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氮素对欧美杨苗木光合及养分利用的影响

作　者: 闫娟
导　师: 徐程扬
学　校: 北京林业大学
专　业: 森林培育
关键词: 欧美杨 氮 生物量 非结构性碳水化合物 光合作用
分类号: S792.11
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


杨树是我国华北平原地区重要的速生用材树种。由于其生长迅速、对养分消耗大,施肥成为杨树人工林栽培的重要经营措施。氮素是杨树生长所必需的矿质元素之一,影响着杨树的生长发育及产量形成。因此,研究不同氮营养条件对杨树的氮素吸收利用及其生长的影响,对于提高杨树人工林质量,丰富杨树人工林培育理论具有重要的意义。本文以欧美107杨(Populus×euramericana (Dode) Guiner CV.’74/76’)和中林46杨(Populus Xeuramericana (Dode) Guiner CL.’Zhonglin-46’)为试验材料,采用大田试验和盆栽模拟试验相结合的方法,研究不同氮素供给水平对欧美杨1年生苗木的生长发育、生物量分配、源库关系、碳水化合物分配、养分吸收利用以及光能利用等特性的影响,阐明氮素对欧美杨苗木生产力的作用机理。主要研究结论如下：(1)施氮显著提高了生长期两种欧美杨苗木的整株叶面积,但对苗木根系形态的影响集中在生长初期。施氮有助于促进两种苗木整株生物量的积累,并且对欧美107杨的促进效应更加明显。到生长季末时,欧美107杨和中林46杨整株生物量均在N2处理下达到最大,分别为899.04g·株-1和540.81g·株-1。(2)速生期两种苗木茎生物量的积累随施氮水平的增加显著提高,生长后期施氮对苗木根系生物量积累的影响更加明显,随施氮量的增加,根生物量分配比例显著提高。施氮显著降低了欧美杨苗木各器官中非结构性碳水化合物的含量,并促进非结构性碳水化合物由叶片向茎、根的转运。(3)在生长季前期,苗木吸收的氮素主要来自土壤,约占总氮量的70%以上,到生长季后期时,苗木吸收的15N量占到了总氮吸收量的50%以上。施氮显著提高了生长中后期苗木对15N及总氮的吸收量,其中根系氮含量随施氮量增加提高的幅度最大。两种苗木对氮素的吸收效率以N1处理较高,达到了35%-45%,氮素利用效率在不同氮水平间差异不大。(4)施氮能够有效提高速生期两种苗木的表观量子效率、羧化效率、叶片可溶性蛋白含量以及PS Ⅱ反应中心的活性从而促进叶片净光合速率的提高。到生长后期时,高氮量供应使中林46杨叶片呼吸速率增加,PS Ⅱ实际光化学量子效率和电子传递速率显著降低,因此造成中林46杨叶片的净光合速率显著降低。欧美107杨的最大净光合速率在生长后期仍能保持在20μmol CO2·m-2·S-1左右。(5)对两种欧美杨苗木生产力的综合评价表明生长指数及生化指数对苗木生物量的影响较大,生物量拟合值排序为N2>N1>N0,欧美107杨的生物量拟合值在各氮处理下均高于中林46杨,并在N2处理下即施氮量为10g N-株-1时达到最高,为122.09g·株-1。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-12
1 引言  12-24
  1.1 氮素对植物生长影响的研究进展  14
  1.2 植物对氮素的吸收利用的研究进展  14-19
    1.2.1 植物氮素吸收的生理生态基础  14-17
    1.2.2 氮素在植物体内的同化与运输  17
    1.2.3 氮素在植物体内的积累和分配  17-19
  1.3 氮素对植物碳代谢调控的研究进展  19-21
    1.3.1 氮与叶片碳同化  19
    1.3.2 氮与叶片光能利用  19-20
    1.3.3 氮对植物光合产物的影响  20-21
  1.4 植物体内C-N耦合关系的研究进展  21
  1.5 氮素与生产力关系研究展望  21-22
  1.6 研究的目的意义及技术路线  22-24
    1.6.1 研究目的和意义  22-23
    1.6.2 技术路线  23-24
2 试验地概况、试验材料及方法  24-35
  2.1 试验地概况  24-25
    2.1.1 大田栽培试验  24
    2.1.2 盆栽控制试验  24-25
  2.2 试验设计  25-26
    2.2.1 大田栽培试验  25-26
    2.2.2 盆栽控制试验  26
  2.3 研究方法  26-32
    2.3.1 生长量测定  26-27
    2.3.2 生物量测定  27
    2.3.3 氮含量测定  27
    2.3.4 根系形态测定  27
    2.3.5 叶片光合作用测定  27-29
    2.3.6 叶片叶绿素含量测定  29-30
    2.3.7 器官非结构性碳水化合物含量测定  30-31
    2.3.8 器官可溶性蛋白含量测定  31-32
    2.3.9 土壤全氮含量测定  32
  2.4 数据处理  32-35
    2.4.1 苗高、地径Logistic生长模型拟合  32-33
    2.4.2 苗木吸收的氮含量  33
    2.4.3 苗木氮素阶段性积累量  33-34
    2.4.4 苗木氮素吸收和利用效率  34
    2.4.5 响应曲线的拟合  34
    2.4.6 主成分分析  34-35
3 欧美杨苗木生长对氮素的响应  35-53
  3.1 苗木生长动态  35-39
    3.1.1 苗高生长  35-37
    3.1.2 地径生长  37-39
  3.2 叶面积动态  39-41
  3.3 苗木根系生长动态  41-47
    3.3.1 根系形态变化  42-46
    3.3.2 根系分枝  46-47
  3.4 生物量积累动态  47-50
  3.5 小结与讨论  50-53
    3.5.1 氮素供应与欧美杨苗木生长动态变化  50-51
    3.5.2 氮素供应与欧美杨苗木生物量积累动态变化  51-53
4 欧美杨苗木根-叶源库关系对氮素的响应  53-66
  4.1 生物量分配  53-56
  4.2 地上、地下部分生区协同关系  56-59
    4.2.1 根冠生物量比  56-57
    4.2.2 根系面积与叶面积  57-59
  4.3 碳水化合物  59-63
    4.3.1 可溶性糖含量  59-61
    4.3.2 碳水化合物含量  61-62
    4.3.3 根-叶可溶性糖、淀粉及非结构性碳水化合物含量的关系  62-63
  4.4 各器官C/N  63-64
  4.5 小结与讨论  64-66
    4.5.1 欧美杨苗木地上、地下部分生长的协同关系  64
    4.5.2 源库协调对苗木碳同化物运输的影响  64-66
5 欧美杨苗木对氮素的吸收与利用规律  66-80
  5.1 苗水氮素含量的时间变异  66-67
  5.2 苗木氮素含量的空间变异  67-76
    5.2.1 氮在各器官中的含量与分配  67-73
    5.2.2 氮在叶片中的分配  73-74
    5.2.3 氮在根系中的分配  74-76
  5.3 氮素在苗木体内的阶段性积累量  76
  5.4 苗木氮肥的吸收利用效率及土壤残留动态  76-77
    5.4.1 苗水对氮肥的吸收和利用效率  76-77
    5.4.2 肥料氮的损失及残留  77
  5.5 小结与讨论  77-80
    5.5.1 苗木总氮的吸收与分配  77-78
    5.5.2 苗木肥料氮的吸收与分配  78-79
    5.5.3 苗木氮肥的吸收与利用效率  79-80
6 氮素对欧美杨叶片气体交换的影响  80-90
  6.1 氮素对叶片CO_2同化的影响  80-85
    6.1.1 光合作用的光响应  80-83
    6.1.2 光合作用的CO_2响应  83-85
  6.2 氮素与叶片光能利用  85-86
    6.2.1 氮素对欧美杨苗木叶片Fv/Fm和ΦPSⅡ的影响  85-86
    6.2.2 氮素对欧美杨苗木叶片qP和qN的影响  86
  6.3 氮素对叶片蒸腾的影响  86-87
  6.4 氮素与叶片水分利用效率  87
  6.5 小结与讨论  87-90
    6.5.1 光合作用的光响应  87-88
    6.5.2 光合作用的CO_2响应  88
    6.5.3 光能利用  88-89
    6.5.4 水分利用  89-90
7 氮素对欧美杨生产力影响的综合评价  90-100
  7.1 叶片氮含量与CO_2同化的关系  90-93
    7.1.1 叶绿素与CO_2同化  90-91
    7.1.2 叶片氮含量与CO_2同化  91-93
  7.2 氮与生物量的关系  93-94
    7.2.1 各器官氮含量与生物量关系  93
    7.2.2 植株氮含量与生物量的关系  93-94
  7.3 生产力各要素间的关系  94-96
  7.4 综合评价  96-98
    7.4.1 指标体系建立  96-97
    7.4.2 量化计量方法  97-98
  7.5 小结与讨论  98-100
    7.5.1 氮含量与CO_2同化及生物量的关系  98-99
    7.5.2 氮素对欧美杨苗木生产力影响的综合评价  99-100
8 结论与讨论  100-103
  8.1 主要结论与讨论  100-102
    8.1.1 苗木生长  100
    8.1.2 根叶源库关系  100-101
    8.1.3 氮素的吸收利用  101-102
    8.1.4 碳同化和光能利用  102
    8.1.5 生产力综合评价  102
  8.2 研究创新点  102-103
参考文献  103-115
个人简介  115-116
导师简介  116-117
致谢  117

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中图分类: > 农业科学 > 林业 > 森林树种 > 阔叶乔木 > 杨
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