水曲柳苗木根系对氮胁迫的形态和生理反应

论文摘要

氮是植物生长发育中所不可缺少的,但也通常是土壤中的限制资源,在氮素胁迫条件下,植物根系能够通过自身调节做出形态、结构和生理上的适应性反应,以增加其在胁迫条件下的生存机会。细根是植物吸收水分和养分的重要器官,水曲柳苗木细根形态、解剖及生理对不同的氮水平将产生怎样的反应我们并不清楚?因此,本研究采用温室沙培技术,以1年生水曲柳苗木为试验材料,设计3个供N水平(其中1,16 mmol·L-1为胁迫处理,8 mmol·L-1为对照),通过测定整株苗木根系形态对氮胁迫的反应、1-3级根形态对氮胁迫的反应以及1-3级根C,N含量及生理指标对氮胁迫的反应,来分析苗木对不同N水平的响应机制,以期为水曲柳林分的经营管理和苗木的培育提供理论基础。主要研究结果如下:单株苗木根系总表面积和总长度在各生长时期（7、8、9月）随着氮浓度的提高而显著增大;各个氮处理（N1、N8、N16）在不同的生长时期也随着时间的增长而增大。根系平均直径在7,8月份时低氮处理显著高于对照和高氮处理,而9月份时高氮处理下平均直径显著大于对照和低氮处理;而各个氮处理在不同的生长时期单株根系的平均直径差异不显著。根系比根长在7月份时随着氮浓度的提高而增大,8,9月份时比根长表现为对照大于低氮处理和高氮处理;各个氮处理整株根系比根长随着生长期的延长而显著减小。在水曲柳苗木各个生长时期,与对照相比低氮处理显著降低了单株苗木的高生长、地径、地上、地下、总的生物量以及冠根比,而高氮处理与对照相比使苗木的各生长指标显著增大,且不同氮处理苗木的各个生长指标除了冠根比随着生长期的延长而变小外,其他生长指标都随着时间的增长而增大。水曲柳苗木1-3级根表面积和长度在各生长时期随着氮浓度的提高而增大;各个氮处理在不同的生长时期也随着时间的增长而增大。1-3级根平均直径在各生长时期的变化为低氮处理明显高于对照和高氮处理;而各个氮处理在不同的生长时期1-3级根平均直径几乎没有变化。7,8月份时,与对照相比低氮处理明显降低了1-3级根的比根长,9月份时与对照相比低氮和高氮处理均使比根长明显减小;各个氮水平在不同生长时期1-3级根比根长随着生长期的延长而显著减小。1-3级根皮层厚度和维管束直径随着根序升高而显著增大。各生长时期,与对照相比,低氮处理使皮层厚度增加,高氮处理使维管束直径增大;随着根序的升高,皮层细胞层数变大,在各个月份不同氮处理对同一根序根的皮层细胞层数影响均不显著,而低氮处理使得皮层细胞直径变大。1-3级根细胞长度在不同氮水平处理下各个月份均是随着氮浓度提高而显著减小。水曲柳苗木1-3级根氮含量随根序升而高减小,在不同的生长期随着供N水平的提高而显著增加;不同的氮处理随着生长时间的延长1-3级根氮含量显著增加。可溶性糖、淀粉、非结构性碳水化合物（TNC）含量随根序升高而增加,在不同的生长时期随着氮水平的提高而下降,而随着生长时间的延长而不断增加。9月份根系活力在同一级别根中对照显著大于高氮处理,高氮处理大于低氮处理;质膜透性表现为低氮处理显著大于高氮处理,高氮处理大于对照。综上,不同氮水平对水曲柳苗木根系的形态、结构、生理均产生了显著影响,低氮胁迫和高氮胁迫都对水曲柳苗木产生了不利影响,但苗木对这些不利环境产生了较强的调节和适应能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 氮素研究的意义
• 1.2.1 氮与植物的生长关系
• 1.2.2 氮对根系的影响
• 1.3 细根的研究意义
• 1.4 细根的研究进展
• 1.4.1 国外细根研究简况
• 1.4.2 国内细根研究简况
• 1.4.3 水曲柳研究现状
• 1.4.4 研究中存在的问题
• 1.5 本研究的目的意义
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料及培养
• 2.2 试验设计
• 2.3 指标测定方法
• 2.3.1 植株收获
• 2.3.2 形态指标测定
• 2.3.3 解剖学观察
• 2.3.4 生理指标测定
• 2.4 数据处理
• 3 单株苗木根系形态对氮胁迫的反应
• 3.1 前言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 材料来源及培养
• 3.2.2 植株收获与指标计算
• 3.2.3 数据分析
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 氮胁迫对苗木单株根系总表面积的影响
• 3.3.2 氮胁迫对苗木单株根系总长度的影响
• 3.3.3 氮胁迫对苗木单株根系平均直径的影响
• 3.3.4 氮胁迫对苗木单株根系比根长的影响
• 3.3.5 氮胁迫对苗木苗高和地径生长的影响
• 3.3.6 氮胁迫对水曲柳生长的影响
• 3.4 讨论
• 3.5 本章小结
• 4 苗木1-3级根形态对氮胁迫的反应
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 材料来源及培养
• 4.2.2 植株收获与指标计算
• 4.2.3 解剖学观察
• 4.2.4 数据分析
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 氮胁迫对1-3级根表面积的影响
• 4.3.2 氮胁迫对1-3级根长度的影响
• 4.3.3 氮胁迫对1-3级根平均直径的影响
• 4.3.4 氮胁迫对1-3级根比根长的影响
• 4.3.5 氮胁迫对1-3级根皮层,维管束的影响
• 4.3.6 氮胁迫对1-3级根细胞长度的影响
• 4.4 讨论
• 4.5 本章小结
• 5 苗木1-3级根C,N含量及生理指标对氮胁迫的反应
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 材料来源及培养
• 5.2.2 植株收获与指标测定
• 5.2.3 指标测定
• 5.2.4 数据分析
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 氮胁迫对1-3级根氮含量的影响
• 5.3.2 氮胁迫对1-3级根可溶性糖、淀粉和TNC含量的影响
• 5.3.3 氮胁迫对苗木生长末期1-3级根活力的影响
• 5.3.4 氮胁迫对苗木生长末期1-3级根质膜透性的影响
• 5.4 讨论
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢