史嬋，楊秀清，閆海冰

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，山西 太谷 030801)

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硝、銨態(tài)氮不同配比對華北落葉松幼苗生長和硝酸還原酶活性的調(diào)控效應(yīng)

史嬋，楊秀清，閆海冰*

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，山西 太谷 030801)

華北落葉松; 生物量; 硝酸還原酶; 氮素形態(tài)

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

華北落葉松3年生幼苗取自山西省關(guān)帝山森林經(jīng)營局三道川林場。

1.2 幼苗盆栽試驗(yàn)

2014年3月選擇出長勢相對均勻一致的華北落葉松供試幼苗(平均地徑5.34±0.03 mm，平均苗高35.9±0.5 cm)統(tǒng)一移栽于裝有河沙(用稀鹽酸浸泡，水沖洗)的營養(yǎng)杯(底徑15 cm，上口徑20 cm，高18 cm)中，每盆1株。經(jīng)緩苗(15天后)返青新葉長出時(shí)，選擇健康植株進(jìn)行供氮處理。緩苗和試驗(yàn)期間每天澆水以保持最大基質(zhì)含水量。

1.3 指標(biāo)測定

1.3.1 生長指標(biāo)測定

6月底和9月底分2次進(jìn)行。每次收獲植株時(shí)，先將幼苗從栽培基質(zhì)中取出，操作時(shí)避免針葉和根系損傷，后用水沖洗干凈，帶回實(shí)驗(yàn)室。每次取樣時(shí)，每種氮處理取4杯，共8株幼苗，隨機(jī)取4株，分別分株摘下針葉，并從根莖處分開莖和根，70℃下至少烘干12小時(shí)后測定各處理下植株各器官生物量、單株總生物量和各器官N含量、植株總N含量。根、莖、葉中N含量采用凱氏定氮法進(jìn)行測定。凈氮吸收速率(NNUR，mg·g-1·d-1)根據(jù)De Groot等[14]的生長參數(shù)計(jì)算方法，用NNUR=[(N2-N1) (lnRM2-lnRM1)]/[ (RM2-RM1) △t]計(jì)算，其中：N2為第二次取樣時(shí)整株幼苗的氮含量(mg)；N1為第一次取樣時(shí)整株幼苗的氮含量(mg)；RM2為第二次取樣時(shí)幼苗根的干質(zhì)量(mg)；RM1為第一次取樣時(shí)幼苗根的干質(zhì)量(mg)；△t為第二次取樣與第一次取樣的時(shí)間間隔(d)。

1.3.2 硝酸還原酶活性及可溶性蛋白含量測定

硝酸還原酶活性及可溶性蛋白含量測定于6月底和9月底分2次進(jìn)行。每次取樣8杯共8株幼苗樣本中，隨機(jī)取4株幼苗用于上述指標(biāo)測定外，其余4株直接取鮮樣用于測定植株根、莖、葉等器官的硝酸還原酶活性(NRA)和可溶性蛋白含量。NRA采用活體法進(jìn)行測定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)方法

文中所有數(shù)據(jù)運(yùn)用Excel和SPSS19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。圖表中的數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，利用單因素方差分析(One-way ANOVA)和最小顯著差異法(LSD)比較不同處理之間的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同硝、銨態(tài)氮配比處理對幼苗生長的影響

2.1.1 單株總生物量、總氮含量及凈氮吸收速率

圖1 氮形態(tài)配比對華北落葉松幼苗單株總生物量、單株總氮含量及凈氮吸收速率的影響Fig.1 Effects of ratio of nitrogen forms on total biomass, total nitrogen content and net nitrogen uptake rate of Larix principis-rupprechtii seedlings

2.1.2 不同硝、銨態(tài)氮配比處理下幼苗各器官生物量和N分配格局

2.2 不同硝、銨態(tài)氮配比處理對幼苗體內(nèi)硝酸還原酶活性及可溶性蛋白含量的影響

圖2 氮形態(tài)配比對幼苗根莖葉中氮相對含量的影響Fig.2 Effects of ratio of nitrogen forms on relative nitrogen contents in roots, stems and leaves▲ 6月底；○9月底

圖3 氮形態(tài)配比對幼苗根莖葉中NR活性的影響Fig.3 Effects of ratio of nitrogen forms on NR activity in roots, stems and leaves▲ 6月底；○9月底

圖4 氮形態(tài)配比對根莖葉中可溶性蛋白含量的影響Fig.4 Effects of ratio of nitrogen forms on content of soluble protein in roots, stems and leaves▲ 6月底；○9月底

圖5 華北落葉松幼苗生物量、N累積、NR活性及可溶性蛋白含量間相關(guān)關(guān)系Fig.5 Relationship among biomass, nitrogen content, NRactivity and content of soluble protein of Larix principis-rupprechtii seedlings

3 討論

有效銨態(tài)氮和硝態(tài)氮對一些樹種生存的制約和影響作用在已有研究中已經(jīng)得到證明，且不同的植物及植物演替的不同階段對這兩種氮素資源的吸收和利用能力存在有差異。硝、銨態(tài)氮對華北落葉松幼苗生長的影響和調(diào)控作用對華北落葉松壯苗培育具有重要意義。本研究結(jié)果表明，單一銨態(tài)氮源和單一硝態(tài)氮源處理下華北落葉松幼苗生物量生長低于硝、銨態(tài)氮的配合施用。在單一銨態(tài)氮源條件下，氮含量和凈氮吸收速率均顯著低于其它處理，說明全銨營養(yǎng)明顯減緩了幼苗的生長。這一結(jié)果與在挪威云杉(Piceaabics)和歐洲赤松(Pinussylvestris)的研究結(jié)果相似[15]。兩個(gè)生長季相比，在75∶25硝、銨態(tài)氮混合配比處理下落葉松幼苗氮積累量在生長季內(nèi)增加幅度最大，這表明此配比下落葉松幼苗對氮素吸收效果最明顯，這一結(jié)果與枳砧臍橙(CitrussinensisOsbeckcvNewhallnavelorange)的研究結(jié)果相似[16]。在75∶25或50∶50的硝、銨態(tài)氮混合配比處理下的幼苗根、莖、葉各器官氮代謝關(guān)鍵酶—硝酸還原酶活性均顯著高于其它處理，這說明相當(dāng)或較高的硝銨態(tài)氮比例可促進(jìn)硝酸還原酶活性的提高。這與杜永成等[17]結(jié)果相似。

進(jìn)一步在同一坐標(biāo)系上繪制華北落葉松幼苗生物量、N累積、NR活性及可溶性蛋白含量樣本兩兩間相關(guān)關(guān)系可得，6月底，幼苗N累積可以解釋70.56%生物量的累積，而NR活性的大小可以解釋84.6%的N累積量和79.67%可溶性蛋白的合成和供應(yīng)；在9月底，幼苗N累積可以解釋45.66%生物量的累積。而NR活性的大小可以解釋83.9%的N累積量和47.05%可溶性蛋白的合成和供應(yīng)。這表明在兩個(gè)生長期，各種N形態(tài)處理下，華北落葉松幼苗NR活性、可溶性蛋白含量、N累積量及生物量累積均表現(xiàn)出不同程度的相關(guān)性。本研究中，生物量和氮分配格局也表明，華北落葉松幼苗6月底和9月底生物量分配格局與N分配格局相同或相近，說明不同N形態(tài)處理下華北落葉松幼苗體內(nèi)N分配格局在很大程度上決定了其生物量分配格局。

綜合以上分析，硝、銨態(tài)氮不同形態(tài)配比處理對華北落葉松幼苗NR活性、可溶性蛋白含量、幼苗N含量、生物量累積均有影響，主要表現(xiàn)為幼苗各指標(biāo)對較高的硝態(tài)氮或銨態(tài)氮與硝態(tài)氮的“聯(lián)合”效應(yīng)的正向響應(yīng)較大。不同硝、銨態(tài)氮對華北落葉松幼苗生長的調(diào)控作用表現(xiàn)為：各有效氮形態(tài)及其組成通過影響NR活性的改變來調(diào)控華北落葉松幼苗的N代謝，通過影響蛋白質(zhì)合成并影響N的吸收(N的吸收速率和吸收量)和同化，再通過N在幼苗體內(nèi)的分配進(jìn)而影響生物量及其分配格局，從而影響幼苗的生長。

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(編輯：梁文俊)

ShiChan, Yang Xiuqing, Yan Haibing*

(CollegeofForesty,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China)

Larixprincipis-rupprechtii， Biomass， Nitratase， Nitrogen forms

2016-04-22

2016-06-20

史嬋(1993-)，女(漢)，河北石家莊人，碩士研究生，研究方向：森林培育

*通訊作者：閆海冰，副教授，碩士生導(dǎo)師。Tel: 0354-6288263；E-mail: yhb5188@126.com

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31470631)；山西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2013011030-3)

S718.5

A

1671-8151(2016)11-0809-06