酚酸濃度和銨硝配比對(duì)楊樹光合作用及氮代謝的影響.pdf

1、連作楊樹人工林地力衰退與土壤中累積的酚酸有密切的關(guān)系，氮素作為植物的生命元素，酚酸是否對(duì)楊樹的氮代謝過(guò)程造成影響，而這種影響是否是引起楊樹連作障礙的主要原因？不同濃度酚酸環(huán)境下，不同硝態(tài)氮和硝態(tài)氮配比（銨硝配比）對(duì)楊樹的光合作用和氮代謝過(guò)程造成何種影響？能否通過(guò)調(diào)整銨硝配比來(lái)增強(qiáng)楊樹抗酚酸脅迫能力？針對(duì)這些問(wèn)題，先后以二代楊樹人工林根際土壤中所含的5種酚酸類物質(zhì)的含量值 X（X=247mg·L–1對(duì)羥基苯甲酸+11mg·L–1香草醛+7

2、mg·L–1阿魏酸+54mg·L–1苯甲酸+2mg·L–1肉桂酸）為參考，進(jìn)行2014年和2015年2年的實(shí)驗(yàn)研究。2014年設(shè)置3種酚酸梯度（0X、0.5X、1.0X）和3種銨硝配比（銨態(tài)氮（NH4+-N）：硝態(tài)氮（NO3--N）=1:3、1:7、1:14）的二因素三水平試驗(yàn)設(shè)計(jì)（0X*1:14、0.5X*1:14、1.0X*1:14、0X*1:7、0.5X*1:7、1.0X*1:7、0X*1:3、0.5X*1:3、1.0X*1:3）

3、對(duì)歐美楊107（Populus× euramericana‘Neva’）進(jìn)行蛭石盆栽。測(cè)定植株葉片光合氣體交換參數(shù)，葉綠素?zé)晒鈪?shù)，植株根、莖、葉全氮含量和生物量，植株根、莖、葉硝酸還原酶（NR）活性、亞硝酸還原酶（NiR）活性、谷氨酰氨合成酶（GS）活性、谷氨酸合酶（GOGAT）活性等指標(biāo)。發(fā)現(xiàn)酚酸對(duì)楊樹的光合作用過(guò)程和氮代謝過(guò)程都造成影響，因此為進(jìn)一步明確酚酸對(duì)楊樹氮代謝的哪一個(gè)過(guò)程造成影響，于2015年設(shè)置了6種酚酸梯度（0X、0

4、.5X、1.0X、1.5X、2.0X、3.0X）對(duì)楊樹進(jìn)行沙培盆栽，并對(duì)供其生長(zhǎng)所用的Hoagland營(yíng)養(yǎng)液中銨態(tài)氮進(jìn)行15N標(biāo)記，測(cè)定植株根、莖、葉15N豐度，植株葉片光合氣體交換參數(shù)，葉綠素?zé)晒鈪?shù)，植株根、莖、葉全氮含量和生物量，植株根、莖、葉硝酸還原酶（NR）活性、亞硝酸還原酶（NiR）活性、谷氨酰氨合成酶（GS）活性、谷氨酸合酶（GOGAT）活性等指標(biāo)。以期從機(jī)制上找出酚酸降低楊樹生產(chǎn)力的原因和提高楊樹生產(chǎn)力的方法。結(jié)果如下：

5、
　　1.酚酸濃度和銨硝配比對(duì)楊樹光合氣體交換的影響
　　在酚酸濃度和銨硝配比交互形成的9種處理中，楊樹葉片的凈光合速率（PN），隨著光合有效輻射強(qiáng)度（PAR）的升高，在達(dá)到光飽和點(diǎn)之前都表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律。而當(dāng)達(dá)到飽和點(diǎn)之后，變化趨勢(shì)不盡相同，在銨硝配比1:14的氮素水平上，0.5X和1.0X酚酸處理?xiàng)l件下，PN隨 PAR的升高有下降的變化趨勢(shì)；而提高銨硝比后，即在銨硝配比1:7或1:3的氮素水平上，0.5X和1.0X酚

6、酸處理?xiàng)l件下，PN隨PAR的升高變化不大。
　　光飽和點(diǎn)的光合氣體交換參數(shù)（PAR=1500μmol·m-2·s-1）：楊樹葉片的凈光合速率隨酚酸濃度的升高而降低，隨銨硝比的升高而升高。酚酸濃度和銨硝配比的交互效應(yīng)對(duì) PN、胞間 CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、氣孔限制值（Ls）、水分利用效率（WUE）有顯著影響（P<0.05）。在銨硝比1:14氮素形態(tài)水平上，酚酸導(dǎo)致楊樹 PN下降的主要原因是非氣孔因素；

7、在1:3的氮素水平上，酚酸導(dǎo)致楊樹 PN下降的主要原因是氣孔因素。酚酸環(huán)境下，提高銨硝比后，楊樹的PN的升高幅度大于其在無(wú)酚酸環(huán)境下。在酚酸濃度和銨硝配比的交互作用下，銨硝比較高的處理PN一般較高，其中0X*1:3和0.5X*1:3的PN最高。因此在解決多代楊樹人工林連作障礙問(wèn)題時(shí)，建議增施銨態(tài)氮方面的肥料。
　　2.酚酸濃度和銨硝配比對(duì)楊樹葉綠素?zé)晒獾挠绊?br>　　隨著酚酸濃度的升高 Fm、Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP降低，F(xiàn)0

8、、NPQ升高，當(dāng)提高酚酸處理中銨態(tài)氮的含量時(shí)，F(xiàn)m、Fv/Fm、qP的降低幅度減少，且酚酸濃度和銨硝配比的交互效應(yīng)對(duì)Fm、Fv/Fm、qP有極顯著的影響（P<0.01），同時(shí)，F(xiàn)0、ΦPSⅡ、NPQ也因處理中銨態(tài)氮含量的升高而向著有利于光化學(xué)反應(yīng)的方向進(jìn)行。
　　3.酚酸濃度和銨硝配比對(duì)楊樹生物量的影響
　　隨著酚酸濃度的升高，楊樹總生物量降低，根冠比升高；提高銨硝比后，總生物量升高，根冠比降低。酚酸濃度和銨硝配比水平都影響

9、著楊樹地上部分和地下部分生物量的分配格局，酚酸濃度越高，地下部分分配到的生物量越多，銨硝比越高地上部分分配到的生物量越多。酚酸濃度和銨硝配比的交互效應(yīng)對(duì)生物量和根冠比有極顯著的影響（P<0.01）。酚酸環(huán)境下，提高銨硝配比后，生物量的降低幅度和根冠比的升高幅度都降低。
　　4.酚酸濃度和銨硝配比對(duì)楊樹氮代謝的影響
　　隨酚酸濃度的升高，根、莖、葉全氮含量降低，隨銨硝比的升高，根、莖、葉全氮含量升高。酚酸濃度和銨硝配比的交互效

10、應(yīng)對(duì)根、莖、葉全氮含量產(chǎn)生顯著影響，其中1.0X*1:3的根、莖、葉全氮含量最高，分別為0X*1:14（最低）的1.38、1.34、1.18倍。
　　楊樹是一種喜硝植物，所利用的氮90％左右是來(lái)自其所吸收的硝酸根離子，10%左右是來(lái)自其所吸收的銨根離子。楊樹所吸收的總氮中，28%-36%分配到根，45%-54%左右分配到葉，17%-19%分配到莖；所吸收的銨態(tài)氮中，34%-45%分配到根，35%-50%分配到葉，15%-21%分配

11、到莖；所吸收的硝態(tài)氮中，27%-35%分配到根，46%-55%分配到葉，16%-19%分配到莖。隨著酚酸濃度的升高，分配到根的總氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮百分量增加；分配到葉的總氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮百分量減少；分配到莖的銨態(tài)氮百分量增加，總氮和硝態(tài)氮百分量變化不大。酚酸能同時(shí)降低楊樹對(duì)銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的吸收總量，酚酸濃度越高銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的吸收總量越低。在酚酸區(qū)域0X-1.5X，銨態(tài)氮吸收總量的降低幅度最大；在酚酸區(qū)域1.0X-2.0X，硝態(tài)氮吸收

12、總量降低幅度最大。
　　楊樹根和葉的NR、GS和GOGAT活性都隨著酚酸濃度的升高而降低，隨著銨硝比的升高而升高。酚酸濃度和銨硝配比的交互效應(yīng)對(duì)楊樹根和葉的NR、GS和GOGAT活性都產(chǎn)生極顯著的影響（P<0.01）。酚酸環(huán)境下，提高銨硝比后，根和葉中NR、GS和GOGAT活性的升高幅度大于其在無(wú)酚酸環(huán)境下。楊樹葉的NR、GS和GOGAT酶活性水平遠(yuǎn)高于根中這3種酶活性水平，因此楊樹所吸收的銨根離子和硝酸根離子被同化的主要器官是葉