首页> 正文

红松、白桦幼期对NH4+/NO3-氮源利用特点及其对生态恢复的影响机制

2020-12-11阅读(106)

红松、白桦幼期对NH4+/NO3-氮源利用特点及其对生态恢复的影响机制

论文摘要

红松（Pinus Koraiensis）是我国温带林区森林群落的优势种和建群种,又是极具经济价值的用材树种。由于长期以来大规模的掠夺式开发,目前除极少数自然保护区外,原始红松林已基本消失,取而代之的是温带阔叶次生林。从红松针阔混交林顶级群落向低价阔叶次生林群落的演变意味着人为干扰下的退化演替。植物在长期的进化过程中形成对不同氮素形态的偏向选择性,这种偏向选择性可能会导致植物时空分布的差异,并成为植物群落组成的主要限制因子。因此,退化演替产生的土壤氮素数量及组成特点的改变可能是制约红松更新的主要障碍因子。本文以我国温带林区的优势树种红松和先锋树种白桦（Betula Platyphylla）为研究对象,采用水培方法培养苗木,研究不同供氮形态、强度、光照、pH条件对两树种早期氮素吸收利用的影响；分析了两树种氮素吸收过程中磷吸收及生境pH变化特点；结合现有次生林营养生境特征的研究结果,分析两树种氮源利用特点对生态恢复（红松更新）的影响机制,并提出干扰立地红松更新氮营养调控措施。主要结论如下：1、红松早期氮源利用特点（1）红松早期对NH4+-N呈偏向选择吸收。增加供氮强度促进苗木氮素吸收总量、NH4+-N吸收量、NO3--N吸收量增加,且偏选性氮素的吸收增量更大；相对混合供氮处理,增加供氮强度使纯NH4+处理苗木NH4+-N吸收受到抑制；植物偏好氮素形态不占优势的生境中,氮强度的增加能够促使氮素吸收优势由营养介质中的优势形态向植物氮素吸收的偏好形态发生转变。增加光强抑制苗木NH4+-N吸收,促进NO3--N吸收。降低pH抑制其NH4+-N吸收,促进NO3--N吸收；升高pH促进NH4+-N吸收。（2）硝酸还原酶（NR）主要在红松幼苗根系中完成对NO3的还原,NR活性随底物N03-有效性的增加而增强,营养介质中NO3-含量增加、光强增加能够促进苗木根系NR活性增强。（3）谷氨酰胺合成酶（GS）活性在红松幼苗针叶中很高,苗木根系及针叶在NH4+优势培养下表现出较高GS活性,但过高NH4+强度对苗木GS活性产生抑制；光照促进以供NO3-为主的苗木针叶GS活性提高,供NH4+苗木针叶GS活性因光强增加受到抑制。（4）谷氨酸脱氢酶（GDH）活性在红松幼苗根系和针叶中都很高、差异较小,两器官通过GDH途径同化NH4+的潜力都很大；供NH4+苗木GDH活性较强；各处理苗木GDH活性因供氮强度增加而提高；增加光强抑制供NH4+苗木GDH活性,而以供NO3-苗木与之相反；降低营养液pH促进各处理苗木GDH活性提高,升高营养液pH则表现出一定程度的抑制。（5）以供NH4+为主苗木各部位氮含量、氮携出数量、地上部氮分配比例高于以供NO3-为主的苗木。增加供氮强度促进红松幼苗各部位氮含量、氮携出量增加。增加光强使各供NH4+处理红松幼苗根系氮携出量增加,而单株苗木氮携出量下降。降低初始pH抑制供NH4+为主红松幼苗的氮携出,而升高pH则使供NO3-为主苗木的氮携出量下降。（6）红松幼苗在NH4+优势培养条件下生物量累积较大,与其氮素偏向选择吸收特性一致。提高供氮强度促进各处理苗木生物量累积,根长、苗高增加。光强增加促进各处理苗木生物量累积。降低pH抑制供NH4+苗木生长,促进供NO3-苗木生长；升高pH的作用相反。2、白桦早期氮源利用特点（1）白桦幼苗对NO3--N呈偏向选择吸收。增加供氮强度促进苗木氮素吸收总量、NH4+-N吸收量、NO3--N吸收量增加,且偏选性氮素的吸收增量更大；相对混合供氮处理,增加供氮强度使纯NH4+处理苗木NH4+-N吸收受到抑制；植物偏好氮素形态不占优势的生境中,氮强度的增加能够促使氮素吸收优势由营养介质中的优势形态向植物氮素吸收的偏好形态发生转变。增加光强促进各处理苗木氮素吸收总量、NH4+-N吸收量、NO3--N吸收量增加,且NO3--N吸收增量更大。降低pH促进苗木NO3--N吸收；升高pH则抑制NO3--N吸收。（2）NR主要在白桦幼苗根系中完成对NO3-的还原,NR活性随底物NO3-有效性的增加而增强。营养介质中NO3-含量增加、光强增加能够促进苗木根系及叶片中NR活性增强。（3）GS在白桦幼苗叶片中活性很高,苗木根系及叶片在NO3-优势培养下表现出较高GS活性,过高NH4+强度对苗木GS活性产生抑制,光照促进以供NO3-为主的苗木叶片GS活性提高。（4）GDH活性在苗木根系、叶片中都很高、差异较小,两器官通过GDH途径同化NH4+的潜力都很大；供NH4+苗木GDH活性较强；各处理苗木GDH活性因供氮强度增加而提高；增加光强抑制各处理苗木根系GDH活性；促进供NH4+为主苗木叶片GDH活性提高,但抑制以供NO3-为主的苗木叶片酶活性；升高营养液pH促进各处理苗木GDH活性提高,降低营养液pH则表现出一定程度的抑制。（5）NO3-优势处理白桦幼苗各部位氮携出量、根系氮分配比例较高。增加供氮强度促进白桦幼苗各部位氮携出量增加。增加光强促进各处理白桦苗木各部位氮素携出能力提高。降低营养液初始pH抑制NH4+优势培养白桦幼苗的氮携出,而对NO3-优势培养苗木有促进作用；升高pH的作用与之相反。（6）白桦幼苗在NO3-优势培养条件下生物量累积较大,与其氮素偏向选择吸收特性—致。提高供氮强度促进各处理苗木生物量累积,根长、苗高增加。增加光强促进各处理苗木生物量累积,根长、苗高增加。降低pH抑制供NH4+苗木生长,促进供N03-苗木生长；升高pH的作用相反。3、红松、白桦幼苗对氮素的吸收能力决定其磷吸收水平,磷吸收量与两树种氮素偏向选择吸收一致；提高供氮强度有利于磷的吸收；增加光强抑制红松苗木磷吸收水平,而对白桦幼苗的磷吸收有促进作用；降低pH抑制以供NH4+为主红松、白桦幼苗的磷吸收,促进以供N03-为主苗木磷吸收量增大；而升高pH的作用则与之相反。4、红松、白桦幼苗介质pH受供氮形态影响,NH4+（或NH4+优势）培养苗木的介质pH下降,而NO3-（或NO3-优势）培养苗木的介质pH则上升。随着各处理供氮强度的增大,红松幼苗介质pH因氮素形态差异降低和升高的程度更加深化；NH4+（或NH4+优势）培养白桦苗木的介质pH下降程度更加深化；NO3-（或NO3-优势）培养苗木介质pH并未因供氮强度增加而进一步升高。以供NH4+为主的红松幼苗介质pH因光强增加而下降,而NO3-营养液pH则升高；增加光强使各供氮处理白桦苗木介质pH降低。升高（降低）两树种营养液初始pH则使介质pH在短时间内迅速下降（升高）。5、红松、白桦早期氮源利用特点与其各自原生土壤氮营养条件具有高度一致性。不同退化演替阶段土壤矿质氮数量、组成特点及先锋树种的资源竞争优势是导致红松等原始森林生态系统中的优势种（适应NH4+）在不同程度退化演替阶段（土壤中NO3-增多）更新困难的障碍因子。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 4+/NO3-的吸收特性'>1.1 NH4+/NO3-的吸收特性
  • 4+/NO3-的分子吸收机制'>1.1.1 NH4+/NO3-的分子吸收机制
  • 4+/NO3-吸收的影响'>1.1.2 生境因子对NH4+/NO3-吸收的影响
  • 4+/NO3-吸收作用下的其他养分'>1.1.3 NH4+/NO3-吸收作用下的其他养分
  • 4+/NO3-与植物的碳氮代谢'>1.2 NH4+/NO3-与植物的碳氮代谢
  • 4+/NO3-与碳代谢'>1.2.1 NH4+/NO3-与碳代谢
  • 4+/NO3-同化过程中的主要氮同化酶'>1.2.2 NH4+/NO3-同化过程中的主要氮同化酶
  • 4+/NO3-对植物生长的影响'>1.3 NH4+/NO3-对植物生长的影响
  • 4+/NO3-对根系形态及生产力的影响'>1.3.1 NH4+/NO3-对根系形态及生产力的影响
  • 4+/NO3-对地上部生产力的影响'>1.3.2 NH4+/NO3-对地上部生产力的影响
  • 1.4 问题提出
  • 1.4.1 随退化演替而改变的氮营养生境及其负效应
  • 1.4.2 我国温带林区的情况——现状与问题
  • 1.5 研究目的、内容和意义
  • 1.5.1 研究目的
  • 1.5.2 研究内容
  • 1.5.3 研究意义
  • 2 红松、白桦早期氮吸收特征
  • 2.1 材料与方法
  • 2.1.1 供试材料
  • 2.1.2 测定方法
  • 2.2 结果与分析
  • 2.2.1 红松早期氮吸收特征
  • 2.2.2 白桦早期氮吸收特征
  • 2.3 本章讨论
  • 2.4 本章小结
  • 4+/NO3-同化过程中的主要氮同化酶'>3 NH4+/NO3-同化过程中的主要氮同化酶
  • 3.1 材料与方法
  • 3.1.1 供试材料
  • 3.1.2 测定方法
  • 3.2 结果与分析
  • 4+/NO3-同化的响应'>3.2.1 硝酸还原酶（NR）活性对NH4+/NO3-同化的响应
  • 4+/NO3-同化的响应'>3.2.2 谷氨酰胺合成酶（GS）活性对NH4+/NO3-同化的响应
  • 4+/NO3-同化的响应'>3.2.3 谷氨酸脱氢酶（GDH）活性对NH4+/NO3-同化的响应
  • 3.3 本章讨论
  • 4+/NO3-同化的响应'>3.3.1 NR活性对NH4+/NO3-同化的响应
  • 4+/NO3-同化的响应'>3.3.2 GS活性对NH4+/NO3-同化的响应
  • 4+/NO3-同化的响应'>3.3.3 GDH活性对NH4+/NO3-同化的响应
  • 3.4 本章小结
  • 4+/NO3-同化过程中磷吸收及pH变化'>4 NH4+/NO3-同化过程中磷吸收及pH变化
  • 4.1 材料与方法
  • 4.1.1 供试材料
  • 4.1.2 测定方法
  • 4.2 结果与分析
  • 4+、NO3-同化过程中磷的吸收'>4.2.1 NH4+、NO3-同化过程中磷的吸收
  • 4+、NO3-同化过程中介质pH变化'>4.2.2 NH4+、NO3-同化过程中介质pH变化
  • 4.3 本章讨论
  • 4+、NO3-同化过程中磷的吸收'>4.3.1 NH4+、NO3-同化过程中磷的吸收
  • 4+、NO3-同化过程中介质pH变化'>4.3.2 NH4+、NO3-同化过程中介质pH变化
  • 4.4 本章小结
  • 4+、NO3-同化过程中磷的吸收'>4.4.1 NH4+、NO3-同化过程中磷的吸收
  • 4+、NO3-同化过程中介质pH变化'>4.4.2 NH4+、NO3-同化过程中介质pH变化
  • 5 红松、白桦幼苗氮分配特征及生长
  • 5.1 材料与方法
  • 5.1.1 供试材料
  • 5.1.2 测定方法
  • 5.2 结果与分析
  • 5.2.1 红松、白桦幼苗氮分配特征
  • 5.2.2 红松、白桦幼苗生长
  • 5.3 本章讨论
  • 5.3.1 红松、白桦幼苗氮分配特征
  • 5.3.2 红松、白桦幼苗生长
  • 5.4 本章小结
  • 5.4.1 红松、白桦幼苗氮分配特征
  • 5.4.2 红松、白桦幼苗生长
  • 6 氮源利用特点对生态恢复的影响机制
  • 6.1 红松原始、次生林地氮源特点
  • 6.1.1 红松原始、次生林地氮源数量特点
  • 6.1.2 红松原始、次生林地氮源组成特点
  • 6.2 红松、白桦幼苗氮源利用特点
  • 6.2.1 红松早期氮源利用特点
  • 6.2.2 白桦早期氮源利用特点
  • 6.3 氮源利用特点对生态恢复的影响机制
  • 6.4 干扰立地红松更新氮营养调控
  • 结论
  • 参考文献
  • 附录
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

    • [1].牛粪炭吸附NH_4~+的动力学和热力学行为[J]. 太阳能学报 2020(07)
    • [2].不同盐碱化土壤对NH_4~+吸附特性研究[J]. 农业环境科学学报 2020(10)
    • [3].白浆土NH_4~+吸附特征的影响因素[J]. 中国土壤与肥料 2015(02)
    • [4].不同营养条件下竹叶眼子菜NH_4~+-N吸收动力学的初步研究[J]. 武汉植物学研究 2009(01)
    • [5].不同浓度NH_4~+对黄菖蒲抗氧化酶系统的影响[J]. 环境科技 2014(04)
    • [6].改性花生壳吸附废水中NH_4~+-N的研究[J]. 花生学报 2012(02)
    • [7].焦作市大气颗粒物中NH_4~+含量的变化趋势及影响因素[J]. 城市环境与城市生态 2012(06)
    • [8].改性沸石对NH_4~+吸附和解吸动力学的影响[J]. 湖北农业科学 2013(05)
    • [9].以(NH_4)_2S_2O_8为主蚀刻剂的印制板蚀刻液浅谈[J]. 印制电路信息 2009(04)
    • [10].微生物燃料电池处理含S~(2-)/NH_4~+废水的研究[J]. 环境科学学报 2017(08)
    • [11].TiO_2改性石墨烯电极电吸附去除污水中NH_4~+[J]. 化工学报 2020(11)
    • [12].(NH_4)_2SO_4浆液中Q235钢缓蚀剂性能[J]. 南京工业大学学报(自然科学版) 2015(05)
    • [13].天然沸石对NH_4~+吸附、解吸动力学的影响（英文）[J]. Agricultural Science & Technology 2014(08)
    • [14].天然沸石对NH_4~+吸附、解吸动力学的影响[J]. 湖北农业科学 2013(14)
    • [15].天然斜发沸石粉对溶液中NH_4~+的吸附机理研究[J]. 中国环境科学 2010(05)
    • [16].外源NH_4~+对非洲菊舌状花着色与生长的影响[J]. 园艺学报 2009(04)
    • [17].进化代谢选育高浓度NH_4~+耐受型产丁二酸大肠杆菌[J]. 生物加工过程 2015(06)
    • [18].NH_4~+浓度对有机废水厌氧发酵产氢的影响[J]. 安徽农业科学 2009(11)
    • [19].用系统思维看NH_4~+的检验[J]. 中学化学教学参考 2015(09)
    • [20].外源NH_4~+对穗花狐尾藻根系形态和养分吸收的影响[J]. 生态学报 2010(07)
    • [21].自然光及NH_4~+对洋桔梗玻璃化的影响[J]. 广西农业科学 2008(04)
    • [22].NH_4~+-N对紫花苜蓿输导组织解剖结构的影响[J]. 草地学报 2015(05)
    • [23].牛粪生物炭吸附水中NH_4~+的影响因素及特性[J]. 沈阳大学学报(自然科学版) 2016(03)
    • [24].慕士塔格冰芯中近百年来NH_4~+浓度的变化[J]. 科学通报 2008(07)
    • [25].植物铵转运蛋白对NH_4~+信号感知及逆境响应研究进展[J]. 农业生物技术学报 2020(08)
    • [26].合成分子筛NH_4~+-K~+离子交换热力学的研究[J]. 科技资讯 2008(05)
    • [27].多级强化地下水修复技术对NH_4~+-N的去除机制[J]. 环境科学研究 2015(10)
    • [28].谷氨酰胺高产菌株在不同NH_4~+浓度下的基因差异表达[J]. 基因组学与应用生物学 2013(01)
    • [29].斜发沸石吸附NH_4~+-N的活化与再生方法研究[J]. 农业环境科学学报 2011(04)
    • [30].EDTA-(NH_4)_2FeSO_4络合剂脱除烟气中的氮氧化物[J]. 环境工程学报 2012(12)

    标签：;  ;  ;  ;  

    红松、白桦幼期对NH4+/NO3-氮源利用特点及其对生态恢复的影响机制
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5