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氮和磷是树木生长的必需养分元素。氮磷养分的有效性直接影响着树木的生长,并进而影响生态系统生产力。同时,不同氮素形态对植物生长的影响也不相同。研究N和P营养胁迫以及不同氮素形态处理下植物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植物潜在的生理生态功能,科学地指导森林培育生产实践和系统地进行森林生态系统经营与管理。 本学位论文以水曲柳一年生苗和播种苗为研究对象进行温室沙培试验。主要设置不同氮素浓度试验(浓度分别为1、4、8和16 mmol·L-1),不同磷素浓度试验(浓度分别为0.125、0.5、1和2 mmol·L-1)和不同氮素形态比例试验(NO3-:NH4+分别为100:0,75:25,50:50,25:75,0:100)。通过季节性取样测定各项指标,揭示N、P对幼苗生长和生理的影响,其中着重研究了各试验处理下幼苗光合作用与叶片Rubisco活性的关系。主要试验结果如下: (1)养分供应浓度与水曲柳幼苗体内养分浓度关系密切。随氮素水平增加,水曲柳根系、茎干和叶片中全N浓度均上升。磷素对水曲柳体内养分状况影响较小。在氮素形态处理下,NO3--N和NH4+-N比例为75:25时叶片N、P浓度较高的情形。不同季节叶片N浓度有明显变化。 (2)供氮浓度对ALA(5-aminolevulinic acid)合成速率和PBG(Porphobilinogen)合成酶活性的影响没有明显的规律。供氮水平增加时,水曲柳幼苗叶片叶绿素含量、类胡萝卜素和可溶性蛋白含量增加。可溶性糖含量也增加。叶片总氮含量、可溶性蛋白含量在氮浓度为8 mmol L-1时达到最大。但在P处理下水曲柳幼苗叶片上述各项指标没有显著差异。在氮素形态处理下水曲柳幼苗叶片叶绿素含量没有明显变化,而可溶性蛋白的变化比较大。 (3)Rubisco作为光合作用的关键酶,其活性和叶片氮含量密切相关。在幼苗生长旺盛时期,随供氮水平提高,Rubisco初始活性和总活性均上升,在供氮浓度为16 mmol L-1时,其初始活性和总活性达到最高。磷处理下Rubisco初始活性和总活性变化趋势相似,均呈波浪型变化。水曲柳播种苗在混合氮源培养下叶片Rubisco初始活性和总活性要高于单一氮源处理下,当NO3-比例为75%(7月份)或50%(8月份)时活性达到最大。而一年生苗则表现出随NO3-比例增加,Rubisco初始活性和总活性均上升的趋势。 (4)供氮水平明显影响水曲柳光合作用,水曲柳幼苗叶片的光饱和净光合速率与供氮浓度之间存在着强烈的正相关关系。与氮素相比,供磷浓度对水曲柳幼苗的光合特性影响较小。氮素形态处理下水曲柳表现出喜硝特性,NH4+-N不利于水曲柳幼苗进行光合作用,在完全NH4气N培养下光合速率明显低于其它处理。 (5)不同试验处理下叶绿素荧光参数也有变化。Fv用0、Fv/Fm和Fm压O均随供氮浓度增加而增加,在供氮浓度为16 mmofL’时达到最大。P胁迫降低了水曲柳叶片的叶绿素荧光参数,然而,P供给过量时,Fv/F0、Fv压m和Fm汪刃也降低。当NO3一N比例从O增加到75%时,F了Fm、Fv压0和Fm仰都逐渐增大,N03一N比例进一步增加时各项指标均降低。 (6)氮素的供应明显影响水曲柳幼苗的生长和生物量积累。在试验的浓度范围内,幼苗的生物量几乎随氮素供给的增加而线性增加。在0.125 mmol.L,1 mmol.L’的磷素供应范围内,水曲柳幼苗的生物量也随磷素供给浓度增加而增加,株高的增加幅度相对较小,而超量供磷(2 mmol.L,)的水曲柳幼苗,株高和生物量均低于常量供磷处理(l mmol.L-l)。随氮素形态比例的变化,水曲柳幼苗总生物量和各部分生物量也明显变化,在NO3伽H犷比例为75:25时达到最大。 (7)对于不同试验处理下水曲柳幼苗养分吸收效率和利用效率的研究发现,总体上,水曲柳幼苗的NNUR随N浓度增加而增加,而N形态比例和P浓度变化对NNUR的影响无规律性。在不同的生长时期,NPuR在N不充足时(1一8 mmofL,)随N浓度增加而增加;氮形态影响则无明显规律;NPUR随P浓度的变化在生长不同生长时期表现不同。 总之,在氮、磷浓度较低条件下水曲柳幼苗生长和生理活动受到抑制,光合速率降低。这提示我们在苗圃育苗和造林时,要合理施肥,促进苗木生长。