氮沉降和干旱胁迫对毛竹实生苗生长及氮代谢的影响

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随着工农业的快速发展,氮沉降问题也呈现了迅猛增加的趋势。毛竹是我国重要的经济生态竹种,水分和氮素对其生长有重要的影响。本试验以一年生毛竹实生苗为研究对象,通过设置水分处理(正常水分,W,75±5%田间持水量;干旱胁迫,D,35±5%田间持水量)和喷施氮肥模拟氮沉降(对照,CK,0kg·ha-1a-1;低氮,LN,30kg·ha-1a-1;中氮,MN,60kg·ha-1a-1;高氮,HN,90kg·ha-1a-1)的交互作用来探讨不同水分、氮沉降条件对毛竹实生苗生长,光合特性,氮代谢及栽培基质的影响。旨在为研究未来全球气候变化背景下植物生理生化特征的响应提供科学依据,并为毛竹种苗的管理及生产实践提供理论指导。研究结果如下:  (1)氮沉降处理使毛竹实生苗基质的有效氮含量显著升高,但基质的pH值和有效磷含量显著降低。干旱胁迫则显著降低基质中有效磷含量,对有效氮含量和pH值无显著影响。  (2)随氮沉降程度的增加,毛竹实生苗总生物量,地上部分生物量及地下部分生物量呈显著增加趋势,但根冠比无显著差异。干旱胁迫使CK、LN、MN、HN处理的地上部分生物量分别降低了47.17%、25.99%、22.27%和54.98%,CK和HN处理下根冠比显著增大。在干旱胁迫后期(30d),CK和HN处理的毛竹实生苗叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著降低,且脯氨酸(Pro)含量、丙二醛(MDA)含量及相对电导率(REC)显著增加;干旱胁迫使LN和MN处理的POD活性显著增加,丙二醛含量及相对电导率增加程度减缓。  (3)毛竹实生苗叶片光合色素含量及净光合速率随氮沉降程度增加而增加。干旱胁迫使CK、LN、MN、HN处理的净光合速率(Pn)分别显著降低了49.47%、42.41%、29.27%和84.91%。干旱胁迫下,LN和MN处理下的PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭系数(qP)、表观电子传递速率(ETR)和淀粉含量显著高于CK水平;相较于CK,HN处理下Fv/Fm、ETR显著下降,非光化学猝灭系数(qN)则相反。  (4)氮沉降处理可显著提高毛竹实生苗叶片氮代谢相关酶活性及不同形态氮含量。干旱胁迫引起的亚硝酸还原酶(NiR)、硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性及可溶性蛋白含量下降程度依次为HN>CK>LN>MN;干旱胁迫显著提高谷氨酸脱氢酶(GDH)活性且在HN处理下达最大值。  结果表明,氮沉降能显著提高基质中的有效氮含量,限制有效磷的供应,使基质酸化;干旱胁迫进一步加剧基质有效磷的降低。中低水平的氮沉降显著提高了干旱胁迫下毛竹实生苗叶片的抗氧化酶及氮代谢相关酶的活性,减轻膜脂过氧化程度,以保持相对稳定的细胞膜结构与功能,维持较稳定的光合同化能力,缓解了干旱对毛竹生长的限制,且在60kg·ha-1a-1处理下效果更佳;干旱胁迫显著抑制了高氮处理地上部分的生长,主要通过加剧其活性氧自由基代谢及渗透调节失调,促进氨同化途径的改变而降低氮素利用效率并减少光化学电子传递的光能,引起光合电子传递链受阻,非辐射能量的耗散增加,从而使光合能力下降。
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