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氮素(N)是植物生长所需最重要的矿质元素之一。杨树是我国重要的绿化及经济林树种,氮素对其生长发育过程中具有重要影响。因此,研究杨树生长及其生物量对氮素形态和供氮水平的响应特性,对于提高杨树产量和品质,丰富杨树人工林培育理论具有非常重要的参考价值。本研究以小黑杨(Populus simonii×P.nigra)为实验材料,分别以硝酸钠和氯化铵为氮源,设置五种氮素浓度:0.1 mmol/L、0.5 mmol/L、1 mmol/L、5 mmol/L、10 mmol/L,共10组处理。处理4周后测定光合生理指标,并收获材料,随即对小黑杨幼苗的根、茎、叶在生理形态和氮素代谢的相关指标进行测定。主要结论如下:(1)生物量随着对幼苗施氮浓度增加逐渐上升,在5 mmol/L处理下达到最高。硝态氮处理下的小黑杨幼苗具有更高的生物量和株高。硝态氮处理下的叶片具有较小的叶面积及较大的比叶重,在形态上表现为叶片小而厚,而铵态氮处理下的小黑杨叶片表现为大而薄。(2)小黑杨幼苗在氮素代谢方面对氮素形态和供氮水平响应特性不同,主要表现在氮代谢的关键酶变化不同。研究发现,供氮水平增加,小黑杨根系和叶片中的硝酸还原酶(NR)活性提高,而根、茎和叶中的谷氨酰胺合成酶(GS)活性则有所下降,且5 mmol/L铵态氮处理时小黑杨根系GS酶活性最高。小黑杨幼苗根系、茎和叶片中的谷氨酸合成酶(GOGAT)活性对不同氮素形态的响应不尽相同,表现在:根系中的GOGAT活性在5 mmol/L铵态氮处理时最高,而叶片却在10 mmol/L最高,茎中呈不规则变化,叶片中的谷氨酸脱氢酶(GDH)活性在5 mmol/L时达到最高,在茎中活性随氮素浓度升高而升高,与其相反,根中活性逐渐降低;叶片和根系中的GOGAT活性在分别在5 mmol/L和1mmol/L硝态氮时最高,叶片和茎中的GDH活性随硝态氮增加而逐渐升高,而在根系中逐渐降低。(3)在不同氮素形态氮素处理下,小黑杨幼苗体内的物质代谢随着氮素浓度的变化具有相对一致的变化趋势。各部位中游离氨基酸、可溶性蛋白随着氮素处理浓度的升高而升高。叶片中可溶性糖含量变化不大,根中含量呈不规则变化。根部的NH4+-N及N03--N含量随着外界供给的变化而改变,叶片中的NH4+-N随着外界供给氮素浓度的增加而下降,茎中的NH4+-N随着外界供给氮素浓度的增加而上升。NO3--N在叶片和茎中的含量维持在较为稳定的状态。铵态氮处理下全碳含量呈波动变化,全氮含量及碳氮比分别在氮素处理浓度为10mmol/L和0.5mmol/L最高。硝态氮处理中整个植株C含量随着氮素浓度的上升而下降,N含量趋势与之相反,C/N 比在氮浓度是1mmol/L时最高。(4)与硝态氮处理组相比,铵态氮处理组小黑杨幼苗叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(cond)、蒸腾速率(Trmmol)、胞间CO2浓度(Ci)以及光合色素的含量较高,但其光化学效率(qP)较低。铵态氮处理组中5 mmol/L处理下其光合速率较强,而硝态氮处理组中反应在1 mmol/L处理中光合速率较强。综上结果,小黑杨在生长过程中对不同氮素形态的需求是不同的,铵态氮超过5 mmol/L时,谷氨酸脱氢酶(GDH)就起不到减缓NH4+对小黑杨的毒害,而过量供应硝态氮会造成小黑杨体内较低的C/N,限制叶片光合而抑制植株生长。因此,小黑杨人工林培育中要适当控制铵态氮的供应,并进一步强化铵态氮和硝态氮比例的研究。