模拟氮沉降下毛竹响应不同磷环境的磷素利用机理研究

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土壤磷环境关系着植物的生长发育,而近年来植物还面临着大气氮沉降的不断加剧,探明不同磷状况下植物对氮沉降的响应具有重要意义。本试验以毛竹(Phyllostachys edulis)实生苗为材料,氮磷分别设置三个水平[N:0(无模拟)、30(低氮)、60(高氮)Kg N·hm-1·a-1;P:2.99(低磷)、20(适磷)、40(高磷)mg·Kg(-1)],开展为期一年的盆栽受控试验。结果表明:1)缺磷使实生苗株高、地径、叶面积与总生物量等均显著减小,而根冠比显著增大1.40倍;高磷下大部分生长性状与适磷无明显差异。模拟氮沉降后,三种磷状况下多数性状均受到氮素的促进作用,且高氮响应更强;新组织受促进作用大于老组织,而模拟氮沉降加速了低磷竹苗老枝上衰老叶的凋落。2)低磷苗木的磷吸收效率(PAE)较适磷显著降低70.8%,各部分磷累积量显著减少;新生茎、叶磷再吸收率(PRE)分别显著下降60.2%、26.9%;而磷利用率(PUE)显著扩大1.34倍,磷损失率(PL)显著上升54.9%。模拟氮沉降对三种磷环境的PAE和PUE均有提高,高氮作用明显;低磷下低氮与高氮组的PL显著增加54.9%与26.3%。3)低磷刺激根系与新生叶酸性磷酸酶(APase)活性显著提高;高磷土壤APase活性则显著下降34.4%。模拟氮沉降进一步增加低磷土壤APase活性,而对新生叶APase活性起显著抑制作用。4)低磷新叶内无机磷与脂磷含量均减少显著;核酸态磷与难溶性磷无显著差异。低磷土壤Ca2-P与Al-P含量分别显著下降77.4%、60.4%;高磷下Ca2-P与Ca10-P显著上升。受模拟氮沉降影响,三种磷状况的无机磷均呈显著下降趋势;低磷组脂磷显著上升,核酸态磷下降显著;低磷组Ca2-P与Al-P较无模拟处理均显著增加。5)对低磷与低磷高氮处理的根系总RNA进行高通量测序,筛选到低磷高氮/低磷表达上调基因2766个,下调基因1483个,对上调基因功能富集得到14个基因与细胞磷饥饿调控显著相关。综合显示,短期模拟氮沉降对低磷胁迫竹苗的生长具有补偿效应。实生苗通过外部加速老枝衰老叶的凋落,提高土壤APase活性;内部提升PUE,优化磷组分分配比例,并表达上调14个根系细胞磷饥饿相关基因,最大化磷素吸收与利用。另一方面,短期氮沉降可促进高磷环境中竹苗对过剩磷素的吸收。
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