|
||
不同氮添加水平和铵硝态氮配比环境下木荷幼苗光合及叶绿素荧光特性
植物生态学报
2025, 49 (4):
624-637.
DOI: 10.17521/cjpe.2024.0379
土壤氮(N)变化加剧的背景下研究不同N添加水平和铵硝态N配比的栽培环境对亚热带主要树种木荷(Schima superba)幼苗光合及叶绿素荧光特性的影响和生长差异, 可明确木荷幼苗光合生理及其生长对不同N养分环境的短期响应机制。该研究以一年生木荷实生苗为对象, 设置低N、中N、高N (0.5、1.0、2.0 mmol·L-1) 3个N添加水平, 10:0、8:2、6:4、5:5、4:6、2:8、0:10 7个铵硝态N配比的21个实验处理组, 盆栽砂培营养液处理180天后测定其光合参数、叶绿素荧光参数、叶绿素含量、生物量和根冠比。结果表明: (1)在高N和中N水平下, 木荷幼苗净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、叶绿素总量(叶绿素a + b)、地上生物量和总生物量均是铵硝态N配比为4:6时最高, 而低N水平下为10:0配比时最高; 地下生物量在高N水平下为4:6配比最高, 中N和低N水平下则均为6:4配比最高, 而根冠比在高N和中N水平下均是10:0配比最高, 低N水平下则是6:4配比最高。(2)木荷幼苗的Pn、Gs、Tr、叶绿素总量、地上生物量和总生物量除10:0配比外, 其余6个配比下均为高N添加水平最高; 水分利用效率、地下生物量、根冠比则整体表现为低N水平最高。(3)木荷幼苗叶片的荧光强度在高N水平下更强, 在低N水平的4:6配比下显著较其他配比处理下降, 中N水平下0:10配比的OJIP曲线偏离程度最大。低N水平下10:0、0:10、8:2、2:8配比的J-I段, 中N水平下0:10、8:2、2:8、4:6配比的O-J和J-I段, 高N水平下0:10、2:8、6:4配比的J-I段和0:10、4:6配比的I-P段的荧光值均有所升高。3个N水平下OJIP曲线偏离程度差异不明显且均未对最大荧光产生影响, 表明本研究模拟的低N添加水平(即N胁迫)和铵硝态N高度非均衡分配(10:0和0:10)的栽培环境对木荷幼苗生长未造成胁迫。整体上, 适量的N添加和适宜的铵硝态N配比的栽培环境能优化木荷幼苗光系统II反应中心的能量利用, 可有效提高木荷幼苗光合能力并促进地上部分生长和生物量积累。在低N添加下木荷通过增强根系的生长来获取更多的营养物质供其生长发育所需, 但光合能力较弱且总生物量积累少。
![]() View image in article
图2
不同氮添加水平(x)和铵硝态氮配比(y)下木荷幼苗的叶绿素含量差异分析(平均值±标准误)。不同小写字母表示不同氮添加水平和铵硝态氮配比处理间差异显著(p < 0.05)。LN、MN、HN, 氮添加水平分别为0.5、1.0、2.0 mmol·L-1。*, p < 0.05; **, p < 0.01; ***, p < 0.001。
正文中引用本图/表的段落
如图2所示, 不同N添加水平及其与不同N形态配比的交互作用均对木荷幼苗的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量产生了极显著影响, 不同N形态配比对叶绿素a (Chl a)、叶绿素b (Chl b)、总叶绿素(Chl a + b)含量的影响达到了显著水平。在不同N添加水平和铵硝态N配比处理中, 木荷幼苗的Chl a、Chl b和Chl a + b含量在高N和中N水平下均是4:6配比的最高, 在低N水平的10:0配比下最高。木荷幼苗Chl a、Chl b和Chl a + b含量在8:2、6:4、5:5、4:6配比下均表现为高N >中N >低N添加水平, 0:10配比下中N >高N >低N添加水平, 10:0配比下均为低N水平最高, 但大多数在3个N添加水平间差异不显著(图2)。
叶绿素是一类与光合作用有关的最重要的光合色素, 是植物进行光合作用时必需的催化剂。土壤N对植物叶绿素含量的影响较大, 已有研究发现木荷幼苗叶片的叶绿素含量会随着N肥水平的增加而显著增加(冯永霞等, 2022)。也有研究表明施用混合N素可提高“赤霞珠”葡萄(Cabernet Sauvignon)叶绿素a、b及总叶绿素的含量, 且随着NO3--N在混合N中比例的升高而升高(王添民和惠竹梅, 2014)。本研究发现木荷幼苗叶绿素含量的整体变化趋势与其光合特征参数的变化趋势相似, 除了10:0配比, 其他配比整体表现为高N >中N >低N添加水平, 表明适量的N添加能有效促进木荷幼苗叶片合成更多的叶绿素(图2), 这与冯永霞等(2022)的研究结果相符。同时, 本研究发现在高N和中N添加水平下, 木荷幼苗叶绿素含量在4:6配比时最高, 且6:4、4:6、5:5配比整体高于10:0、0:10、8:2和2:8配比(图2), 说明在高N与中N添加水平下, 相对较高的NO3--N比例能促进木荷幼苗的叶绿素合成, 而在低N环境下则对较高的NH4+-N比例存在更好的响应效果, 这与王添民和惠竹梅(2014)的研究结果部分符合, 因为同一种植物在不同的生长环境或实验环境下对铵硝态N的适应比例会不同(杨阳等, 2010)。
本文的其它图/表
|