氮磷营养对水曲柳苗木光合作用和氮同化的影响

摘要

氮、磷是树木必需的矿质营养，在自然界中它们影响着树木个体的生长、群落的发育及整个生态系统的生产力。因此，研究不同N和P营养条件下树木的适应性机制和养分利用过程，能够使我们更好地认识和发挥树木潜在的生理生态功能、提高森林生产力，科学地进行森林生态系统的经营与管理。 本实验以一年生水曲柳苗木为试验材料，在温室内利用沙培进行养分处理。其中分为氮素浓度处理(1、8、16mmolL-1)；不同磷素供给水平处理(0.125、0.25、0.5、1mmolL-1)和不同比例氮素形态处理(氨态氮和硝态氮比例分别为：100：0、75：25、50：50、25：75、0：100)。处理两个月后，取样测定各项光合指标、根系和叶片中不同形态氮素的含量及各类同化酶的活性。主要结论如下： (1)较高的氮素供给浓度能够促进叶片的光合作用。随供氮水平的提高，叶片的表观量子效率、饱和光光合速率和叶绿素含量都增大，但可溶性蛋白含量与此相反。叶片PSⅡ反应中心在氮充足时活性也较高，PSⅡ光化学最大量子效率(Fv/Fm)和PSⅡ的实际光化学量子效率(φPSⅡ)的值在供氮最多时达到最高，而光化学猝灭(qP)和非光化学猝灭(qNP)在氮素供给最高时值最低。 (2)磷素供给对光合作用的影响与供磷水平正相关。在低磷处理下，苗木的表观量子效率、饱和光光合速率、可溶性蛋白和叶绿素含量降低，而在高磷供给浓度时达到最大值。叶片叶绿素荧光参数变化规律不明显，在磷供给浓度为0.25mmolL-1，PSⅡ反应中心活性较高，此时Fv/Fm和φPSⅡ值最高，而qP的值最低。 (3)硝态氮和氨态氮混施时有利于水曲柳苗木的光合作用，而且在硝态氮占75％时最有效，叶片的表观量子效率、饱和光光合速率和叶绿素含量的值此时最高，而可溶性蛋白含量最低。叶绿素荧光参数的值也与此相似，Fv/Fm和φPSⅡ值在此时最大，而荧光促灭(qP和qNP)的值最低。 (4)不同氮素水平下，水曲柳苗木叶片中无机氮和可溶性蛋白氮含量较大，其中可溶性蛋白、氨态氮和硝态氮含量均高于根系中，但是随供氮水平的提高根系中所占比例逐渐增大。供氮水平较高时，叶片硝酸还原酶(NR)活性较高，所占比例也高于根系；叶片中谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(NADH-GDH)、谷氨酸合成酶(NADH-GOGAT)和天冬氨酸转氨酶(AAT)活性都与NR的变化相反，而且根系中各类酶的活性高于叶片中。 (5)磷处理对氮素的分配和同化也有影响，叶片和根系中全氮、硝态氮和氨态氮的含量都随供磷水平的增大而提高，但叶片中所占比例增大。在低磷时，根系中NR活性较大，硝态氮的同化主要在此进行，而高氮时则相反。叶片中氨态氮同化酶GS活性变化较大且没有规律，而AAT活性在高磷供应时较高。 (6)不同氮素形态处理下，叶片中可溶性蛋白、氨态氮和硝态氮含量都在硝态氮比例为75％时最低，而根系中的可溶性蛋白和氨态氮含量则在此时较高。叶片中NR活性明显高于根系，而且随硝态氮供应比例的增大而提高。叶片中氨态氮同化关键酶GS的活性在硝态氮比例为75％时最低，而根系中的则相反，另外根系中NADH-GDH、NADH-GOGAT和AAT活性也在硝态氮供应比例较大时最高。 总之，不同氮磷处理对水曲柳苗木光合作用和氮同化的影响具有相关性，叶片中的硝态氮同化与光合作用成正相关，而氨态氮与其成负相关。这说明光合CO2同化与氮素同化紧密相关。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1氮磷营养对植物光合作用的影响

1.1.1氮素供给浓度对植物光合作用的影响

1.1.2不同磷素供给水平下植物光合作用的变化

1.1.3不同形态氮素供给比例下植物光合作用的响应

1.2植物氮素同化作用与氮磷营养的关系

1.2.1氮素同化对氮素供给水平的响应

1.2.2植物氮素同化与磷素供应水平的关系

1.2.3氮素形态对植物氮同化的影响

1.3研究现状及目的

2材料与方法

2.1实验材料及培养

2.2实验方法

2.2.1光响应曲线的测定

2.2.2叶绿素荧光参数的测定

2.2.3叶绿素含量的测定

2.2.4可溶性蛋白含量和全氮含量测定

2.2.5硝态氮和氨态氮含量测定

2.2.6氮素同化酶活性的测定

2.3数据处理

3氨磷营养对水曲柳苗木光合作用的影响

3.1材料与方法

3.1.1实验材料

3.1.2实验方法

3.1.3数据处理方法

3.2不同氮素水平下苗木光合特性的变化

3.2.1氮素水平对叶片光合速率的影响

3.2.2不同氮素水平下叶绿素荧光参数的变化

3.2.3氮素水平对叶绿素和可溶性蛋白含量的影响

3.3磷素供应水平对水曲柳苗木光合特性的影响

3.3.1不同供磷水平下光合速率的变化

3.3.2磷素供给水平对叶绿素荧光参数的影响

3.3.3磷素供应水平对叶绿素含量的影响

3.3.4不同磷素水平下叶片总氮和可溶性蛋白含量的变化

3.4不同氮素形态对水曲柳苗木光合特性的影响

3.4.1氮素供给形态对光合速率的影响

3.4.2不同氮素形态对叶绿素荧光参数的影响

3.4.3不同氮素形态下叶绿素和可溶性蛋白含量的变化

3.5讨论

3.5.1不同氮素水平下光合特性的变化

3.5.2磷素供应水平对光合特性的影响

3.5.3不同氮素形态对光合特性的影响

3.6小结

4水曲柳苗木氮素同化与氯磷营养的关系

4.1材料与方法

4.1.1实验材料

4.1.2实验方法

4.1.3数据处理方法

4.2不同氮素供应水平对苗木氮素同化的影响

4.2.1氮素供应水平对不同氮素分配格局的影响

4.2.2不同氮素水平下主要氮素同化酶类活性的变化

4.3苗木氮素同化与磷素供应水平的关系

4.3.1不同磷素水平对苗木氮素分配格局的影响

4.3.2主要氮素同化酶活性对供磷水平的响应

4.4苗木氮素同化对氮素供给形态的响应

4.4.1不同氮素形态处理对苗木氮素分配格局的影响

4.4.2不同氮素形态处理下氮素同化酶活性的变化

4.5讨论

4.5.1不同氮素供应水平对氮同化的影响

4.5.2氮同化与供磷水平的关系

4.5.3氮素形态处理对氮同化的影响

4.6小结

结论

1主要结论

2存在问题与建议

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢