條件下,PN隨 PAR的升高有下降的變化趨勢;而提高銨硝比后,即在銨硝配比1:7或1:3的氮素水平上,0.5X和1.0X酚
6、酸處理條件下,PN隨PAR的升高變化不大。
光飽和點的光合氣體交換參數(shù)(PAR=1500μmol·m-2·s-1):楊樹葉片的凈光合速率隨酚酸濃度的升高而降低,隨銨硝比的升高而升高。酚酸濃度和銨硝配比的交互效應(yīng)對 PN、胞間 CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、氣孔限制值(Ls)、水分利用效率(WUE)有顯著影響(P<0.05)。在銨硝比1:14氮素形態(tài)水平上,酚酸導(dǎo)致楊樹 PN下降的主要原因是非氣孔因素;
7、在1:3的氮素水平上,酚酸導(dǎo)致楊樹 PN下降的主要原因是氣孔因素。酚酸環(huán)境下,提高銨硝比后,楊樹的PN的升高幅度大于其在無酚酸環(huán)境下。在酚酸濃度和銨硝配比的交互作用下,銨硝比較高的處理PN一般較高,其中0X*1:3和0.5X*1:3的PN最高。因此在解決多代楊樹人工林連作障礙問題時,建議增施銨態(tài)氮方面的肥料。
2.酚酸濃度和銨硝配比對楊樹葉綠素熒光的影響
隨著酚酸濃度的升高 Fm、Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP降低,F(xiàn)0
8、、NPQ升高,當提高酚酸處理中銨態(tài)氮的含量時,F(xiàn)m、Fv/Fm、qP的降低幅度減少,且酚酸濃度和銨硝配比的交互效應(yīng)對Fm、Fv/Fm、qP有極顯著的影響(P<0.01),同時,F(xiàn)0、ΦPSⅡ、NPQ也因處理中銨態(tài)氮含量的升高而向著有利于光化學(xué)反應(yīng)的方向進行。
3.酚酸濃度和銨硝配比對楊樹生物量的影響
隨著酚酸濃度的升高,楊樹總生物量降低,根冠比升高;提高銨硝比后,總生物量升高,根冠比降低。酚酸濃度和銨硝配比水平都影響
9、著楊樹地上部分和地下部分生物量的分配格局,酚酸濃度越高,地下部分分配到的生物量越多,銨硝比越高地上部分分配到的生物量越多。酚酸濃度和銨硝配比的交互效應(yīng)對生物量和根冠比有極顯著的影響(P<0.01)。酚酸環(huán)境下,提高銨硝配比后,生物量的降低幅度和根冠比的升高幅度都降低。
4.酚酸濃度和銨硝配比對楊樹氮代謝的影響
隨酚酸濃度的升高,根、莖、葉全氮含量降低,隨銨硝比的升高,根、莖、葉全氮含量升高。酚酸濃度和銨硝配比的交互效
10、應(yīng)對根、莖、葉全氮含量產(chǎn)生顯著影響,其中1.0X*1:3的根、莖、葉全氮含量最高,分別為0X*1:14(最低)的1.38、1.34、1.18倍。
楊樹是一種喜硝植物,所利用的氮90%左右是來自其所吸收的硝酸根離子,10%左右是來自其所吸收的銨根離子。楊樹所吸收的總氮中,28%-36%分配到根,45%-54%左右分配到葉,17%-19%分配到莖;所吸收的銨態(tài)氮中,34%-45%分配到根,35%-50%分配到葉,15%-21%分配
11、到莖;所吸收的硝態(tài)氮中,27%-35%分配到根,46%-55%分配到葉,16%-19%分配到莖。隨著酚酸濃度的升高,分配到根的總氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮百分量增加;分配到葉的總氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮百分量減少;分配到莖的銨態(tài)氮百分量增加,總氮和硝態(tài)氮百分量變化不大。酚酸能同時降低楊樹對銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的吸收總量,酚酸濃度越高銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的吸收總量越低。在酚酸區(qū)域0X-1.5X,銨態(tài)氮吸收總量的降低幅度最大;在酚酸區(qū)域1.0X-2.0X,硝態(tài)氮吸收
12、總量降低幅度最大。
楊樹根和葉的NR、GS和GOGAT活性都隨著酚酸濃度的升高而降低,隨著銨硝比的升高而升高。酚酸濃度和銨硝配比的交互效應(yīng)對楊樹根和葉的NR、GS和GOGAT活性都產(chǎn)生極顯著的影響(P<0.01)。酚酸環(huán)境下,提高銨硝比后,根和葉中NR、GS和GOGAT活性的升高幅度大于其在無酚酸環(huán)境下。楊樹葉的NR、GS和GOGAT酶活性水平遠高于根中這3種酶活性水平,因此楊樹所吸收的銨根離子和硝酸根離子被同化的主要器官是葉
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