模拟氮沉降对夏蜡梅幼苗生长的影响及机理研究

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以盆栽濒危植物夏蜡梅(Sinocalycanthus chinensis)幼苗为研究对象,设置4种模拟氮沉降水平对照(CK)0g·m-2·a-1、低氮(N1)2g·m-2·a-1、中氮(N2)8g·m-2·a-1、高氮(N3)32g·m-2·a-1,于2016年9月—2017年9月处理一年后,对夏蜡梅生长特性、光合生理、非结构性碳水化合物和土壤特性、土壤微生物多样性等5方面指标进行测定,分析夏蜡梅对氮沉降的响应。从生理学、土壤微生物多样性等方面来探讨氮沉降影响夏蜡梅幼苗生长的可能机制以及非结构性碳水化合物在幼苗体内的积累和分配模式等,有助于了解夏蜡梅的生态适应性,进而为濒危植物夏蜡梅的合理推广与利用提供参考依据。主要研究结果如下:随着氮浓度的升高,株高、基径、叶片数呈现升高的趋势,在中氮处理下的株高、基径、叶片数都显著的高于对照。随着氮沉降水平的逐渐增加,总体上幼苗的叶平均周长、叶平均面积和叶平均长度升高,均以N2处理最大,都显著的高于对照。叶宽长比在N3达到最大,且显著的高于其他处理,随着氮浓度的增加,叶型趋于圆形。比叶面积N2和N3处理显著低于CK、N1。根平均直径在N2处理下显著的大于其他处理,根体积CK显著的低于其他处理,N3处理下最大,比根长和比根表面积N2和N3显著的低于CK和N1。叶、茎、根、冠生物量以及总生物量随着氮浓度升高呈现升高的趋势,N2处理显著的高于CK、N1。叶生物量比与根生物量比、根冠比呈现负相关的关系。叶生物量比在N2处理下最低,显著的低于CK、N3处理。根生物量比、根冠比在N2处显著的高于CK和N3。茎生物量比随着氮浓度的升高没有显著的差异。叶中的淀粉、非结构性碳水化合物(NSC)含量均以中氮处理最高;茎、根中的淀粉、NSC含量以高氮处理最低。总之,随着氮沉降的加剧,将在一定程度上对夏蜡梅的幼苗生长产生负面作用,并且影响了植物体内非结构性碳水化合物的改变体现了植物对生活条件的适应。随着氮沉降程度的增大,夏蜡梅幼苗叶片的净光合速率Pn在不同氮浓度下呈现先升高后降低的趋势,N1、N2、N3均显著高于CK,不同氮浓度处理后胞间CO2浓度Ci、气孔导度Gs、蒸腾速率Tr在不同但浓度下大致呈先下降后上升的趋势,均在N2时最低,且显著低于CK。在不同氮处理下,叶片氮含量没有明显的差异,茎中的氮随着氮浓度的升高呈逐渐升高的趋势,CK与其他氮处理均有极显著的差异。根中的氮随着氮浓度的增加呈现先升高后降低的趋势,根中的氮在CK、N3处理下,显著的低于N1和N2处理。根中的氮和叶片中的氮显著的高于茎中的氮含量,达到茎中氮的2倍多。土壤过氧化氢酶、脲酶活性随着氮浓度呈现先升高后降低的趋势。蔗糖酶在不同氮浓度下没有显著的差异。土壤pH、有机质随着氮浓度升高呈现下降趋势。土壤中铵态氮、硝态氮N2、N3显著的高于CK、N1处理。速效钾N2、N3显著的高于CK。N2处理下的细菌多样性丰富度最高,土壤细菌的优势菌群主要为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)。而且变形菌门细菌在不同类型土壤中所分布的丰度最高。真菌土壤真菌AMF的优势菌群主要为壶菌门(Chytridiomycota),球囊菌门(Glomeromycota),罗兹菌门(Rozellomycota),而且壶菌门在不同类型土壤中所分布的丰度最高,但是随着氮浓度的升高呈现先升高后降低的趋势。
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