酚酸与氮营养互作对杉木幼苗生长的影响

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杉木(Cunninghamia Lanceolata(Lamb.)Hook.)是我国亚热带地区重要的造林树种和商品树种,在国民经济中具有重要地位。但在杉木生产中存在着严重的连作障碍,主要是由于杉木连作之后,根系会分泌出化感物质累积在土壤中,引起杉木自毒作用。通过养分管理对于维持森林土壤肥力,指导杉木人工林的经营管理,提高木材产量具有重要作用。然而,通过改变养分供应影响植物化感作用的机制目前还不十分清楚,使得农业生产中利用营养调控化感作用的理论基础显得比较薄弱。本实验以两年生杉木幼苗为研究材料,通过酚酸与不同形态氮素的互作处理,研究不同处理对杉木幼苗的物质量积累、氮源吸收偏好、碳氮代谢过程、激素平衡等方面的生理影响,揭示杉木对养分元素和酚酸相互作用的响应机制,为杉木人工林生产提供养分管理依据。其主要结果如下:(1)单独添加对羟基苯甲酸(pHBA)促进了杉木幼苗的生长。pHBA处理通过刺激土壤中脲酶、脱氢酶活性,促进了土壤中的养分循环,使得土壤中有效态氮的含量上升,从而促进了杉木对于N的吸收和利用。而且,pHBA通过保护叶绿体结构的完整性,提升Rubisco酶活性,使得杉木幼苗的Pn,Gs,Ci,E,Fv/Fm和Yield显著上升,NPQ显著下降。稳定的光合效率也为TSS和淀粉的含量的提高提供了保障,促进了杉木的碳代谢。pHBA通过提高杉木体内的IAA和ABB含量,从而刺激了杉木幼苗的生长。(2)添加pHBA到不同形态氮素中之后,改变了杉木的氮素吸收利用偏好。在NO3-处理下的杉木地上和地下部分干重、GS和GOGAT活性,FAA、Glu、Gln、Asp含量显著高于与NH4+处理。表明在单独的氮素处理下,杉木偏好吸收利用硝态氮。而与pHBA+NH4+处理相比,pHBA+NO3-处理虽然显著提高了杉木根茎叶中的氮含量以及叶片中NR和Ni R的活性,但GOTAT与GS活性和氮代谢产物含量却显著降低。且PCA分析表明,在富含的pHBA环境中优先获得NH4+。这些结果表明了添加pHBA到不同形态氮素中之后,由于pHBA在NO3-条件下的积累,驱使杉木对于氮的优先选择从NO3-转变为NH+4。(3)添加pHBA到NO3-中之后,打破了杉木幼苗中的碳氮平衡。在pHBA+NO3-处理条件下,与单独添加NO3-相比,N含量显著上升,而NR和Ni R活性显著降低。这表明了pHBA+NO3-处理抑制了NO3-向NH+4的转化。与对照相比,pHBA+NO3-处理条件下GS和GOGAT活性显著降低,且氮代谢产物FAA、Glu、Gln、Asp的含量也显著降低,这导致了合成叶绿素以及光合酶的量降低。这些结果表明了添加pHBA到NO3-中阻碍了杉木叶片N代谢,进而抑制了杉木的C代谢。添加pHBA到NO3-中之后,加剧了杉木幼苗中的碳氮失衡。与对照相比,在pHBA+NO3-处理条件下,硝态氮含量显著上升,且同化硝态氮需要更多的能量。但pHBA+NO3-处理显著降低了TSS和淀粉含量,使得光合产物不足以支持更多的硝态氮同化。表明了添加pHBA到NO3-中抑制了C代谢,加剧杉木幼苗体内C-N代谢失衡。(4)添加pHBA到NO3-中打破了杉木内源激素的平衡,抑制了杉木的生长。相较于对照处理,NO3-、NH4+、pHBA、pHBA+NH4+处理下ABA和IAA含量均显著上升,杉木体内的激素保持了平衡。pHBA+NO3-处理使得杉木叶片中ABA含量显著升高,而对IAA含量无明显影响,打破了杉木体内的激素平衡。
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