氮磷营养对落叶松幼苗生长的调控

论文摘要

兴安落叶松（Larix gmelinii）是我国东北地区重要的用材树种,在东北林区,由于气温低、冬季时间长,凋落物的分解及有机物的矿化过程较为缓慢,林地氮、磷营养常常成为落叶松生长的限制因子。因此,研究不同氮、磷营养供给下落叶松的氮、磷素的吸收利用及对其生长的影响,对于提高落叶松林生产力,丰富森林培育理论具有重要的理论意义。本研究在温室中,采用砂配技术培养落叶松一年生幼苗,并设置了不同梯度的氮、磷素供应,对不同氮、磷处理下的落叶松幼苗的生长指标进行了测定,分析了落叶松幼苗对氮、磷素的吸收、积累与转运过程,主要研究结果如下:（1）氮、磷养分供应与落叶松幼苗氮、磷素的积累与转运的关系。在不同的氮、磷营养水平条件下,施氮显著提高了落叶松幼苗叶、茎、根的氮浓度,其中叶氮浓度最高,且随氮供给水平的增加,变化幅度也最大。供磷水平未影响幼苗对氮素的吸收。低的磷供应尽管没有降低针叶磷浓度,但却导致茎和根中磷浓度降低,说明供磷不足减少了幼苗对磷的吸收。增加供磷可提高茎、根中的磷浓度。在不同浓度氮素处理水平下,根的氮转运量、转运效率和氮转运贡献率最高、茎次之、叶最低,并均随供氮水平的提高而增加。在磷处理水平为0.5 mmol·L-1时,根、茎的氮转运量、氮转运效率和氮转运贡献率的最高,但在低于或高于该处理浓度时相关指标降低;叶的氮转运量和转运效率同样也在供磷水平为0.5 mmol·L-1时最高,在高于或低于上述供磷水平时,均可导致相关指标降低,但其氮转运贡献率在供氮水平为1mmol·L-1时最高。从氮收获指数看,叶最高、根次之、茎最低,叶的氮收获指数随氮和磷处理水平的升高而升高,而根却降低,茎的反应不显著。在不同的氮素处理水平下,根的磷转运量和磷收获指数最高、叶次之、茎最低,而磷转运效率和转运贡献率则是根最高、茎次之、叶最低;供磷水平对茎的磷转运量、转运贡献率和磷收获指数影响不显著,而对根和叶的影响比较显著。（2）氮、磷素营养对落叶松幼苗根系碳、氮积累与分配的调控。氮素的影响较为显著研究结果表明:落叶松幼苗根系中的碳浓度随氮处理水平的增高而降低,而碳积累,量和碳收获指数则随氮处理水平的升高而升高;在不同级根中,落叶松幼苗的碳浓度和积累量也表现出随根序升高而增加的趋势;全根的碳积累量、氮积累量与生物量对氮素供应水平的响应基本一致,表现出随氮素供应水平提高而增加的趋势;氮素的积累量只有在高氮供应条件下才显著提高(32 mmol·L-1);氮收获指数与碳收获指数表现出类似的规律。各级根的C/N值均随氮处理水平的升高而呈下降的趋势,但不同级别的根差异不显著。供磷水平对落叶松幼苗根系的碳含量影响不显著,而碳积累量则表现为从2级根到5级根的逐渐升高,当供磷水平为1 mmol·L-1时,高级根和低级根的碳积累量不同。正常供磷水平时,落叶松幼苗的氮含量最高:在不同供磷水平下,1级根的氮收获指数最高。（3）氮、磷素营养对落叶松幼苗生物量和碳分配的调控。氮、磷供给不足显著抑制落叶松幼苗地上部的生长,但对根的生长无影响。施加氮、磷对幼苗的地上部生长有很大的促进作用,过量的供磷对幼苗的生长有抑制作用。氮、磷供给不足时,落叶松幼苗均表现出将更多的碳分配到地下以促进根系的生长,扩大根系对养分的吸收表面积,这可能是落叶松幼苗对于低的养分供给的一种适应策略。（4）氮磷营养与落叶松光合作用的关系。氮素营养的供给与落叶松幼苗的光合特性有很强的相关性。氮素供应不足,显著降低了幼苗的叶绿素含量、类胡萝卜素含量、可溶性蛋白含量和反映植物光合能力的光饱和净光合速率（Pmax）,Fv/Fm和中ΦPSⅡ显著下降。而施氮可有效的提高光化学效率,减缓光抑制现象。另外,随着供氮水平的降低,落叶松幼苗的qP下降,同时伴随着NPQ的增加,说明氮缺乏时植株捕获的光能不能被有效利用,而是更多的以热的形式被耗散掉了。相比之下,磷对光合作用的影响较小。磷缺乏没有引起光合色素含量及可溶性蛋白含量的下降,Pmax也仅小幅度下降。另外,供磷水平对叶绿素荧光参数的影响也不显著,这也说明了磷对落叶松幼苗幼苗的光合特性影响较小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 氮磷营养研究的历史
• 1.2 氮磷营养与植物生长的关系
• 1.2.1 氮素的吸收与利用
• 1.2.2 氮素营养与植物生长
• 1.2.3 磷素的吸收与利用
• 1.2.4 磷素营养与植物生长
• 1.2.5 氮磷互作对植物生长的影响
• 1.3 氮磷胁迫研究现状
• 1.4 落叶松研究现状
• 1.5 问题的提出
• 1.6 本研究的理论意义及实践价值
• 2 研究目标与研究方法
• 2.1 研究目标和内容
• 2.1.1 研究目标
• 2.1.2 研究内容
• 2.2 研究方法与技术路线
• 2.2.1 研究方法
• 2.2.2 数据分析
• 2.2.3 技术路线
• 3 氮磷营养对落叶松幼苗氮磷素积累与转运的调控
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料培养
• 3.1.2 植株收获
• 3.1.3 指标测定
• 3.1.4 计算方法
• 3.2 氮磷供应对落叶松幼苗的氮磷养分吸收与利用的调控
• 3.2.1 幼苗体内的氮磷浓度
• 3.2.2 氮磷生产力
• 3.3 氮磷处理对落叶松幼苗氮素积累转运的调控
• 3.3.1 落叶松幼苗不同器官氮转运量
• 3.3.2 落叶松幼苗不同器官氮转运效率
• 3.3.3 落叶松幼苗不同器官氮转运贡献率
• 3.3.4 落叶松幼苗不同器官氮收获指数
• 3.4 氮磷处理对落叶松幼苗磷素积累、转运的调控
• 3.4.1 落叶松幼苗不同器官磷转运量
• 3.4.2 落叶松幼苗不同器官磷转运效率
• 3.4.3 落叶松幼苗不同器官磷转运贡献率
• 3.4.4 落叶松幼苗不同器官磷收获指数
• 3.5 讨论
• 3.6 初步结论
• 4 落叶松幼苗根系碳氮积累与分配对氮磷水平的响应
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 供试材料与培养
• 4.1.2 植株收获
• 4.1.3 指标测定
• 4.1.4 计算方法
• 4.1.5 统计分析
• 4.2 落叶松幼苗根系碳氮积累与分配对供氮水平的响应
• 4.2.1 落叶幼苗根系碳的积累与分配对供氮水平的响应
• 4.2.2 落叶松幼苗根系氮的积累与分配对供氮水平的响应
• 4.2.3 落叶松幼苗根系C/N值对供氮水平的响应
• 4.3 落叶松幼苗根系碳氮积累与分配对供磷水平的响应
• 4.3.1 落叶幼苗根系碳的积累与分配对供磷水平的响应
• 4.3.2 根系氮的积累与分配对供磷水平的响应
• 4.3.3 落叶松幼苗根系C/N值对供磷水平的响应
• 4.4 讨论
• 4.4.1 供氮水平对落叶松幼苗根系碳氮积累的调控
• 4.4.2 供磷水平对落叶松幼苗根系碳氮积累的调控
• 4.5 初步结论
• 5 落叶松幼苗生物量和碳分配对氮磷水平的响应
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 材料培养
• 5.1.2 植株收获
• 5.1.3 指标测定
• 5.2 落叶松幼苗生物量对氮磷水平的响应
• 5.2.1 落叶松幼苗株高对氮磷水平的响应
• 5.2.2 供氮水平对落叶松幼苗生物量的影响
• 5.2.3 落叶松幼苗生物量对供磷水平的响应
• 5.2.4 氮磷匮乏条件下落叶松幼苗叶生物量的季节变化
• 5.3 落叶松幼苗碳分配格局对氮磷水平的响应
• 5.3.1 落叶松幼苗碳分配格局对供氮水平的响应
• 5.3.2 落叶松幼苗碳分配格局对供磷水平对的响应
• 5.4 讨论
• 5.4.1 氮磷营养对落叶松幼苗的生物量的调控
• 5.4.2 氮磷营养对落叶松幼苗的碳分配的调控
• 5.5 初步结论
• 6 落叶松幼苗光合特性对氮磷水平的响应
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 材料培养
• 6.1.2 指标测定
• 6.2 落叶松幼苗的叶绿体色素含量对氮磷水平的响应
• 6.2.1 供氮水平对叶绿体色素含量的调控
• 6.2.2 供磷水平对叶绿体色素含量的调控
• 6.3 落叶松幼苗的可溶性蛋白含量对氮磷水平的响应
• 6.4 落叶松幼苗的气体交换参数对氮磷水平的响应
• 6.4.1 氮磷水平对落叶松幼苗光饱和净光合速率的调控
• 2浓度的调控'>6.4.2 氮磷水平对落叶松幼苗气孔导度和胞间CO₂浓度的调控
• 6.5 幼苗的叶绿素荧光参数对氮磷水平的响应
• 6.6 讨论
• 6.6.1 供氮水平对落叶松幼苗光合特性的调控
• 6.6.2 供磷水平对落叶松幼苗光合特性的调控
• 6.7 初步结论
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢