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紫茎Stewartia sinensis属于山茶科Theaceae紫茎属Stewartia的落叶小乔木或乔木树种,为第三纪孑遗植物,分布广泛,在浙江、安徽、福建等12个省均有生长,垂直生长于海拔550~2 200 m的常绿或混交阔叶林[1-2]。紫茎高可达20 m,枝叶繁茂,树形优美,树干片状剥落呈多种色彩,白花黄蕊清秀淡雅,极具观赏性,宜栽植于庭院。紫茎属植物间断分布于东亚至北美大陆[2],对于研究东亚至北美植物区系及古植物地理具有重要的科学意义[3]。由于自然更新能力差和生长缓慢,加之生境破坏、人类活动等影响,野生种群数量不断减少[4],紫茎在种间竞争中处于劣势,已被列入国家三级珍稀濒危植物[5]和浙江省重点保护野生植物[3]。幼苗是植物生活史最为脆弱的环节之一,木本植物的天然更新以及幼苗幼树的建成,与森林群落内部至群落外缘光强的异质性以及土壤肥沃与否存在密切的生态关系[6-7]。通过对野外紫茎分布地段调查发现:群落内紫茎的幼苗和幼树数量极为稀少,但在群落外缘的路旁生长定居一定数量的幼苗幼树。推测春夏期间,常绿落叶阔叶森林群落高度郁闭状况必然影响紫茎幼苗的生长光强,从而影响其定居过程。光合作用是植物幼苗其他生命活动的基础,光合作用与氮素水平存在着直接或间接的关系[8-9]。森林群落植被密度高,濒危植物自身的生态适应性相较于其他植物弱,有限的氮素成为限制濒危植物生长的因素之一[10]。森林群落内的紫茎幼苗因光照和养分的竞争限制作用,无法占据适宜的生态位而生长不良,甚至出现幼苗枯死现象。已有紫茎的研究成果主要涉及地理区系分布[1-2]、人工繁殖技术[11-12]、群落特征[13-14]、药用价值[15]等方面,有关幼苗生长适应性与环境的生态关系尚未展开研究,因此迫切需要研究光照强度和氮素水平的耦合效应对紫茎幼苗光合特性的影响,以期在濒危植物紫茎的保护和扩繁过程,为紫茎幼苗阶段的光照和氮素调控提供理论依据。为此,本研究选择紫茎幼苗为材料,设置光强和氮素双因素控制试验,模拟常绿落叶阔叶林中到林缘光环境和土壤肥力的梯度变化,测定不同处理组合紫茎幼苗的光响应、光合色素以及叶绿素荧光,筛选适宜紫茎幼苗生长的光强氮素组合处理。
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随着PAR增加,紫茎幼苗Pn总体呈先升高后趋于平缓的变化特点,当PAR<100 μmol·m−2·s−1时,不同处理下紫茎幼苗的Pn较为接近(图1)。未施氮条件下,L2的紫茎幼苗Pn高于其他3种遮光处理;N1氮素水平下,不同遮光处理的紫茎幼苗Pn从大到小依次为L2、L1、L3、L0,适度施氮明显提高了L1和L2紫茎幼苗的Pn;N2氮素水平下,各遮光处理的紫茎幼苗Pn均有所降低。在L0光强下,各氮素水平紫茎幼苗的Pn差异不明显,施氮组的Pn略低于未施氮组;在L1和L2光强下,各氮素水平下紫茎幼苗Pn差异明显,从大到小依次为N1、N0、N2;在L3光强下,各氮素水平紫茎幼苗Pn差异不明显。
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
由图1可知:随着PAR增加,紫茎幼苗Gs和Tr总体呈升高趋势。未施氮条件下,不同遮光的紫茎幼苗Gs从大到小依次为L2、L3、L0、L1,Tr从大到小依次为L3、L2、L0、L1;N1氮素水平下,紫茎幼苗Gs从大到小依次为L2、L3、L1、L0,Tr从大到小依次为L2、L3、L0、L1;N2氮素水平下,紫茎幼苗Gs均比N1低且差异较小,Tr大小顺序与N1相同。在L0光强下,各氮素水平紫茎幼苗Gs从大到小依次为N1、N0、N2,Tr从大到小依次为N0、N1、N2;在L1和L2光强下,紫茎幼苗Gs和Tr从大到小均依次为N1、N0、N2;在L3光强下,Gs从大到小依次为N1、N0、N2,N2处理的紫茎幼苗Tr明显低于N0和N1。
随着PAR增加,紫茎幼苗Ci总体呈先下降后趋于平缓的变化特点。当PAR<100 μmol·m−2·s−1时,不同光氮处理下紫茎幼苗的Ci较为接近。未施氮条件下,不同遮光的紫茎幼苗Ci从大到小依次为L2、L1、L3、L0;N1氮素水平下,L2的紫茎幼苗Ci最低,L0和L3的紫茎幼苗Ci较高;N2氮素水平下,各遮光处理的紫茎幼苗Ci均有所升高。在L0光强下,N1氮素水平的紫茎幼苗Ci最低;在L1和L2光强下,各氮素水平紫茎幼苗Ci从大到小依次为N1、N0、N2;L3光强下,各氮素水平紫茎幼苗Ci差异较小。
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分析表1可知:紫茎幼苗的LCP变化范围为4.8~26.0 μmol·m−2·s−1,LSP变化范围为571.3~931.4 μmol·m−2·s−1,L1N1处理的紫茎幼苗光强生态幅最大。在L0光强下,不同氮素同水平紫茎幼苗的Rd、Pmax、LSP和LCP从大到小依次为N0、N1、N2,均无显著差异(P>0.05),N2处理的LCP相比N0降低了52.50%,L0处理的AQY在各组处理中较小,最小值出现在N0。在L1光强下,紫茎幼苗的Rd和LSP从大到小依次为N1、N2、N0,N1处理的Rd和LSP在所有处理中达最大,Pmax和AQY从大到小依次为N1、N0、N2,N1处理的Pmax相比N0增加了45.21%,N0处理的LCP最低且显著低于N2 (P<0.05)。在L2光强下,N0处理的紫茎幼苗Rd最高,不同氮素水平紫茎幼苗的Pmax从大到小依次为N1、N0、N2,N1处理的Pmax在所有遮光处理中达最大,LSP和AQY从大到小依次为N0、N1、N2,N2处理的LCP最小。在L3光强下,紫茎幼苗的Rd和AQY从大到小均为N2、N1、N0,N1处理的Pmax最大,LSP从大到小依次为N0、N2、N1,N0处理的LCP各组处理中最小。
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) L0N0 0.69±0.08 ab 2.09±0.03 def 791.4±79.6 ab 20.0±0.7 abc 0.027±0.003 b L0N1 0.55±0.09 ab 1.92±0.15 def 717.7±103.1 ab 19.1±4.4 abc 0.031±0.006 b L0N2 0.34±0.12 b 1.54±0.17 ef 638.2±63.0 ab 9.5±2.2 bc 0.032±0.007 b L1N0 0.51±.0.09 b 2.61±0.42 cde 741.2±78.9 ab 10.5±1.3 bc 0.036±0.007 ab L1N1 1.00±.0.27 a 3.79±0.32 abc 931.4±66.3 a 23.6±5.6 ab 0.047±0.017 ab L1N2 0.72±0.35 ab 1.12±0.06 f 877.2±92.0 ab 26.0±17.3 a 0.034±0.014 ab L2N0 0.62±0.21 ab 3.95±0.12 ab 797.1±70.8 ab 11.9±4.4 abc 0.043±0.007 ab L2N1 0.52±0.13 ab 4.63±0.65 a 758.7±101.5 ab 8.3±2.0 bc 0.041±0.002 ab L2N2 0.52±0.11 ab 2.81±0.43 bcd 571.3±49.6 b 11.3±2.7 abc 0.032±0.002 b L3N0 0.30±0.08 b 2.93±0.26 bcd 778.0±185.8 ab 4.8±1.3 c 0.043±0.002 ab L3N1 0.49±0.15 b 3.01±0.18 bcd 699.4±98.1 ab 9.6±4.2 bc 0.048±0.005 ab L3N2 0.55±0.05 ab 2.56±0.48 cde 733.6±101.4 ab 8.3±1.3 bc 0.061±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) -
由表2可知:光强对紫茎幼苗Pmax的影响极显著(P<0.001),对LCP和AQY的影响显著(P<0.05),对Rd和LSP的影响不显著(P>0.05);光强对紫茎幼苗光合参数的影响均高于氮素;氮素对紫茎幼苗Pmax的影响极显著(P<0.001);光强和氮素的交互作用对紫茎幼苗光合参数的影响均不显著(P>0.05)。
表 2 光强、氮素及其交互作用对紫茎幼苗光合参数的影响
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 Rd 2.028 ns 0.759 ns 1.783 ns Pmax 13.462 *** 11.209 *** 1.948 ns LSP 1.362 ns 0.642 ns 0.985 ns LCP 4.105 * 0.559 ns 1.943 ns AQY 3.133 * 0.283 ns 0.596 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 -
由表3可知:未施氮条件下,紫茎幼苗Chl a、Chl b、Chl和Car的质量分数均随着光强减弱而增加。施氮明显引起紫茎幼苗的Chl a/b和Car/Chl下降。在L0光强下,紫茎幼苗Chl a、Chl b和Chl从大到小依次为N1、N2、N0,Car的质量分数随着施氮增加而增大,N1和N2处理的Car的质量分数差异不显著(P>0.05),N1处理的Chl a/b和Car/Chl最小。在L1光强下,紫茎幼苗Chl a、Chl b和Chl的质量分数随着氮素增加而增加,且差异显著(P<0.05);Car的质量分数随着氮素增加先增多后减少,N0处理的Car的质量分数显著低于N1 (P<0.05),N2处理的Chl a/b和Car/Chl最小。在L2光强下,紫茎幼苗Chl a、Chl b和Chl的质量分数随着氮素增加而增加,Car的质量分数从大到小依次为N1、N0、N2,N2的Chl a/b和Car/Chl最小。在L3光强下,紫茎幼苗Chl a和Car的质量分数从大到小依次为N0、N1、N2,Chl b和Chl的质量分数随着氮素增加而增加,N2处理的Chl a/b和Car/Chl最小。
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/b Car/Chl L0N0 0.59±0.04 f 0.26±0.02 g 0.85±0.05 i 0.17±0.01 f 2.28±0.13 b 0.20±0.00 a L0N1 1.88±0.04 b 1.15±0.13 c 3.03±0.15 d 0.46±0.05 a 1.72±0.10 d 0.16±0.02 b L0N2 1.74±0.03 c 0.93±0.04 d 2.66±0.06 e 0.47±0.01 a 1.89±0.06 c 0.18±0.00 b L1N0 1.07±0.04 e 0.43±0.02 f 1.50±0.06 h 0.26±0.01 e 2.50±0.04 a 0.17±0.00 b L1N1 1.32±0.06 d 0.70±0.05 e 2.03±0.11 g 0.36±0.03 bcd 1.90±0.04 c 0.18±0.00 b L1N2 2.09±0.01 a 1.95±0.03 b 4.03±0.02 b 0.32±0.04 cde 1.07±0.02 e 0.08±0.01 d L2N0 1.73±0.02 c 0.68±0.01 e 2.42±0.03 f 0.37±0.00 bcd 2.52±0.01 a 0.15±0.00 b L2N1 2.09±0.01 a 1.25±0.02 c 3.34±0.03 c 0.43±0.03 ab 1.68±0.02 d 0.13±0.01 c L2N2 2.12±0.02 a 1.92±0.05 b 4.03±0.04 b 0.29±0.02 de 1.22±0.03 e 0.07±0.01 d L3N0 2.17±0.02 a 1.11±0.06 c 3.28±0.08 c 0.40±0.01 abc 2.00±0.08 c 0.12±0.01 c L3N1 2.10±0.01 a 2.00±0.07 b 4.10±0.06 b 0.25±0.04 e 1.06±0.04 e 0.06±0.01 d L3N2 1.77±0.02 c 3.19±0.07 a 4.95±0.05 a 0.05±0.01 g 0.56±0.02 f 0.01±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) -
由表4可知:光强、氮素及其交互作用对紫茎幼苗的Chl a、Chl b、Chl和Car的质量分数和Chl a/b、Car/Chl的影响均达到极显著水平(P<0.001),氮素对紫茎幼苗Chl b、Chl和Chl a/b的影响均大于光强。
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 a 316.423*** 346.477*** 184.931*** Chl b 314.398*** 605.842*** 48.029*** Chl 434.234*** 726.104*** 54.300*** Car 15.993*** 12.818*** 26.129*** Chl a/b 89.690*** 373.330*** 21.619*** Car/Chl 113.570*** 104.247*** 12.472*** 说明:***表示影响效应的显著性为P<0.001 -
由表5可知:无论施氮与否,紫茎幼苗的Fo和Fm均随着光强减弱而升高,Fv/Fo、Fv/Fm和PIABS随着光强减弱呈先升高后降低的变化特征,全光下紫茎幼苗Fv/Fm较低且变化范围为0.526~0.633,PIABS也较小且变化范围为0.436~0.735,由此表明全光下紫茎光抑制出现了现象较为严重。施氮时紫茎幼苗Fo较低,说明施氮使PSⅡ受体侧接受电子的能力增强。L0光强下紫茎幼苗叶片的Fo、Fm、Fv/Fo和Fv/Fm从大到小依次为N0、N2、N1,PIABS从大到小依次为N2、N0、N1。L1光强下,紫茎幼苗的Fo在N2最低,Fm在N0最高,Fv/Fo、Fv/Fm和PIABS从大到小依次为N2、N0、N1,N2处理的PIABS为所有处理中最大。L2光强下,紫茎幼苗的Fo在N1最小,Fm在N0最大,Fv/Fo和Fv/Fm从大到小依次为N0、N2、N1,且均无显著差异(P>0.05),N0处理的Fv/Fo和Fv/Fm均为所有处理中最大,Fv/Fm为0.720,说明紫茎幼苗受到的胁迫最弱,PIABS在N1处理中出现最大值。L3光强下,紫茎幼苗的Fo在N2处理达最小值,Fm在N1处理达最大值,Fv/Fo、Fv/Fm和PIABS从大到小依次为N2、N1、N0。
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 Fo Fm Fv/Fo Fv/Fm PIABS L0N0 396.0±14.1 d 1081.7±29.7 fg 1.75±0.10 d 0.633±0.014 cd 0.544±0.103 f L0N1 378.0±5.9 d 816.9±50.2 h 1.15±0.11 e 0.526±0.024 e 0.436±0.077 f L0N2 389.3±9.4 d 1013.9±92.0 g 1.58±0.20 d 0.595±0.031 d 0.735±0.182 f L1N0 458.1±8.8 c 1396.7±22.8 d 2.06±0.08 c 0.671±0.009 bc 0.783±0.110 ef L1N1 458.8±9.8 c 1193.9±66.0 ef 1.61±0.14 d 0.606±0.025 d 0.644±0.105 f L1N2 381.9±8.7 d 1298.3±33.0 de 2.40±0.05 ab 0.706±0.004 ab 2.014±0.225 a L2N0 503.7±7.4 b 1798.9±22.0 ab 2.58±0.06 a 0.720±0.005 a 1.381±0.121 cd L2N1 461.2±6.0 c 1627.2±24.6 c 2.53±0.04 a 0.716±0.003 ab 1.800±0.103 ab L2N2 469.2±13.0 c 1673.2±41.7 bc 2.57±0.06 a 0.719±0.004 a 1.686±0.152 abc L3N0 565.3±8.5 a 1786.1±47.9 ab 2.16±0.05 bc 0.682±0.006 ab 1.102±0.052 de L3N1 543.0±12.6 a 1822.4±43.5 a 2.36±0.01 ab 0.702±0.001 ab 1.437±0.063 bcd L3N2 503.2±8.0 b 1711.2±32.4 abc 2.40±0.03 ab 0.706±0.002 ab 1.525±0.069 bc 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) -
由表6可知:光强、氮素对紫茎幼苗叶绿素荧光诱导参数的影响均达极显著水平(P<0.001);光强对紫茎幼苗叶绿素荧光参数的影响均大于氮素。光强和氮素的交互作用对紫茎幼苗Fm的影响显著(P<0.05),对Fo、Fv/Fo、Fv/Fm和PIABS的影响极显著(P<0.001)。
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 Fo 130.311*** 21.499*** 5.391*** Fm 194.315*** 10.694*** 2.664* Fv/Fo 73.114*** 13.156*** 6.197*** Fv/Fm 49.274*** 10.960*** 5.284*** PIABS 39.101*** 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
Effects of light intensity and nitrogen treatments on photosynthetic characteristics of Stewartia sinensis seedlings
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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、Fo和Fm趋于减小。叶绿素和类胡萝卜素质量分数、Pmax、AQY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Pn、Gs和Tr有明显促进作用。L1N1的Pmax相较L1N0增加了45.21%,L2N1的Pn和Pmax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 Abstract:Objective This study, with an investigation of the differences in the hotosynthetic hysiological and ecological adaptation of Stewartia sinensis seedlings to different light intensity and soil nitrogen content, is aimed to select combinations of light intensity and nitrogen treatment that are conducive to the cultivation of S. sinensis seedlings. Method With S. sinensis seedlings used as test materials, efforts were made to set four light intensity gradients, namely full light (L0), light light (44.79±0.51)% (L1), moderate light (19.60±0.23)% (L2), high light (7.25±0.10)% (L3), and three nitrogen application rates, i.e, low nitrogen 0.2 g·kg−1 (N1), high nitrogen 0.6 g·kg−1 (N2) and no nitrogen application (N0) before the light response process, photosynthetic pigment mass fraction and chlorophyll fluorescence parameters were recorded and measured upon 90 d treatment. Result Light intensity, nitrogen and their interaction displayed significant effects on photosynthetic pigment and chlorophyll fluorescence of S. sinensis seedlings (P<0.05). Chl a/b values of S. sinensis seedlings varied from 2.0 to 2.5, the LSP of S. sinensis seedlings varied from 571.3 to 931.4 μmol·m−2·s−1 whereas LCP varied from 4.8 to 26.0 μmol·m−2·s−1. With the increase of shading degree, the Chl, Car, Fo, Fm, AQY of S. sinensis seedlings tended to increase, the Chl a/b and Car/Chl tended to decrease while the Pmax, Fv/Fo, Fv/Fm and PIABS increased first and then decreased. With the increase of nitrogen application rate, the PIABS of S. sinensis seedlings tended to increase, the Chl a/b, Fo and Fm tended to decrease and the Chl, Car, Pmax and AQY increased first and then decreased; With L1 and L2 light intensity, Pn, Gs and Tr of S. sinensis seedlings were higher and Ci was lower and the application of low nitrogen significantly promoted Pn, Gs and Tr. The Pmax of L1N1 increased by 45.21% compared with L1N0 with the Pn and Pmax of L2N1 being the highest. Conclusion S. sinensis seedlings had the best photosynthetic capacity when grown with moderate shading and low nitrogen treatment whereas photosynthetic inhibition occurred with full light or high nitrogen treatment. [Ch, 1 fig. 6 tab. 34 ref.] -
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) L0N0 0.69±0.08 ab 2.09±0.03 def 791.4±79.6 ab 20.0±0.7 abc 0.027±0.003 b L0N1 0.55±0.09 ab 1.92±0.15 def 717.7±103.1 ab 19.1±4.4 abc 0.031±0.006 b L0N2 0.34±0.12 b 1.54±0.17 ef 638.2±63.0 ab 9.5±2.2 bc 0.032±0.007 b L1N0 0.51±.0.09 b 2.61±0.42 cde 741.2±78.9 ab 10.5±1.3 bc 0.036±0.007 ab L1N1 1.00±.0.27 a 3.79±0.32 abc 931.4±66.3 a 23.6±5.6 ab 0.047±0.017 ab L1N2 0.72±0.35 ab 1.12±0.06 f 877.2±92.0 ab 26.0±17.3 a 0.034±0.014 ab L2N0 0.62±0.21 ab 3.95±0.12 ab 797.1±70.8 ab 11.9±4.4 abc 0.043±0.007 ab L2N1 0.52±0.13 ab 4.63±0.65 a 758.7±101.5 ab 8.3±2.0 bc 0.041±0.002 ab L2N2 0.52±0.11 ab 2.81±0.43 bcd 571.3±49.6 b 11.3±2.7 abc 0.032±0.002 b L3N0 0.30±0.08 b 2.93±0.26 bcd 778.0±185.8 ab 4.8±1.3 c 0.043±0.002 ab L3N1 0.49±0.15 b 3.01±0.18 bcd 699.4±98.1 ab 9.6±4.2 bc 0.048±0.005 ab L3N2 0.55±0.05 ab 2.56±0.48 cde 733.6±101.4 ab 8.3±1.3 bc 0.061±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) 表 2 光强、氮素及其交互作用对紫茎幼苗光合参数的影响
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 Rd 2.028 ns 0.759 ns 1.783 ns Pmax 13.462 *** 11.209 *** 1.948 ns LSP 1.362 ns 0.642 ns 0.985 ns LCP 4.105 * 0.559 ns 1.943 ns AQY 3.133 * 0.283 ns 0.596 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 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/b Car/Chl L0N0 0.59±0.04 f 0.26±0.02 g 0.85±0.05 i 0.17±0.01 f 2.28±0.13 b 0.20±0.00 a L0N1 1.88±0.04 b 1.15±0.13 c 3.03±0.15 d 0.46±0.05 a 1.72±0.10 d 0.16±0.02 b L0N2 1.74±0.03 c 0.93±0.04 d 2.66±0.06 e 0.47±0.01 a 1.89±0.06 c 0.18±0.00 b L1N0 1.07±0.04 e 0.43±0.02 f 1.50±0.06 h 0.26±0.01 e 2.50±0.04 a 0.17±0.00 b L1N1 1.32±0.06 d 0.70±0.05 e 2.03±0.11 g 0.36±0.03 bcd 1.90±0.04 c 0.18±0.00 b L1N2 2.09±0.01 a 1.95±0.03 b 4.03±0.02 b 0.32±0.04 cde 1.07±0.02 e 0.08±0.01 d L2N0 1.73±0.02 c 0.68±0.01 e 2.42±0.03 f 0.37±0.00 bcd 2.52±0.01 a 0.15±0.00 b L2N1 2.09±0.01 a 1.25±0.02 c 3.34±0.03 c 0.43±0.03 ab 1.68±0.02 d 0.13±0.01 c L2N2 2.12±0.02 a 1.92±0.05 b 4.03±0.04 b 0.29±0.02 de 1.22±0.03 e 0.07±0.01 d L3N0 2.17±0.02 a 1.11±0.06 c 3.28±0.08 c 0.40±0.01 abc 2.00±0.08 c 0.12±0.01 c L3N1 2.10±0.01 a 2.00±0.07 b 4.10±0.06 b 0.25±0.04 e 1.06±0.04 e 0.06±0.01 d L3N2 1.77±0.02 c 3.19±0.07 a 4.95±0.05 a 0.05±0.01 g 0.56±0.02 f 0.01±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) 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 a 316.423*** 346.477*** 184.931*** Chl b 314.398*** 605.842*** 48.029*** Chl 434.234*** 726.104*** 54.300*** Car 15.993*** 12.818*** 26.129*** Chl a/b 89.690*** 373.330*** 21.619*** Car/Chl 113.570*** 104.247*** 12.472*** 说明:***表示影响效应的显著性为P<0.001 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 Fo Fm Fv/Fo Fv/Fm PIABS L0N0 396.0±14.1 d 1081.7±29.7 fg 1.75±0.10 d 0.633±0.014 cd 0.544±0.103 f L0N1 378.0±5.9 d 816.9±50.2 h 1.15±0.11 e 0.526±0.024 e 0.436±0.077 f L0N2 389.3±9.4 d 1013.9±92.0 g 1.58±0.20 d 0.595±0.031 d 0.735±0.182 f L1N0 458.1±8.8 c 1396.7±22.8 d 2.06±0.08 c 0.671±0.009 bc 0.783±0.110 ef L1N1 458.8±9.8 c 1193.9±66.0 ef 1.61±0.14 d 0.606±0.025 d 0.644±0.105 f L1N2 381.9±8.7 d 1298.3±33.0 de 2.40±0.05 ab 0.706±0.004 ab 2.014±0.225 a L2N0 503.7±7.4 b 1798.9±22.0 ab 2.58±0.06 a 0.720±0.005 a 1.381±0.121 cd L2N1 461.2±6.0 c 1627.2±24.6 c 2.53±0.04 a 0.716±0.003 ab 1.800±0.103 ab L2N2 469.2±13.0 c 1673.2±41.7 bc 2.57±0.06 a 0.719±0.004 a 1.686±0.152 abc L3N0 565.3±8.5 a 1786.1±47.9 ab 2.16±0.05 bc 0.682±0.006 ab 1.102±0.052 de L3N1 543.0±12.6 a 1822.4±43.5 a 2.36±0.01 ab 0.702±0.001 ab 1.437±0.063 bcd L3N2 503.2±8.0 b 1711.2±32.4 abc 2.40±0.03 ab 0.706±0.002 ab 1.525±0.069 bc 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) 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 Fo 130.311*** 21.499*** 5.391*** Fm 194.315*** 10.694*** 2.664* Fv/Fo 73.114*** 13.156*** 6.197*** Fv/Fm 49.274*** 10.960*** 5.284*** PIABS 39.101*** 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 -
[1] 李捷. 山茶科紫茎属和舟柄茶属的系统学研究[J]. 植物分类学报, 1996, 34(1): 48 − 67. LI Jie. A systematic study on the genus Stewartia and Hartia [J]. J Syst Evol, 1996, 34(1): 48 − 67. [2] 李密密. 山茶科及紫茎属的系统发育和生物地理研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2011. LI Mimi. Phylogeny and Biogeography Studies of Theaceae with a Special Reference to Stewartia[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2011. [3] 张若蕙. 浙江珍稀濒危植物[M]. 杭州: 浙江科学技术出版社, 1994: 1 − 17. ZHANG Ruohui. Rare and Endangered Plants in Zhejiang[M]. Hangzhou: Zhejiang Science and Technology Press, 1994: 1 − 17. [4] 蔡晟, 刘学全, 张家来, 等. 鄂西三峡库区大老岭珍稀树木群落特征研究[J]. 应用生态学报, 2000, 11(2): 165 − 168. CAI Sheng, LIU Xuequan, ZHANG Jialai, et al. Community characteristics of rare trees at Dalaoling of Three-Gorge Reservoir area in western Hubei Province [J]. Chin J Appl Ecol, 2000, 11(2): 165 − 168. [5] 傅立国. 中国植物红皮书: 第1册[M]. 北京: 科学出版社, 1992. FU Liguo. Chinese Red Book of Plants: Volume Ⅰ [M]. Beijing: Science Press, 1992. [6] 王振兴, 朱锦懋, 王健, 等. 闽楠幼树光合特性及生物量分配对光环境的响应[J]. 生态学报, 2012, 32(12): 384 − 3848. WANG Zhenxing, ZHU Jinmao, WANG Jian, et al. The response of photosynthetic characters and biomass allocation of P. bournei young trees to different light regimes [J]. Acta Ecol Sin, 2012, 32(12): 384 − 3848. [7] 唐星林, 姜姜, 金洪平, 等. 遮阴对闽楠叶绿素含量和光合特性的影响[J]. 应用生态学报, 2019, 30(9): 2941 − 2948. TANG Xinglin, JIANG Jiang, JIN Hongping, et al. Effects of shading on chlorophyll content and photosynthetic characteristics in leaves of Phoebe bournei [J]. Chin J Appl Ecol, 2019, 30(9): 2941 − 2948. [8] 吴巍, 赵军. 植物对氮素吸收利用的研究进展[J]. 中国农学通报, 2010, 26(13): 75 − 78. WU Wei, ZHAO Jun. Advances on plants’nitrogen assimilation and utilization [J]. Chin Agric Sci Bull, 2010, 26(13): 75 − 78. [9] 陈雅君, 闫庆伟, 张璐, 等. 氮素与植物生长相关研究进展[J]. 东北农业大学学报, 2013, 44(4): 144 − 148. CHEN Yajun, YAN Qingwei, ZHANG Lu, et al. Research progress on nitrogen and plant growth [J]. J Northeast Agric Univ, 2013, 44(4): 144 − 148. [10] 尹丽, 胡庭兴, 刘永安, 等. 施氮量对麻疯树幼苗生长及叶片光合特性的影响[J]. 生态学报, 2011, 31(17): 4977 − 4984. YIN Li, HU Tingxing, LIU Yongan, et al. Effect of nitrogen application rate on growth and leaf photosynthetic characteristics of Jatropha curcas L. seedlings [J]. Acta Ecol Sin, 2011, 31(17): 4977 − 4984. [11] 左艺芳. 紫茎繁殖技术体系的研究[D]. 合肥: 安徽农业大学, 2007. ZUO Yifang. Studied the Propagated System of Stewartia sinensis[D]. Hefei: Anhui Agricultural University, 2007. [12] 左艺芳, 黄成林. 观赏树种紫茎扦插繁殖的研究[J]. 安徽农学通报, 2007, 13(7): 94 − 95. ZUO Yifang, HUANG Chenglin. Study on cuttage reproducing for Stewartia rotrata of ornamental tree [J]. Anhui Agric Sci Bull, 2007, 13(7): 94 − 95. [13] 胡正华, 于明坚, 余建平, 等. 浙江古田山自然保护区紫茎林特征研究[J]. 中国计量学院学报, 2002, 13(3): 1 − 6. HU Zhenghua, YU Mingjian, YU Jianping, et al. A study on Stewartia sinensis forest feature in Gutian Mountain Natural Reserve in Zhejiang Province [J]. J China Univ Metrol, 2002, 13(3): 1 − 6. [14] 钱海源, 唐战胜, 余建平, 等. 浙江古田山珍稀植物紫茎群落的组成与结构特征[J]. 贵州农业科学, 2019, 47(1): 152 − 157. QIAN Haiyuan, TANG Zhansheng, YU Jianping, et al. Community composition and structural feature of Stewartia sinensis, a rare and endangered plant species, in Gutian Mountain, Zhejiang [J]. Guizhou Agric Sci, 2019, 47(1): 152 − 157. [15] WAN Jiang, ZANG Yi, XIAO Daoan, et al. Stewartiacids A-N, C-23 carboxylated triterpenoids from Chinese Stewartia and their inhibitory effects against ATP-citrate lyase and NF-κB [J]. RSC Adv, 2020, 10(6): 3343 − 3356. [16] 叶子飘. 光合作用对光和CO2响应模型的研究进展[J]. 植物生态学报, 2010, 34(6): 727 − 740. YE Zipiao. A review on modeling of responses of photosynthesis to light and CO2 [J]. Chin J Plant Ecol, 2010, 34(6): 727 − 740. [17] LICHTENTHALER H K. Chlorophylls and carotenoids: pigment photosynthetic biomembranes [J]. Methods Enzymol, 1987, 148C(1): 350 − 382. [18] 李鹏民, 高辉远, STRASSER R J. 快速叶绿素荧光诱导动力学分析在光合作用研究中的应用[J]. 植物生理与分子生物学学报, 2005, 31(6): 559 − 566. LI Pengmin, GAO Huiyuan, STRASSER R J. Application of the fast chlorophyll fluorescence induction dynamics analysis in photosynthesis study [J]. J Plant Physiol Molec Biol, 2005, 31(6): 559 − 566. [19] MURAT N, TAKAHASHI S, NISHIYAMA Y, et al. Photoinhibition of photosystemⅡunder environmental stress [J]. Biochim Et Biophys Acta, 2007, 1767(6): 414 − 421. [20] 许大全. 光合作用学[M. 北京: 科学出版社, 2013. XU Daquan. Photosynthesis [M]. Beijing: Science Press, 2013. [21] 曹翠玲, 李生秀, 苗芳. 氮素对植物某些生理生化过程影响的研究进展[J]. 西北农业大学学报, 1999, 27(4): 96 − 101. CAO Cuiling, LI Shengxiu, MIAO Fang. The research situation about effects of nitrogen on certain physiological and biochemical process in plants [J]. Acta Univ Agric Boreali-Occident, 1999, 27(4): 96 − 101. [22] BAUER G A, BAZZAZ F A, MINOCHA R, et al. Effects of chronic N additions on tissue chemistry, photosynthetic capacity, and carbon sequestration potential of a red pine (Pinus resinosa Ait. ) stand in the NE United States [J]. For Ecol Manage, 2004, 196(1): 173 − 186. [23] 宋杰, 李树发, 李世峰, 等. 遮阴对高山杜鹃叶片解剖和光合特性的影响[J]. 广西植物, 2019, 39(6): 802 − 811. SONG Jie, LI Shufa, LI Shifeng, et al. Effects of shading on photosynthesis and anatomical structure in leaves of Rhododendron [J]. Guihaia, 2019, 39(6): 802 − 811. [24] 孙一荣, 朱教君, 于立忠, 等. 不同光强下核桃楸、水曲柳和黄菠萝的光合生理特征[J]. 林业科学, 2009, 45(9): 29 − 35. SUN Yirong, ZHU Jiaojun, YU Lizhong, et al. Photosynthetic characteristics of Juglans mandshurica, Fraxinus mandshurica and Phellodendron amurense under different light regimes [J]. Sci Silv Sin, 2009, 45(9): 29 − 35. [25] 王强, 金则新, 郭水良, 等. 濒危植物长叶榧的光合生理生态特性[J]. 生态学报, 2014, 34(22): 6460 − 6470. WANG Qiang, JIN Zexin, GUO Shuiliang, et al. Photosynthetic traits of the endangered plant species Torreya jackii [J]. Acta Ecol Sin, 2014, 34(22): 6460 − 6470. [26] 梁文斌, 聂东伶 吴思政, 等. 遮荫对短梗大参苗木光合作用及生长的影响[J]. 生态学杂志, 2015, 34(2): 413 − 419. LIANG Wenbin, NIE Dongling, WU Sizheng, et al. Effects of shading on the growth and photosynthesis of Macropanax rosthornii seedlings [J]. Chin J Ecol, 2015, 34(2): 413 − 419. [27] REICH P B, WALTERS M B, TJOELKER M G, et al. Photosynthesis and respiration rates depend on leaf and root morphology and nitrogen concentration in nine boreal tree species differing in relative growth rate [J]. Funct Ecol, 1998, 12(3): 395 − 405. [28] 徐琳煜, 刘守赞, 白岩, 等. 不同光强处理对三叶青光合特性的影响[J]. 浙江农林大学学报, 2018, 35(3): 467 − 475. XU Linyu, LIU Shouzan, BAI Yan, et al. Effects of light intensity treatments on photosynthetic characteristics in Tetrastigma hemsleyanum [J]. J Zhejiang A&F Univ, 2018, 35(3): 467 − 475. [29] 蒋思思, 魏丽萍, 杨松, 等. 不同种源油松幼苗的光合色素和非结构性碳水化合物对模拟氮沉降的短期响应[J]. 生态学报, 2015, 35(21): 7061 − 7070. JIANG Sisi, WEI Liping, YANG Song, et al. Short term responses of photosynthetic pigments and nonstructural carbohydrates to simulated nitrogen deposition in three provenances of Pinus tabulaeformis Carr. seedlings [J]. Acta Ecol Sin, 2015, 35(21): 7061 − 7070. [30] 张振英, 段朋娜, 陈昕. 遮阴对石灰花楸幼苗生长和光合特性的影响[J]. 甘肃农业大学学报, 2014, 49(6): 138 − 143. ZHANG Zhenying, DUAN Pengna, CHEN Xin. Effects of shade on growth and photosynthetic characteristics of Sorbus folgneri seedlings [J]. J Gansu Agric Univ, 2014, 49(6): 138 − 143. [31] 李小琴, 张凤良, 杨湉 等. 遮阴对濒危植物风吹楠幼苗叶形态和光合参数的影响[J]. 植物生理学报, 2019, 55(1): 80 − 90. LI Xiaoqin, ZHANG Fengliang, YANG Tian, et al. Effect of shading on leaf morphology and photosynthetic parameters in endangered Horsfieldia glabra seedlings [J]. Plant Physiol J, 2019, 55(1): 80 − 90. [32] 孙小玲, 许岳飞, 马鲁沂, 等. 植株叶片的光合色素构成对遮阴的响应[J]. 植物生态学报, 2010, 34(8): 989 − 999. SUN Xiaoling, XU Yuefei, MA Luyi, et al. A review of acclimation of photosynthetic pigment composition in plant leaves to shade environment [J]. Chin J Plant Ecol, 2010, 34(8): 989 − 999. [33] 周志强, 彭英丽, 孙铭隆, 等. 不同氮素水平对濒危植物黄檗幼苗光合荧光特性的影响[J]. 北京林业大学学报, 2015, 37(12): 17 − 23. ZHOU Zhiqiang, PENG Yingli, SUN Minglong, et al. Effects of nitrogen levels on photosynthetic and fluorescence characteristics in seedlings of endangered plant Phellodendron amurense [J]. J Beijing For Univ, 2015, 37(12): 17 − 23. [34] 温国胜, 田海涛, 张明如, 等. 叶绿素荧光分析技术在林木培育中的应用[J]. 应用生态学报, 2006, 17(10): 1973 − 1977. WEN Guosheng, TIAN Haitao, ZHANG Mingru, et al. Application of chlorophyll fluorescence analysis in forest tree cultivation [J]. Chin J Appl Ecol, 2006, 17(10): 1973 − 1977. -
链接本文:
https://zlxb.zafu.edu.cn/article/doi/10.11833/j.issn.2095-0756.20210771