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氮加载对栓皮栎氮内循环与苗木质量的影响认领

被引量： 11

作者：

王佳茜

学位授予单位：

北京林业大学

摘要：

氮(N)对植株生长至关重要,但也是许多森林生态系统的限制元素,植物因此进化出了一系列高效利用N的机制来适应限制:一方面,通过吸收器官获得体外N;另一方面,通过N内循环机制(N回流、贮存与再利用)重复利用体内贮存N。早春植物生长所需大部分N来自于贮存N再利用,N再利用对生长的贡献受贮存N水平影响,此外还可能受环境因素影响。我国多地存在春季干旱,水分是春季制约植株生长的重要环境因子之一,但尚未明确土壤水分对N再利用所产生的影响。春季再利用的N源于上个休眠季的贮存N,而休眠季贮存N又源于木质化期N吸收与叶片脱落过程中的N回流,但二者的数量关系及二者对贮存N的贡献尚不清楚。明确上述N内循环生理过程问题,能够深入对植株养分利用策略的认识,并为施肥提供理论指导。本文以栓皮栎(Quercus variabilis Blume)为研究对象,采用15N同位素示踪法定量研究苗木N内循环生理过程。(1)利用15N对苗木进行N加载形成不同N贮存水平,研究翌年春移栽后在干旱与水分充足条件下,苗木体内贮存N再利用、体外土壤N吸收以及生长性状。(2)对不同大小规格的栓皮栎苗木,在木质化期利用15N研究木质化期吸收N的利用途径、及其对叶N回流、总N贮存的影响,明确木质化期N吸收对N内循环生理过程的影响。(3)对栓皮栎容器苗进行速生期与木质化期不同水平施N处理,配以等量P、K肥,研究不同施N方式下苗木翌年不同生长阶段的生长与养分性状,为栓皮栎容器苗施肥提供技术参考。主要研究结果与结论如下:(1)春季干旱抑制苗木的生长,并降低苗木对土壤N的吸收,但干旱并不影响苗木对体内贮存N的再利用,因此高N贮存的苗木能够通过更高的贮存N再利用量支持生长,而具有更大的生长量。在移栽初期(早春),苗木新组织生长所需总N的78-98%源于贮存N的再利用,且高N贮存苗木的贮存N对新生组织贡献更大;随时间的推移(晚春),根系吸收能力增强,吸收N在苗木生长所需养分中所占的比重也逐渐增大,并受水分条件影响,水分充足处理下吸收N对新组织的贡献是水分亏缺处理的2倍,尽管干旱胁迫不影响贮存N再利用,但其显著抑制苗木对土壤N的吸收。(2)木质化期施N会促进苗木体内贮存N与非结构性碳的累积,苗木在木质化期贮存N库的形成与非结构性碳积累,均受苗木大小规格影响。不同大小规格苗木在木质化期的N吸收总量无差异,但分配不同,大、小苗分别有60%、10%左右的木质化期吸收N首先进入叶片当中,且不同规格苗木的回流率不同,大、小苗的回流率分别约为62%、39%。最终对于贮存N,木质化期N吸收约贡献了 11-39%,贡献率随木质化期N肥的增大而增大,木质化期N吸收对小苗总N贮存贡献率更大。木质化期吸收N会有部分进入苗木叶片,促进苗木木质化期光合作用与碳同化,导致苗木体内非结构性碳的累积。(3)对栓皮栎播种苗进行速生期指数施肥与木质化期施肥后,由翌年苗移栽后不同阶段的表现得出,在翌年的速生期结束后至生长季末,速生期指数高N处理下的苗木在生长(苗高、地径以及器官生物量)、养分(各器官N、P、K木含量)以及苗木自土壤中吸收的养分量(N、P、K)等方面均显著优于速生期指数低N处理的苗木。速生期指数施N与木质化期N加载的交互作用促进了苗木在第二年对土壤中N和K的吸收作用,并且自土壤吸收的这一部分N促进了根、茎中N含量的增大与叶片中K含量的增加。最终,在栓皮栎翌年移栽后的生长季末,木质化期高N加载处理的苗木具有更高的根茎N、K含量以及茎生物量。由苗木翌年移栽表现得出栓皮栎的最优施N方式为速生期指数中N与木质化期中高N加载结合施肥。综合以上三个方面的研究结果得出,由于春季干旱并不影响贮存N而抑制吸收N,因此高N贮存的栓皮栎苗木能够通过高N转移为生长提供N源,抵消部分由于干旱所造成的养分限制而具有更大生长量。而高N贮存量可以由上一年的高叶N回流量与木质化期N加载实现,同时木质化期N加载能够促进苗木体内非结构性碳水化合物的积累。研究从植株体内N循环与体外N吸收的过程阐述了木质化期吸收N对栓皮栎苗木的作用。并由苗木移栽表现,得出栓皮栎最优施N方式为速生期指数中N与木质化期中高N加载结合施肥,为栓皮栎施肥提供技术参考。

摘要译文

关键词：

栓皮栎; 15N; N内循环; 水分胁迫; 源库关系; 苗木规格; 木质化期; 施肥; 移栽; 苗木质量

学位年度：

2019

学位类型：

博士

学科专业：

森林培育

导师：

刘勇李国雷Pedro Villar-SalvadorJuan A.Oliet

中图分类号：

S792.18[栎⑨]

学科分类号：

0907[林学]

D O I：

10.26949/d.cnki.gblyu.2019.000137