光氮对水曲柳苗木生长、光合作用及碳氮代谢的影响

摘要

水曲柳(Fraxinus mandshurica)成年树木喜光、喜肥，其幼苗具有一定的耐荫性。野外研究发现林隙处水曲柳幼苗的数量和生长状况均好于林内，这是否与林隙处光强和N有效性增加有关?水曲柳苗木对不同光强和N供给水平将产生怎样的适应和调节机制?因此，本研究采用温室沙培技术，以1年生水曲柳幼苗为试验材料，设计了遮荫(40％)和全光照(100％)两种光强处理，并在每种光强处理下再设4个供N水平，通过测定苗木生长、光合和C-N代谢等指标，来分析苗木对不同光、N水平的生理响应机制，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： 遮荫显著降低了苗木相对生长速率(RGR)、净同化速率(NAR)和N含量，但显著提高了苗木单株叶面积、冠根比、各器官N浓度和地上部分(茎和叶)N分配比例。两种光强处理下，N缺乏均对水曲柳苗木的生长产生了明显的抑制作用，但促进了根系的相对生长量。光强和N浓度处理各自对苗木的生长影响显著，同时二者在苗木RGR、NAR以及生物量分配等指标上存在显著的交互作用。这些研究结果表明，1年生水曲柳苗木对光和N反应敏感，并且对不利的生存环境(光照不足和N缺乏)具有一定的调节和适应能力，主要体现为单株叶面积、比叶面积和冠根比的改变。 光、N及其交互作用对水曲柳苗木光合作用产生了显著影响。遮荫使苗木叶片光合速率、可溶性蛋白含量、全N、Chla/b、ФPS Ⅱ和qP显著下降，但使表观量子效率、Fm、叶绿素含量显著提高。N缺乏使苗木叶片单位面积的全N和可溶性蛋白含量以及叶绿素含量显著降低，导致光合速率大幅度下降。此外，叶绿素荧光参数(ФPS Ⅱ和qP)与净光合速率(Pn)具有显著的相关性(r=0.831，P<0.05；r=0.818，P<0.05)，因此，在一定条件下可以通过测定叶片荧光参数来推断光合能力。 光照不足和N缺乏都将抑制叶片中C、N代谢，使叶片中可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白和NR活性等显著下降。水曲柳苗木叶片内的C、N代谢指标之间存在着显著的负相关性。光、N交互作用对苗木叶片内C、N代谢也具有显著影响。这意味着，要想使水曲柳苗木处于最佳的生长状态，就要调节好其体内C-N代谢的关系，而这一调节过程又受外界环境条件的影响，因此，在水曲柳苗木培育和林分经营管理过程中要注重光照和N的协调。 综上，光、N及其交互作用对水曲柳苗木生长发育产生了显著影响，光照不足和N缺乏都将导致苗木生长减弱，但苗木对这些不利环境具有较强的调节和适应能力。值得注意的是，本研究结果是在温室中获得的，所设计的光强和N浓度处理与水曲柳苗木野外生存环境存在差异，因此，还需在野外进行研究证实。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2光强和氮营养对植物光合作用的影响

1.2.1光强与植物光合作用

1.2 2氮营养与植物光合作用

1.3光强和氮营养对植物碳氮代谢的影响

1.3.1光强与植物碳氮代谢

1.3.2氮营养与植物碳氮代谢

1.3.3植物体内碳氮代谢关系

1.4光氮互作对植物生长和光合作用的影响

1.5国内外研究现状及存在的问题

1.5.1水曲柳研究现状

1.5.2研究中存在的问题

1.6本研究的科学问题和意义

2材料与方法

2.1材料来源及培养

2 2试验设计

2.3指标测定方法

2.3.1植株收获

2.3.2光合速率的测定

2.3.3叶绿素荧光参数的测定

2.3.4生理指标的测定

2.4数据分析

3光氮对水曲柳苗木生长、生物量和氮分配的影响

3.1前言

3.2材料与方法

3.2.1材料来源及培养

3.2.2植株收获与指标计算

3.3结果分析

3.3.1光、N及其交互作用对水曲柳苗木生长的影响

3.3.2光、N及其交互作用对水曲柳苗木生物量及其分配的影响

3.3.3光、N互作对水曲柳苗木根茎叶中氮浓度、含量及其分配的影响

3.4 讨论

3.4.1光照和N营养对水曲柳苗木生长参数的影响

3.4.2光照和氮营养对水曲柳苗木各器官N浓度、含量及分配的影响

3.5本章小结

4光氮对水曲柳苗木光合参数的影响

4.1前言

4.2材料与方法

4.2.1材料来源及培养

4.2.2光合速率和荧光参数的测定

4.2.3叶片中叶绿素、全N和可溶性蛋白含量的测定

4.2.4数据分析

4.3结果分析

4.3.1水曲柳苗木叶片光合-光响应曲线

4.3.2水曲柳苗木叶片光合色素含量的变化

4.3.3叶片叶绿素荧光参数对不同光强和供氮水平的响应

4.4 讨论

4.4.1光氮处理对苗木光合速率的影响

4.4.2光氮处理对苗木荧光参数的影响

4.5本章小结

5光氮对水曲柳苗木叶片生长和碳氮代谢的影响

5.1前言

5.2材料与方法

5.2.1植物材料及培养

5.2.2试验设计

5.2.3植株收获及指标测定

5.2.4化学分析

5.2.5数据分析

5.3结果分析

5.3.1光强和氮浓度处理下水曲柳苗木的生长反应

5.3.2光氮交互作用下水曲柳苗木叶片中非结构性碳水化物含量的变化

5.3.3水曲柳苗木叶片中氮代谢对光氮互作的响应

5.3.4叶片中碳-氮代谢关系

5.4 讨论

5.5本章小结

结论

1光、N对水曲柳苗木生长的影响

2光、N对水曲柳苗木光合的影响

3光、N对水曲柳苗木C、N代谢的影响

4本研究存在的问题与建议

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢