落葉松幼苗對(duì)干旱脅迫及氮添加的生理生態(tài)響應(yīng).pdf

1、隨著全球氣候與環(huán)境變化的加劇，地球表面平均溫度升高、水資源日趨短缺、土壤有效含水量逐年減少以及大氣氮沉降已成為重要的全球性環(huán)境問(wèn)題。土壤氮素和水分是許多陸地生態(tài)系統(tǒng)中植物生長(zhǎng)的主要限制因子，顯著影響植物的分布和生長(zhǎng)發(fā)育。全球氣候?qū)е碌母珊祵?dǎo)致我國(guó)落葉松林北移，加之我國(guó)大氣氮沉降持續(xù)增加，導(dǎo)致森林土壤中可利用氮的含量不斷增加。因此，探究干旱與氮素綜合作用下落葉松幼苗的生長(zhǎng)特性、生理特性以及適應(yīng)性機(jī)制，對(duì)改善干旱系統(tǒng)植被條件、了解北方森林生

2、態(tài)系統(tǒng)功能及格局的改變具有重要意義，也為落葉松人工林繁育過(guò)程中合理調(diào)節(jié)水肥管理、優(yōu)化培育措施提供理論參考。本研究以1年生落葉松(Larix)為研究對(duì)象，采用大棚盆栽方法人為控制土壤水分和施N控制試驗(yàn)，設(shè)置三個(gè)水分梯度:CK（正常供水，土壤水分含量占田間持水量的80％-70％，下同）、MS（中度干旱脅迫，60％-50％）、HS（嚴(yán)重干旱脅迫，40％-30％）;四種施氮水平:NO（不施氮，0g NH4NO3-N·m-2·a-1）、LN（低氮

3、，5g NH4NO3-N·m-2·a-1）、MN（中氮，10g NH4NO3-N·m-2·a-1）、HN(高氮，15gNH4NO3-N·m-2·a-1)，從植株生長(zhǎng)、生理指標(biāo)入手，系統(tǒng)的研究了落葉松幼苗對(duì)干旱脅迫和施N的生理生態(tài)響應(yīng)，并揭示了落葉松幼苗的耐旱性機(jī)制。研究結(jié)果表明:
　　(1)隨著干旱脅迫程度的增加，不同氮處理下的落葉松幼苗株高、基徑生長(zhǎng)量呈下降趨勢(shì)，并對(duì)對(duì)落葉松幼苗的生物量積累和生物量分配格局具有明顯的影響，干旱脅

4、迫越嚴(yán)重，幼苗葉面積、總生物量的積累越少，地上生物量越來(lái)越小，地下生物量積累越來(lái)越多，R/S升高，SLA和LAR增逐漸加，并產(chǎn)生極顯著影響(P＜0.001)。在干旱脅迫與施氮的交互作用下，施氮處理可在一定程度上改善落葉松幼苗株高、基徑、RGR、葉面積、總生物量，促進(jìn)生長(zhǎng)，但是不同水分條件下的氮素效應(yīng)不同。正常水分供應(yīng)條件下，施氨水平的提高增加了幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)和生物量的積累。而干旱脅迫條件下，施加了過(guò)量的氮后幼苗生長(zhǎng)量、生物量積累反而降下降

5、，植株通過(guò)降低葉面積、降低葉片分配比例來(lái)降低自身的水分消耗狀況，并增加莖和根的分配比例，將有限的資源較多的生物量分配給地下部分和莖生物量。
　　(2)不同干旱脅迫處理下，落葉松幼苗光合作用明顯受到抑制，隨干旱程度增加在同一光強(qiáng)時(shí)幼苗Pn逐漸降低，光飽和點(diǎn)逐漸降低。而不同干旱脅迫條件下適量的施氮能在一定程度上提高落葉松幼苗的光合能力。低氮處理下在嚴(yán)重干旱時(shí)對(duì)植株光合能力有明顯的促進(jìn)作用，而高氮處理下的促進(jìn)作用減弱并轉(zhuǎn)向抑制。嚴(yán)重干旱

6、情況下，幼苗Pmax在HN水平下表現(xiàn)出最低值，在LN水平下表現(xiàn)出最大值。此時(shí)氮處理水平下的Pn和Ci都表現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)，Pn的下降是非氣孔因素引起的。
　　不同干旱脅迫處理下，落葉松幼苗莖的呼吸作用也明顯受到抑制。嚴(yán)重干旱情況下的高氮處理下幼苗的呼吸值最小，說(shuō)明過(guò)量增加氮肥抑制了植物的生長(zhǎng)，幼苗的光合作用低的同時(shí)，所能固定的光合產(chǎn)物也隨之減少，用以為幼苗提供生命活動(dòng)所需的能量就少。而正常水分供應(yīng)條件下的高氮濃度下的幼苗呼吸值，

7、和中度干旱情況下的中氮處理下幼苗的呼吸值明顯高于同一供水條件下的其他施氮水平，說(shuō)明在適當(dāng)?shù)牡幚硭较?，落葉松幼苗的生長(zhǎng)代謝速度最快，需要通過(guò)呼吸作用為其生命活動(dòng)提供能量。
　　干旱脅迫使得落葉松幼苗葉片中的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素以及葉綠素a/b上升。但是同一水分處理下各個(gè)氮處理水平之間的變化趨勢(shì)不同，適量的氮素水平能顯著提高落葉松幼苗的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量，且變化趨勢(shì)一致。MS和HS條件下下，HN水平都抑制了光

8、合色素的積累，以HN處理下幼苗的Chla、Chlb和Chl含量最低。但在MS條件下，MN水平下表現(xiàn)出較高的光合色素水平。而在HS條件下，LN水平下表現(xiàn)出較高的光合色素水平。
　　(3)落葉松幼苗葉片相對(duì)含水量(LRWC)隨干旱脅迫程度的增加而降低，同一水分處理下不同氮處理水平下的LRWC表現(xiàn)出來(lái)的變化也各不相同。中度干旱脅迫下，LRWC隨施氮水平的增高表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，在MN水平下幼苗LRWC最高，顯著高于其他施氮水平(P

9、＜0.05)。嚴(yán)重干旱脅迫下，LRWC表現(xiàn)出與中度干旱脅迫下相同的變化趨勢(shì)，但LRWC在LN水平下表現(xiàn)出最高值，且HN水平下表現(xiàn)出最低值。
　　(4)幼苗總SS含量均隨干旱脅迫程度的增加而降低，且同一水分處理下不同氮處理水平之間的變化趨勢(shì)也顯示為一致的趨勢(shì)，只是變化幅度不同。在HS條件下，葉片、莖、根SS含量隨施氮量的增加表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，且LN處理表現(xiàn)出SS含量最高，HN處理表現(xiàn)出葉片含量最低。而隨著干旱脅迫的加劇，各個(gè)