氮磷添加对不同种植密度樟树幼苗生理生态特性的影响

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大气沉降是氮磷生物地球化学循环过程中的重要环节,密度是自然界中重要的选择压力之一,两者均能影响植物的生长发育进程。本试验通过氮磷添加对不同种植密度(10、20、40和80株/m2,分别用密度I、II、III和IV表示)樟树(Cinnamomum camphora)的幼苗生长形态、生物量、养分变化、根系形态、荧光参数和土壤肥力等指标的影响进行研究。结果表明:氮磷添加处理下樟树幼苗的苗高、冠幅和地径随着种植密度的增高呈现下降的趋势。与初始值相比,在所有种植密度下,N处理的幼苗苗高增长幅度为29.12%46.90%,P处理的为27.84%37.26%,NP处理的为27.62%46.47%;N处理的幼苗地径增长幅度为54.86%85.19%,P处理的为49.39%88.88%,NP处理下的为47.03%113.03%。与初始值相比,在种植密度I和II下,N处理的幼苗冠幅的增长幅度为72.04%124.17%,P处理的为52.13%112.32%,NP处理的为87.20%186.26%。总体上,高种植密度抑制了幼苗苗高、地径和冠幅的生长;N和NP处理对幼苗苗高和地径增长的促进作用较强;在低种植密度下,N和NP处理对幼苗冠幅的促进作用较强。本研究中,氮磷添加处理下樟树幼苗的单株生物量、地上和地下生物量随着种植密度的增加而减少,单位面积生物量随着种植密度的增加而增加。与对照组相比,N处理下幼苗单株生物量的增长幅度为23.91%98.25%,P处理下的为5.99%100.06%,NP处理下的为33.21%145.42%。各处理下幼苗的根冠比均小于1。ck处理的根冠比大小顺序为密度IV>密度I>密度II>密度III,N处理的为密度III>密度IV>密度I>密度II,P处理的为密度III>密度II>密度IV>密度I,NP处理的为密度IV>密度III>密度I>密度II。总体而言,N和NP处理对单株生物量增长的促进效果较好;高种植密度下的幼苗根冠比较高,而低种植密度的根冠比较低。本研究中,各植物不同器官的C、N、P和K浓度分别为446.27512.34、3.7524.50、1.413.65和6.0116.22 g/kg。各元素浓度高低排序为为C>K>N>P。不同器官的N含量为叶>根>枝>茎,P浓度为枝>茎>根>叶,K含量为叶>枝>根>茎。随着种植密度的增大,幼苗叶片C浓度、根和枝的N浓度、茎的N和K浓度表现出下降的趋势,而幼苗根、茎、枝的P浓度呈现上升的趋势。在整个试验周期中,N和NP处理能够促进幼苗叶片C和N浓度以及根N浓度的增加,P处理能够促进根P浓度的上升,而N和NP处理能够导致幼苗根、茎、枝的P浓度下降,P处理会引起叶片的C浓度下降。随着种植密度的增大,平均单株幼苗C、N、P和K总贮量呈现下降的趋势,而单位面积贮量呈现上升的趋势。氮磷添加处理促进了平均单株幼苗C、N、P和K总贮量的增加,其中C贮量的范围是1.887.27 g,N、P和K贮量的范围分别是32.17208.80、10.8427.04和32.66146.01 mg。平均单株幼苗体内元素贮量大小顺序为C>N>K>P。本研究中,各处理下土壤pH值为4.104.74,有机质、全N、全P和全K含量分别为11.5117.22、0.500.63、0.190.32和3.327.61 g/kg,碱解N、有效P和速效K的含量分别为41.7760.19、1.904.80和14.8248.88 mg/kg。随着种植密度的增加,土壤pH以及土壤全P、有效P、全K和速效K含量呈现上升的趋势,而ck和P处理的土壤碱解N呈现下降的趋势。此外,ck和P处理能够促进土壤有机质的增加,NP处理引起了土壤有机质的下降;在种植密度I、II、III下,P处理的土壤全N含量均高于N和NP处理;P和NP处理能够促进幼苗土壤有效P含量的增加;N和NP处理的显著降低了土壤速效K含量。各处理的最大荧光(Fm)、PSII原初光能转化效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(φPSII)、非光化学猝灭(NPQ)和光化学淬灭系数(qP)的数值范围分别为3.984.41、0.730.79、0.730.77、0.090.49和0.991.13。高密度会抑制Fv/Fm;ck处理在密度I时的Fm显著大于其余种植密度;ck、N和P处理的NPQ呈现先上升后下降的趋势;种植密度II的NP处理的φPSII显著小于ck和P处理,种植密度III的NP处理显著大于其余处理;在种植密度I和II下,N、P、NP处理能够促进qP的提高,但是在种植密度III和IV下反而抑制qP。幼苗细根长度、表面积、体积和根尖数随着种植密度的增大而减小。与ck处理相比,N、P和NP处理下细根长度的增长幅度分别为40.61267.62、24.12319.16和93.90104.57%,细根表面积的增长幅度分别为40.25199.54、26.51220.12和87.26303.05%,细根体积的增长幅度分别为39.70211.35、28.43220.10和82.16305.06%,细根根尖数的增长幅度分别为68.20211.35、28.43220.10和82.16305.06%。氮磷添加处理均能促进细根长度、表面积、体积和根尖数的增长。
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