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光强和氮素对紫茎幼苗光合特性的影响

张婷宇 张明如 李清香 赵楠楠 万琦 蔡益杭

张婷宇, 张明如, 李清香, 赵楠楠, 万琦, 蔡益杭. 光强和氮素对紫茎幼苗光合特性的影响[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210771
引用本文: 张婷宇, 张明如, 李清香, 赵楠楠, 万琦, 蔡益杭. 光强和氮素对紫茎幼苗光合特性的影响[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210771
ZHANG Tingyu, ZHANG Mingru, LI Qingxiang, ZHAO Nannan, WAN Qi, CAI Yihang. Effects of light intensity and nitrogen treatments on photosynthetic characteristics of Stewartia sinensis seedlings[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210771
Citation: ZHANG Tingyu, ZHANG Mingru, LI Qingxiang, ZHAO Nannan, WAN Qi, CAI Yihang. Effects of light intensity and nitrogen treatments on photosynthetic characteristics of Stewartia sinensis seedlings[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210771

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光强和氮素对紫茎幼苗光合特性的影响

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210771
基金项目: 浙江省自然科学基金资助项目(LY18C160002);国家自然科学基金面上资助项目(31570611)
详细信息
    作者简介: 张婷宇(ORCID: 0000-0002-8281-3894),从事风景园林植物应用研究。E-mail: 997026727@qq.com
    通信作者: 张明如(ORCID: 0000-0002-7574-9038),教授,博士,从事森林生态学和珍稀濒危植物扩繁研究。E-mail: 524028109@qq.com
  • 中图分类号: S718.5

Effects of light intensity and nitrogen treatments on photosynthetic characteristics of Stewartia sinensis seedlings

  • 摘要:   目的  研究紫茎Stewartia sinensis幼苗对不同光强和土壤氮素质量分数的光合生理生态适应差异性,筛选紫茎幼苗适宜的光强和氮素处理组合。  方法  选择1年生紫茎幼苗为试验材料,设置4个透光率分别为全光100.00%(L0)、轻度遮光(44.79 ± 0.51)%(L1)、中度遮光(19.60 ± 0.23)%(L2)、高度遮光(7.25 ± 0.10)%(L3),3个施氮量分别为低氮0.2 g·kg−1(N1)、高氮0.6 g·kg−1 (N2)和不施氮(N0),经90 d处理测定不同光、氮处理下紫茎幼苗的光响应过程、光合色素质量分数和叶绿素荧光参数。  结果  光强、氮素及其交互作用对紫茎幼苗的光合色素质量分数和叶绿素荧光参数的影响均达显著水平(P<0.05)。紫茎幼苗的叶绿素a/b为2.0~2.5,光补偿点(LCP)为4.8~26.0 μmol·m−2·s−1,光饱和点(LSP)为571.3~931.4 μmol·m−2·s−1。随着遮光程度的增加,紫茎幼苗的叶绿素和类胡萝卜素质量分数、初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、表观量子效率(AQY)趋于增大,叶绿素a/b、类胡萝卜素/总叶绿素的比值下降,最大净光合速率(Pmax)、暗适应下光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在活性(Fv/Fo、PSⅡ)最大光能转化效率(Fv/Fm)和以吸收光能为基础的性能指数(PIABS)呈现先升高后降低的特点。随着施氮量的增加,紫茎幼苗PIABS趋于增大,叶绿素a/b、FoFm趋于减小。叶绿素和类胡萝卜素质量分数、PmaxAQY呈现先升高后降低的特点。在L1和L2光强下,紫茎幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)较高,且胞间二氧化碳摩尔分数(Ci)较低,此时施用低氮对PnGsTr有明显促进作用。L1N1Pmax相较L1N0增加了45.21%,L2N1PnPmax均最高。  结论  紫茎幼苗在中度遮光和低氮处理下的光合能力最佳,在全光或高氮处理下会出现光合抑制现象。图1表6参34
  • 图  1  不同光强和氮素处理下紫茎幼苗的光响应曲线

    Figure  1  Photoresponse curve of S. sinensis seedlings under different light intensity and nitrogen treatments

    表  1  不同光强和氮素水平处理下紫茎幼苗光合参数的比较

    Table  1.   Comparison of photosynthetic parameters of S. sinensis seedlings under different light intensity and nitrogen treatments

    处理Rd/(μmol·m−2·s−1)Pmax/(μmol·m−2·s−1)LSP/(μmol·m−2·s−1)LCP/(μmol·m−2·s−1)AQY/(μmol·mol−1)
    L0N00.69±0.08 ab2.09±0.03 def791.4±79.6 ab20.0±0.7 abc0.027±0.003 b
    L0N10.55±0.09 ab1.92±0.15 def717.7±103.1 ab19.1±4.4 abc0.031±0.006 b
    L0N20.34±0.12 b1.54±0.17 ef638.2±63.0 ab9.5±2.2 bc0.032±0.007 b
    L1N00.51±.0.09 b2.61±0.42 cde741.2±78.9 ab10.5±1.3 bc0.036±0.007 ab
    L1N11.00±.0.27 a3.79±0.32 abc931.4±66.3 a23.6±5.6 ab0.047±0.017 ab
    L1N20.72±0.35 ab1.12±0.06 f877.2±92.0 ab26.0±17.3 a0.034±0.014 ab
    L2N00.62±0.21 ab3.95±0.12 ab797.1±70.8 ab11.9±4.4 abc0.043±0.007 ab
    L2N10.52±0.13 ab4.63±0.65 a758.7±101.5 ab8.3±2.0 bc0.041±0.002 ab
    L2N20.52±0.11 ab2.81±0.43 bcd571.3±49.6 b11.3±2.7 abc0.032±0.002 b
    L3N00.30±0.08 b2.93±0.26 bcd778.0±185.8 ab4.8±1.3 c0.043±0.002 ab
    L3N10.49±0.15 b3.01±0.18 bcd699.4±98.1 ab9.6±4.2 bc0.048±0.005 ab
    L3N20.55±0.05 ab2.56±0.48 cde733.6±101.4 ab8.3±1.3 bc0.061±0.019 a
      说明:数值为平均值±标准误,同一参数不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)
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    表  2  光强、氮素及其交互作用对紫茎幼苗光合参数影响

    Table  2.   Effect of light intensity, nitrogen and their interaction on photosynthetic parameters of S. sinensis seedlings

    参数光强氮素光强×氮素
    Rd2.028 ns0.759 ns1.783 ns
    Pmax13.462 ***11.209 ***1.948 ns
    LSP1.362 ns0.642 ns0.985 ns
    LCP4.105 *0.559 ns1.943 ns
    AQY3.133 *0.283 ns0.596 ns
      说明:*、**、***、ns分别表示影响效应的显著性为P
         0.05、P<0.01、P<0.001、P>0.05
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    表  3  不同光强和氮素水平处理下紫茎幼苗光合色素质量分数及比值

    Table  3.   Content and proportion of photosynthetic pigment of S.sinensis seedlings under different light intensity and nitrogen treatments

    处理Chl a/(mg·g−1)Chl b/(mg·g−1)Chl/(mg·g−1)Car/(mg·g−1)Chl a/bCar/Chl
    L0N00.59±0.04 f0.26±0.02 g0.85±0.05 i0.17±0.01 f2.28±0.13 b0.20±0.00 a
    L0N11.88±0.04 b1.15±0.13 c3.03±0.15 d0.46±0.05 a1.72±0.10 d0.16±0.02 b
    L0N21.74±0.03 c0.93±0.04 d2.66±0.06 e0.47±0.01 a1.89±0.06 c0.18±0.00 b
    L1N01.07±0.04 e0.43±0.02 f1.50±0.06 h0.26±0.01 e2.50±0.04 a0.17±0.00 b
    L1N11.32±0.06 d0.70±0.05 e2.03±0.11 g0.36±0.03 bcd1.90±0.04 c0.18±0.00 b
    L1N22.09±0.01 a1.95±0.03 b4.03±0.02 b0.32±0.04 cde1.07±0.02 e0.08±0.01 d
    L2N01.73±0.02 c0.68±0.01 e2.42±0.03 f0.37±0.00 bcd2.52±0.01 a0.15±0.00 b
    L2N12.09±0.01 a1.25±0.02 c3.34±0.03 c0.43±0.03 ab1.68±0.02 d0.13±0.01 c
    L2N22.12±0.02 a1.92±0.05 b4.03±0.04 b0.29±0.02 de1.22±0.03 e0.07±0.01 d
    L3N02.17±0.02 a1.11±0.06 c3.28±0.08 c0.40±0.01 abc2.00±0.08 c0.12±0.01 c
    L3N12.10±0.01 a2.00±0.07 b4.10±0.06 b0.25±0.04 e1.06±0.04 e0.06±0.01 d
    L3N21.77±0.02 c3.19±0.07 a4.95±0.05 a0.05±0.01 g0.56±0.02 f0.01±0.00 e
      说明:数值为平均值±标准误,同一参数不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)
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    表  4  光强、氮素及其交互作用对紫茎幼苗光合色素影响

    Table  4.   Effect of light intensity, nitrogen and their interaction on photosynthetic pigment of S. sinensis seedlings

    参数光强氮素光强×氮素
    Chl a316.423***346.477***184.931***
    Chl b314.398***605.842***48.029***
    Chl434.234***726.104***54.300***
    Car15.993***12.818***26.129***
    Chl a/b89.690***373.330***21.619***
    Car/Chl113.570***104.247***12.472***
      说明:***表示影响效应的显著性为P<0.001
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    表  5  不同光强和氮素水平处理下紫茎幼苗的叶绿素荧光参数

    Table  5.   Chlorophyll fluorescence induction parameters of S. sinensis seedlings under different light intensity and nitrogen treatments

    处理FoFmFv/FoFv/FmPIABS
    L0N0396.0±14.1 d1081.7±29.7 fg1.75±0.10 d0.633±0.014 cd0.544±0.103 f
    L0N1378.0±5.9 d816.9±50.2 h1.15±0.11 e0.526±0.024 e0.436±0.077 f
    L0N2389.3±9.4 d1013.9±92.0 g1.58±0.20 d0.595±0.031 d0.735±0.182 f
    L1N0458.1±8.8 c1396.7±22.8 d2.06±0.08 c0.671±0.009 bc0.783±0.110 ef
    L1N1458.8±9.8 c1193.9±66.0 ef1.61±0.14 d0.606±0.025 d0.644±0.105 f
    L1N2381.9±8.7 d1298.3±33.0 de2.40±0.05 ab0.706±0.004 ab2.014±0.225 a
    L2N0503.7±7.4 b1798.9±22.0 ab2.58±0.06 a0.720±0.005 a1.381±0.121 cd
    L2N1461.2±6.0 c1627.2±24.6 c2.53±0.04 a0.716±0.003 ab1.800±0.103 ab
    L2N2469.2±13.0 c1673.2±41.7 bc2.57±0.06 a0.719±0.004 a1.686±0.152 abc
    L3N0565.3±8.5 a1786.1±47.9 ab2.16±0.05 bc0.682±0.006 ab1.102±0.052 de
    L3N1543.0±12.6 a1822.4±43.5 a2.36±0.01 ab0.702±0.001 ab1.437±0.063 bcd
    L3N2503.2±8.0 b1711.2±32.4 abc2.40±0.03 ab0.706±0.002 ab1.525±0.069 bc
      说明:同一参数不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)
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    表  6  光强、氮素及其交互作用对紫茎幼苗叶绿素荧光参数影响的F值和显著性

    Table  6.   F-value and significance analysis of effect of light intensity, nitrogen and their interaction on chlorophyll fluorescence induction parameters of S. sinensis seedlings

    参数光强氮素光强×氮素
    Fo130.311***21.499***5.391***
    Fm194.315***10.694***2.664*
    Fv/Fo73.114***13.156***6.197***
    Fv/Fm49.274***10.960***5.284***
    PIABS39.101***20.694***8.134***
      说明:*和***分别表示影响效应的显著性为P<0.05和P
         0.001
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-11-26
  • 录用日期:  2022-03-29
  • 修回日期:  2022-03-29

光强和氮素对紫茎幼苗光合特性的影响

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210771
    基金项目:  浙江省自然科学基金资助项目(LY18C160002);国家自然科学基金面上资助项目(31570611)
    作者简介:

    张婷宇(ORCID: 0000-0002-8281-3894),从事风景园林植物应用研究。E-mail: 997026727@qq.com

    通信作者: 张明如(ORCID: 0000-0002-7574-9038),教授,博士,从事森林生态学和珍稀濒危植物扩繁研究。E-mail: 524028109@qq.com
  • 中图分类号: S718.5

摘要:   目的  研究紫茎Stewartia sinensis幼苗对不同光强和土壤氮素质量分数的光合生理生态适应差异性,筛选紫茎幼苗适宜的光强和氮素处理组合。  方法  选择1年生紫茎幼苗为试验材料,设置4个透光率分别为全光100.00%(L0)、轻度遮光(44.79 ± 0.51)%(L1)、中度遮光(19.60 ± 0.23)%(L2)、高度遮光(7.25 ± 0.10)%(L3),3个施氮量分别为低氮0.2 g·kg−1(N1)、高氮0.6 g·kg−1 (N2)和不施氮(N0),经90 d处理测定不同光、氮处理下紫茎幼苗的光响应过程、光合色素质量分数和叶绿素荧光参数。  结果  光强、氮素及其交互作用对紫茎幼苗的光合色素质量分数和叶绿素荧光参数的影响均达显著水平(P<0.05)。紫茎幼苗的叶绿素a/b为2.0~2.5,光补偿点(LCP)为4.8~26.0 μmol·m−2·s−1,光饱和点(LSP)为571.3~931.4 μmol·m−2·s−1。随着遮光程度的增加,紫茎幼苗的叶绿素和类胡萝卜素质量分数、初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、表观量子效率(AQY)趋于增大,叶绿素a/b、类胡萝卜素/总叶绿素的比值下降,最大净光合速率(Pmax)、暗适应下光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在活性(Fv/Fo、PSⅡ)最大光能转化效率(Fv/Fm)和以吸收光能为基础的性能指数(PIABS)呈现先升高后降低的特点。随着施氮量的增加,紫茎幼苗PIABS趋于增大,叶绿素a/b、FoFm趋于减小。叶绿素和类胡萝卜素质量分数、PmaxAQY呈现先升高后降低的特点。在L1和L2光强下,紫茎幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)较高,且胞间二氧化碳摩尔分数(Ci)较低,此时施用低氮对PnGsTr有明显促进作用。L1N1Pmax相较L1N0增加了45.21%,L2N1PnPmax均最高。  结论  紫茎幼苗在中度遮光和低氮处理下的光合能力最佳,在全光或高氮处理下会出现光合抑制现象。图1表6参34

English Abstract

张婷宇, 张明如, 李清香, 赵楠楠, 万琦, 蔡益杭. 光强和氮素对紫茎幼苗光合特性的影响[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210771
引用本文: 张婷宇, 张明如, 李清香, 赵楠楠, 万琦, 蔡益杭. 光强和氮素对紫茎幼苗光合特性的影响[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210771
ZHANG Tingyu, ZHANG Mingru, LI Qingxiang, ZHAO Nannan, WAN Qi, CAI Yihang. Effects of light intensity and nitrogen treatments on photosynthetic characteristics of Stewartia sinensis seedlings[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210771
Citation: ZHANG Tingyu, ZHANG Mingru, LI Qingxiang, ZHAO Nannan, WAN Qi, CAI Yihang. Effects of light intensity and nitrogen treatments on photosynthetic characteristics of Stewartia sinensis seedlings[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210771

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