本文關鍵詞：N沉降對木荷覓取低磷的影響及種源間感知差異，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：木荷（Schima superba）是山茶科木荷屬常綠闊葉大喬木，為亞熱帶地帶性常綠闊葉林的主要建群種，廣泛分布于我國南方各省。其樹干端直，木材堅重致密，結構均勻，力學性質好，是建筑、器材、木制工藝品等優(yōu)質用材，同時木荷還是我國南方主栽的生物防火樹種和重要的生態(tài)防護樹種。然而我國南方林地有效磷缺乏，嚴重影響了木荷人工林的持續(xù)高產經(jīng)營。林木磷效率的遺傳改良成為育種學研究熱點。近年來，我國南方地區(qū)大氣N沉降加劇，土壤N素增加，重要環(huán)境因素的變化對植株的生長產生了重大的影響，然而有關N沉降對木荷生長、根系結構、葉片生理及磷素營養(yǎng)效率的影響，研究報道較少。本論文分別選取木荷不同產區(qū)的地理種源材料為試驗對象，設置0、50、100和200kg N ha-1·a-1不同濃度的N素沉降模擬盆栽試驗，揭示不同濃度N沉降影響下，木荷不同種源分別適應低磷脅迫的生長、生物量差異、根系生長發(fā)育狀況、磷素吸收特點和葉片光合生理等的生物學機制，揭示不同種源感知N沉降的遺傳反應差異，及N沉降與低P耦合作用對木荷不同種源P吸收和利用、干物質積累和分配等的作用，為選育N沉降豐富條件下覓取利用土壤有限P素等能力強、生產力高的木荷優(yōu)良新品種提供理論基礎和科學依據(jù)。主要研究結果如下： 1.模擬N沉降對土壤pH值、N和P有效性的影響研究 N沉降作用引起土壤酸化，pH值下降，低磷環(huán)境下土壤酸化更為顯著；隨著N沉降濃度加大和處理時間的延長，土壤pH值下降程度增大，土壤酸化程度更高。 N沉降初期，隨著植物吸收加強和土壤酸化活化形成的鐵、鋁離子的增多螯合部分有效磷，造成土壤有效磷含量降低，而隨著N沉降濃度的增加，土壤有效磷的衰減速度減慢，這可能和土壤酸化加劇，植物生長受限，固定態(tài)的磷的轉化有關。 土壤水解氮含量隨著N沉降濃度增加和處理時間的延長呈現(xiàn)增長趨勢。N沉降對土壤N存在積累效應，這既可以增加森林生產力，但另一方面也加大了土壤有效氮流失的潛力。 2.模擬N沉降對木荷根系發(fā)育及根系分泌物的影響研究 采用盆栽模擬試驗研究了低磷（5.49mg·kg-1）和正常磷（60mg·kg-1）條件下，模擬N沉降濃度升高和時間延長對木荷根系特征、根系分泌的有機酸成分含量變化及酸性磷酸酶活性的影響。結果表明，N沉降濃度的增加促進了根系生長，根系密度增大、生物量提高，在土壤中分布空間增大，而高濃度N沉降則對根系造成傷害。N沉降初期，低磷環(huán)境下，木荷根系的根尖分生組織形成受到抑制，根系的增粗生長明顯。試驗中還發(fā)現(xiàn)了N沉降濃度增高促進了木荷根毛形成和伸長現(xiàn)象。在低磷環(huán)境下，木荷根系分泌的有機酸和Apase含量均比相應高磷環(huán)境高，且N沉降對木荷根系分泌有機酸的含量具有顯著的促進作用。在分泌的有機酸中，乙酸所占比例高達50%以上，其次為蘋果酸，低濃度N沉降能夠促進其含量的增加，而中、高濃度N沉降則具有抑制作用；隨著N沉降處理時間延長和苗齡的增大，乙酸和蘋果酸含量增加明顯，且分泌物中新增酒石酸和丙二酸兩種有機酸成分，起到活化土壤固定態(tài)磷的作用。草酸則作為一種常量次生代謝酸大量存在于根系分泌物中，對提高根際磷的有效性起到輔助作用。 3.模擬N沉降對木荷光合作用及葉片可溶性蛋白和Apase活性的影響研究 氮素直接影響植物體內葉綠素和可溶性蛋白含量及光合酶類的合成與活性，對植物的光合作用產生影響。本研究通過對光合光響應參數(shù)、葉綠素組成、葉片可溶性蛋白及相關酶活性等研究，進一步揭示N沉降對木荷生長、根系形態(tài)變化及養(yǎng)分吸收等產生影響的機理。研究結果表明，N沉降初期，木荷潛在光合能力提高，凈光合速率增加，光合能力增強，物質能量消耗減少，光合產物更容易積累，有利于在貧瘠環(huán)境下提高生長量；隨著N沉降濃度的提高和處理時間的延長，木荷葉片的光合能力下降，光合速率降低，物質與能量消耗增加，對弱光環(huán)境的適應性降低。N沉降明顯增加了木荷葉片葉綠素含量，木荷葉片捕光能力提高，有利于光合作用的高效進行，而類胡蘿卜素含量和可溶性蛋白含量減少，Apase活性降低，MDA含量下降，N沉降初期的氮素增加對提高木荷的氧化損傷具有一定的作用，，高濃度N沉降下，葉綠素含量降低。長期N沉降影響下，葉片可溶性蛋白含量和Apase活性下降更為顯著，總葉綠素含量和葉綠素a/b值較N沉降初期也明顯下降，但總葉綠素含量和葉綠素a/b值和該水平對照相比又有所增加，說明木荷通過提高葉綠素a/b值來彌補部分因葉綠素下降引起的光合作用下降，從而提高了自身抗性。 4.模擬N沉降對木荷生長特征及體內養(yǎng)分含量變化的影響研究 采用盆栽模擬試驗研究了低磷（5.49mg·kg-1）和正常磷（60mg·kg-1）條件下，噴施NH4NO3濃度升高和時間延長對木荷生長、生物量和不同器官N、P養(yǎng)分含量變化的影響。結果表明，無論缺磷與否，N添加均能對木荷地上部及根系生長產生不同程度的促進作用。低濃度N沉降增加了木荷幼苗的苗高、地徑的生長及地上部和總生物量的積累，而高濃度N沉降則抑制了木荷苗的生長。木荷植株地上部生長在低磷低N沉降下表現(xiàn)出明顯的生長勢，而地下部根系生長發(fā)育較地上部反應滯后。低磷環(huán)境下，木荷體內N、C素含量和NAE隨著N沉降濃度的增加而提高，P素含量和PAE變化不明顯。PAE和NAE與生長、干物質量積累呈正相關，有效的元素吸收能迅速增加植株的生長和干物質積累，增加了C儲量。PUE隨著N沉降濃度的增加而增高，但在高濃度N處理下增長不大；NUE隨著N沉降濃度的提高和處理時間的延長而降低。N沉降初期，木荷根冠比降低，隨著N處理時間延長和苗齡的增大，低磷環(huán)境下，木荷根冠比提高，PAE增強，葉片P含量增高，根系PUE增強，說明大苗增強了對惡略環(huán)境的適應能力，抗瘠薄能力提高。 5.模擬N沉降對不同種源木荷生長發(fā)育影響研究 N沉降初期，木荷不同種源材料生長表現(xiàn)為：浙江龍泉福建建甌福建古田湖南桂陽江西信豐和浙江杭州。木荷北部邊緣產區(qū)的杭州種源光合能力最強，N沉降初期，該種源地上部生長即已表現(xiàn)出優(yōu)勢，葉片葉綠素和可溶性蛋白含量增加，光合能力增強，但同化物不易積累，地下根系生長緩慢。隨著N沉降濃度的提高，杭州種源苗木的光合作用下降，呼吸消耗持續(xù)增強，地上部生長下降，而根系開始加速生長。中南部中心產區(qū)的浙江龍泉和福建建甌種源，光合能力較強，呼吸消耗最低，同化物最易積累，對N沉降的適應性也最強，在低濃度N沉降時0.5mm直徑根系的生長較快，根系生長旺盛，根系發(fā)育健壯，生長潛力增大；隨N沉降水平的提高光合能力增強，在中等濃度N沉降影響下，其地上部表現(xiàn)出旺盛的生長勢，生產力最大，而高濃度N沉降下該區(qū)域種源雖然光合作用最大，但此時呼吸消耗也大，生物量不易積累，生產力降低。南部次中心產區(qū)的福建古田、江西信豐和湖南桂陽種源在N沉降作用下，地上部的表現(xiàn)與浙江杭州種源相似，光合能力較低，呼吸消耗適中，地上部生物量積累不大；這些種源的地下部根系生長遲緩，甚至出現(xiàn)了抑制狀態(tài)。 另外，高海拔地區(qū)立地較為瘠薄，氣溫較低，長期適應于該立地和氣候的種源，根系較為發(fā)達，地上部的生長較差，N沉降作用促進了其根系發(fā)育；低海拔種源生長立地環(huán)境較優(yōu)，水肥充裕，溫度適宜，根系較不發(fā)達而地上部生長旺盛，在N沉降影響下其根系增粗，氮磷吸收率增大，干物質積累增多。
【關鍵詞】：木荷 種源 N沉降 供磷水平 磷效率 根系形態(tài) 根系分泌物 有機酸 酸性磷酸酶 養(yǎng)分吸收 光合作用 土壤pH值
【學位授予單位】：中國林業(yè)科學研究院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：S792.99
【目錄】：

• 摘要5-9
• Abstract9-20
• 第一章 緒論20-32
• 1.1 引言20-21
• 1.2 大氣 N 沉降概述21-22
• 1.3 植物地上部生長對 N 素和 P 素的響應22-26
• 1.3.1 植物光合作用22-24
• 1.3.2 植物生物量24-25
• 1.3.3 植物組織中養(yǎng)分濃度25-26
• 1.4 植物根系對 N 素和 P 素的響應26-28
• 1.5 N 沉降對土壤 N、P 化學行為影響28-29
• 1.6 問題的提出與研究內容、技術路線29-32
• 1.6.1 項目來源與經(jīng)費支持30
• 1.6.2 研究內容30-31
• 1.6.3 研究技術路線31-32
• 第二章 模擬 N 沉降對土壤 PH 值、N 和 P 有效性的影響32-41
• 2.1 試驗材料和研究方法32-34
• 2.1.1 試驗材料32-33
• 2.1.2 試驗設計33
• 2.1.3 測定項目和方法33-34
• 2.1.4 統(tǒng)計分析34
• 2.2 結果與分析34-38
• 2.2.1 模擬 N 沉降對土壤 pH 值的影響34-35
• 2.2.2 模擬 N 沉降對土壤水解氮的影響35-36
• 2.2.3 模擬 N 沉降對土壤有效鋁的影響36-37
• 2.2.4 模擬 N 沉降對土壤有效磷的影響37-38
• 2.3 小結與討論38-41
• 第三章 模擬 N 沉降對木荷根系發(fā)育及根系分泌物的影響41-61
• 3.1 材料和方法41-44
• 3.1.1 試驗材料41-42
• 3.1.2 試驗設計42-43
• 3.1.3 測定項目和方法43-44
• 3.1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計44
• 3.2 結果與分析44-58
• 3.2.1 一年生木荷幼苗在不同 N 沉降量影響下植株根系適應性變化44-49
• 3.2.2 二年生木荷幼苗在不同 N 沉降量影響下的根系發(fā)育差異49-52
• 3.2.3 不同生態(tài)型木荷幼苗在不同 N 沉降量下生長差異52-58
• 3.3 小結與討論58-61
• 第四章 N 沉降量對木荷光合作用及葉片可溶性蛋白和 APASE 活性的影響61-79
• 4.1 試驗材料和研究方法62-64
• 4.1.1 試驗材料62
• 4.1.2 試驗設計62
• 4.1.3 測定項目和方法62-63
• 4.1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計63-64
• 4.2 結果與分析64-75
• 4.2.1 一年生木荷幼苗在不同 N 沉降量影響下葉片生理適應性變化64-68
• 4.2.2 二年生木荷幼苗在不同 N 沉降量影響下的生長差異68-72
• 4.2.3 低磷環(huán)境下不同種源木荷幼苗在不同 N 沉降量下反應差異72-75
• 4.3 小結與討論75-79
• 第五章 模擬 N 沉降對低 P 環(huán)境下木荷生長發(fā)育及體內元素含量變化的影響79-102
• 5.1 試驗材料和研究方法79-81
• 5.1.1 試驗材料79-80
• 5.1.2 試驗設計80
• 5.1.3 測定項目和方法80
• 5.1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計80-81
• 5.2 結果和分析81-97
• 5.2.1 一年生木荷幼苗在不同 N 沉降量影響下植株適應性變化81-86
• 5.2.2 二年生木荷幼苗在不同 N 沉降量影響下的生長差異86-92
• 5.2.3 不同種源木荷幼苗在不同 N 沉降量下生長差異92-97
• 5.3 小結和討論97-102
• 第六章 結論與討論102-110
• 6.1 結論102-106
• 6.1.1 模擬 N 沉降對土壤 pH 值、N 和 P 有效性的研究102
• 6.1.2 模擬 N 沉降對低磷環(huán)境下木荷根系生長發(fā)育的影響102-103
• 6.1.3 模擬 N 沉降對低磷環(huán)境下木荷葉片生理的研究103-104
• 6.1.4 模擬 N 沉降對低磷環(huán)境下木荷生長和生物量的影響104-105
• 6.1.5 低磷環(huán)境下不同種源木荷材料對模擬 N 沉降的響應105-106
• 6.2 討論106-108
• 6.3 展望108-110
• 參考文獻110-124
• 附錄124-126
• 在讀期間的學術研究126-128
• 致謝128-129

【參考文獻】

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本文編號：385525