缺磷胁迫对旱柳生长及光合作用的影响.pdf
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1、河北林业科技第 2 期2023 年 6 月磷是植物生长发育过程中不可缺少的营养元素之一,对植物生长发育的影响仅次于氮元素1。磷在植物体内主要以磷脂、核酸等有机形式存在,也以磷酸盐等无机磷形式存在,在植物生命活动中起收稿日期:2023-04-28作者简介:赵海民(1978-),男,学士,林业高级工程师。研究方向:林木培育。缺磷胁迫对旱柳生长及光合作用的影响赵海民(山西省黑茶山国有林管理局河口林场,山西 岚县 033500)摘要:该文以当年旱柳扦插苗为试材,磷元素供应由 KH2PO4提供,设置浓度分别为 136(CK)、91.1、44.9、0mg/L 共 4 个处理,研究缺磷胁迫对旱柳生长及光合作
2、用的影响。结果表明:(1)缺磷胁迫会导致植株株高、地径、生物量的降低,叶绿素、光合速率、RuBP 羧化酶活性的降低,PEP 羧化酶和 SOD 活性的提高。胁迫程度不同,表现存在差异。(2)3 个不同程度缺磷处理均导致旱柳株高、生物量的降低,且随缺磷程度加大影响加重。轻度胁迫(91.1mg/L)对旱柳地径影响不显著,中、重度胁迫(44.9、0mg/L)显著降低地径生长量。(3)中、重度胁迫(44.9、0mg/L)显著降低旱柳叶片叶绿素含量、光合速率和 RuBP 羧化酶活性,显著提高 PEP 羧化酶和 SOD 活性。轻度胁迫(91.1mg/L)除第 30 天显著低于对照外,其余时间点与对照差异不显
3、著。光合速率、RuBP 羧化酶和 SOD 活性与对照差异不显著,PEP 羧化酶 30d 后显著高于对照。综合分析认为,磷浓度低于 44.9mg/L 会对旱柳产生显著的胁迫作用,抑制苗木生长,91.1mg/L 处理对旱柳生理特性影响较小。关键词:缺磷胁迫;旱柳;生物量;光合速率;SOD中图分类号:S792.12文献标识码:A文章编号:1002-3356(2023)02-0016-05The effect of phosphorus deficiency stress on the growth and photosynthesis of Salix mandshuricaZHAO Hai-min
4、(Hekou Forest Farm of Heicha Mountain National Forest Administration of Shanxi Province,Lanxian,Shanxi 033500,China)Abstract:This article uses the cutting seedlings of Salix mandshurica from that year as the experimentalmaterial,with phosphorus supply provided by KH2PO4.Four treatments were set with
5、 concentrations of 136(CK),91.1,44.9,and 0mg/L,respectively,to study the effect of phosphorus deficiency stress on the growthlevel photosynthesis of Salix mandshurica.The results showed that:(1)Phosphorus deficiency stress can lead to adecrease in plant height,diameter,biomass,chlorophyll,photosynth
6、etic rate,RuBP carboxylase activity,andan increase in PEP carboxylase and SOD activity.The degree of coercion varies,and there are differences inperformance;(2)Three different levels of phosphorus deficiency treatments all led to a decrease in plant heightand biomass of Salix mandshurica,and the imp
7、act worsened with the deepening of phosphorus deficiency.Mildstress(91.1mg/L)had no significant effect on the diameter of Salix mandshurica,while moderate and severe stress(44.9,0mg/L)significantly reduced the diameter growth.(3)During the experiment,moderate to severe stress(44.9,0mg/L)significantl
8、y reduced the chlorophyll content,photosynthetic rate,and RuBP carboxylase activityin Salix mandshurica leaves,and significantly increased the activities of PEP carboxylase and SOD.Mild stress(91.1mg/L)was significantly lower than the control on the 30th day,and there was no significant differencebe
9、tween the other time points and the control.There was no significant difference in light rate,RuBPcarboxylase,and SOD activity compared to the control,while PEP carboxylase was significantly higher than thecontrol after 30 days.Based on comprehensive analysis,it is believed that phosphorus concentra
10、tions below44.9mg/L will have a significant stress effect on upland willows,inhibiting seedling growth.Treatment with91.1mg/L has a relatively small impact on the physiological characteristics of upland willows.Key words:phosphorus deficiency stress;Salix mandshurica;biomass;photosynthetic rate;SOD1
11、6-河北林业科技第 2 期2023 年 6 月着重要作用2。磷是参与植物光合作用的重要营养元素,在植物光合作用过程中参与能量代谢、CO2的同化以及光合产物的运输过程,充足的磷营养供应是提高植物光合能力的基础3。磷元素供应不足导致植物光合速率降低,光合产物减少,并且光合产物的运输也会受到影响,不利于植物健康生长4。杨乐5研究认为:低磷胁迫使沙棘光合速率和蒸腾速率降低了 36%和 46%,叶绿素含量降低了 20%,显著降低了沙棘生物量。杨博文6研究结果表明:低磷胁迫显著降低了水曲柳幼苗净光合速率,并且硝酸还原酶活性表现为随着磷浓度降低而降低的变化;李键7研究认为:中度和轻度缺磷不会对雷公藤幼苗光合
12、作用产生显著影响,但是重度缺磷会显著降低光合速率和抑制植株生长;徐舰航8研究认为:低磷胁迫不会对薄壳山核桃幼苗光合作用产生显著影响。从前人的研究结果来看,低磷胁迫对不同植物生长和光合特性的影响存在差异。旱柳是山西省重要的园林绿化树种之一,在各城市城区都有大面积的种植9,由于城市土壤盐碱化严重,肥力较低,磷有效性较差10,旱柳栽植后难以避免会受到缺磷胁迫的影响。目前关于缺磷胁迫对旱柳生长发育和光合作用影响的相关研究较少见。本文通过分析缺磷胁迫对旱柳幼苗生长及光合作用的影响规律,明确缺磷对旱柳生长发育的影响规律,可以为城市园林旱柳养护中科学施用磷肥提供理论依据。1材料与方法1.1试验材料试验于 2
13、020 年 68 月在黑茶山国有林管理局河口林场苗圃塑料防雨棚内进行。试验所选旱柳幼苗为当年生春季扦插苗。2020 年 3 月,剪取母树 1a生枝条,将具有饱满芽的枝条部分剪成长 15cm 的插条进行扦插。6 月 1 日,挖取生长一致的扦插苗,用蒸馏水冲洗干净根系后移栽至塑料栽植盆中,每盆栽培 1 株。栽植盆长、宽、高为 25、20、20cm,盆内装入冲洗干净的细沙,然后搬迁至塑料防雨棚内,精心进行水分管理,缓苗 20d。1.2试验设计移栽苗使用 Hoagland 营养液培养,营养液中磷营养由 KH2PO4提供。试验共设置 4 个处理,其中P1 为对照,Hoagland 营养液正常配方,KH2
14、PO4浓度为 136mg/L;P2 为轻度缺磷胁迫处理,KH2PO4浓度为 91.1mg/L;P3 为中度缺磷胁迫处理,KH2PO4浓度为 44.9mg/L;P4 为重度缺磷胁迫处理,KH2PO4浓度为 0mg/L,其中 P2、P3、P4 处理营养液中因 KH2PO4加入量减少导致 K+减少部分用 KCl 补足。按照试验设计配置好营养液后,于 6 月 20 日开始每 4d 浇灌营养液 300mL,每天采用称重法控制栽植盆内土壤含水量为田间持水量的 65%耀75%,以保证旱柳幼苗生长所需水分供应。每个处理 3 次重复,每个重复 10 株苗木,共计 120 株。1.3测定项目分别于 6 月 20
15、日处理后第 15 天、30 天、45天、60 天上午 10:00 测定旱柳枝条从顶端向下数第3、4、5 片叶的净光合速率,每个处理测定 3 株苗木;测定完光合速率后摘取该枝条从上向下数第 36片叶,剪取每片叶 1/5 左右用于叶绿素含量的测定,其余叶片放入液氮中冷冻保存,用于生理指标的测定。第 60 天,每处理选择 6 株苗木测量株高和地径,取平均值作为最终结果;同时,每处理选择 3 株旱柳,将整株苗木挖出,冲洗干净后在恒温烘箱中80益下烘干称重作为生物量积累结果。光合速率测定使用 LI 6400 便携式光合仪,叶绿素含量测定采用浸提法11,RuBP羧化酶采用分光光度法测定12,PEP羧化酶活
16、性测定采用紫外分光光度法测定13;SOD活性采用 NBT 光还原法测定11。1.4数据分析图表制作使用 Excel 2010 版软件,方差分析使用 DPS7.05 版软件。2结果与分析2.1缺磷胁迫对旱柳生长发育的影响旱柳株高表现为随着磷浓度的降低而一直降低的变化(表 1),其中 P4 处于最低值,株高分别比其他 3 个处理降低了 39.58%、31.80%和 20.01%,显著低于其他处理,表明缺磷胁迫会显著降低旱柳株高。地径 P3、P4 处理分别比对照降低了 26.80%和52.84%,显著低于对照和 P2,表明 P3 和 P4 处理均显著降低了旱柳地径。P2 与对照之间无显著差异,表明轻
17、度缺磷胁迫不会对地径产生显著影响,而中度和重度缺磷处理显著降低了旱柳地径。缺磷胁迫显著降低了旱柳生物量,其中 P4 处理处于最低值,与其他 3 个处理相比分别降低了 37.52%、28.53%和 22.92%,差异显著,表明重度缺磷处理与其他缺磷胁迫和对照相比会显著降低旱柳生物量。17-河北林业科技第 2 期2023 年 6 月2.2缺磷胁迫对旱柳叶绿素含量的影响缺磷胁迫处理后第 15 天至第 60 天,旱柳叶片内叶绿素含量表现为随着培养液中磷含量的降低而降低的变化,不同磷浓度对叶片内叶绿素含量的影响存在差异(表 2)。P3、P4 试验期间叶绿素含量显著低于对照,表明中、重度缺磷处理与对照相比
18、会显著降低旱柳叶绿素含量;4 次测定 P2 与对照相比分别降低了 12.73%、14.79%、7.78%和 12.70%,其中除第 30天外,其余时间点无显著差异,表明轻度缺磷胁迫在这 3 个测定时间点对旱柳叶绿素含量影响不显著。处理P1(对照)P2P3P4株高/cm113.21依2.95a100.30依4.80b85.51依5.13c68.40依8.01d地径/mm9.33依0.45a8.33依0.55a6.83依0.85b4.40依0.30c生物量/g 株-188.64依2.06a77.49依1.90b71.85依3.18c55.38依3.92d表 1缺磷胁迫对旱柳株高、地径和生物量的影响
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