南京林业大学学报(自然科学版) ›› 2022, Vol. 46 ›› Issue (2): 119-126.doi: 10.12302/j.issn.1000-2006.202104016
黄小辉1,2(), 吴焦焦3, 王玉书2, 冯大兰2, 孙向阳1,*()
收稿日期:
2021-04-12
接受日期:
2021-10-14
出版日期:
2022-03-30
发布日期:
2022-04-08
通讯作者:
孙向阳
基金资助:
HUANG Xiaohui1,2(), WU Jiaojiao3, WANG Yushu2, FENG Dalan2, SUN Xiangyang1,*()
Received:
2021-04-12
Accepted:
2021-10-14
Online:
2022-03-30
Published:
2022-04-08
Contact:
SUN Xiangyang
摘要:
【目的】探讨核桃对缺氮胁迫的适应性及其机制。【方法】以核桃幼苗为研究对象,设置不同程度的缺氮处理:对照(CK)、中度缺氮(MN)和重度缺氮(SN),分析缺氮胁迫对核桃幼苗外部形态特征、生长情况及叶绿素荧光参数的影响。【结果】缺氮会使核桃幼苗失绿黄化,长势下降,地上部分和地下部分生物量、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均显著低于对照,且总体随着缺氮程度加深和时间延长显著下降,尤其是处理后期(60~75 d)表现更明显;MN和SN处理下,核桃幼苗的光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(Fv/Fm)和光条件下PSⅡ天线转化效率(Fv'/Fm' )在前期(0~30 d)和后期(60~75 d)受影响较大,实际光化学效率(ΦPSII)、电子传递速率(ETR)和光化学猝灭系数(qP)随胁迫程度加深明显下降,反之非光化学猝灭系数(NPQ)随胁迫程度加深而上升,且同样在处理后期(60~75 d)受影响较大;地上部分生物量与地下部分生物量、叶面积、根表面积、叶绿素a含量、Fv/Fm和ETR呈显著正相关,叶绿素a含量与叶面积、叶片厚度、Fv/Fm 和Fv'/Fm' 显著正相关。【结论】缺氮会抑制核桃幼苗对氮素的吸收和同化,阻碍根系生长,影响核桃幼苗对营养物质的吸收利用,导致植株矮小瘦弱、叶片变小、叶色变淡。在缺氮胁迫下,核桃光合色素含量下降也会造成叶绿体吸收光照的能力减弱,降低光合电子传递速率及对光能的利用效率,进而限制光合速率,影响植株生长。
中图分类号:
黄小辉,吴焦焦,王玉书,等. 不同供氮水平的核桃幼苗生长及叶绿素荧光特性[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2022, 46(2): 119-126.
HUANG Xiaohui, WU Jiaojiao, WANG Yushu, FENG Dalan, SUN Xiangyang. Growth and chlorophyll fluorescence characteristics of walnut (Juglans regia) seedling under different nitrogen supply levels[J].Journal of Nanjing Forestry University (Natural Science Edition), 2022, 46(2): 119-126.DOI: 10.12302/j.issn.1000-2006.202104016.
表1
核桃幼苗缺素试验处理方案"
营养条件 nutrient conditions | 处理 treatment | |||
---|---|---|---|---|
CK | MN | SN | ||
大量元素用量/ (mg·L-1) macro element | Ca(NO3)2·4H2O | 945 | 472.5 | — |
KNO3 | 607 | 303.5 | — | |
NH4H2PO4 | 115 | 57.5 | — | |
MgSO4 | 493.0 | 493.0 | 493.0 | |
CaCl2 | — | 222.2 | 444.5 | |
KCl | — | 223.7 | 447.3 | |
NaH2PO4·H2O | — | 70.9 | 141.7 | |
铁盐用量/(g·L-1) (pH=5.5) iron salt | FeSO4·7H2O | 5.56 | 5.56 | 5.56 |
Na2EDTA | 7.46 | 7.46 | 7.46 | |
微量元素用量/ (mg·L-1) (pH=6.0) micro element | KI | 0.83 | 0.83 | 0.83 |
MnSO4 | 22.30 | 22.30 | 22.30 | |
Na2MoO4 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | |
CuSO4 | 0.025 | 0.025 | 0.025 | |
CoCl2 | 0.025 | 0.025 | 0.025 | |
H3BO3 | 6.20 | 6.20 | 6.20 | |
ZnSO4 | 8.60 | 8.60 | 8.60 |
表2
不同供氮水平下核桃幼苗地上部分生物量、叶面积和叶片厚度(平均值±标准误)"
处理时间/d treatment time | 地上部分生物量/g above-ground biomass | 叶面积/cm2 leaf area | 叶片厚度/mm leaf thickness | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
CK | MN | SN | CK | MN | SN | CK | MN | SN | |
0 | 1.58±0.09 Fa | 1.63±0.08 Fa | 1.59±0.09 Ea | 59.4±3.08 Ca | 57.8±3.10 Ea | 58.2±4.09 Ba | 0.15±0.01 Ba | 0.16±0.01 Ba | 0.14±0.01 Aa |
15 | 3.13±0.18 Ea | 2.09±0.12 Eb | 2.28±0.11 Db | 95.5±7.21 Ba | 65.3±6.15 Db | 59.9±6.13 Bb | 0.21±0.01 Aa | 0.16±0.02 Bb | 0.15±0.01 Ab |
30 | 5.95±0.24 Da | 4.14±0.27 Db | 3.54±0.19 Cc | 96.8±8.20 Ba | 77.3±6.16 Cb | 61.2±5.18 Bc | 0.22±0.02 Aa | 0.19±0.01 Ab | 0.13±0.01 Ac |
45 | 11.38±0.59 Ca | 9.34±0.43 Cb | 6.34±0.32 Bc | 112.3±8.45 Aa | 89.7±6.39 Bb | 66.8±6.23 Ac | 0.22±0.02 Aa | 0.16±0.01 Bb | 0.13±0.01 Ac |
60 | 17.43±0.83 Ba | 13.24±0.64 Bb | 7.28±0.46 Ac | 115.4±9.85 Aa | 96.6±7.69 Ab | 69.0±6.52 Ac | 0.19±0.01 Aa | 0.17±0.01 Ba | 0.12±0.02 Ab |
75 | 24.61±1.69 Aa | 14.48±1.12 Ab | 7.57±0.63 Ac | 119.3±9.83 Aa | 97.9±7.18 Ab | 70.9±7.13 Ac | 0.21±0.01 Aa | 0.15±0.01 Bb | 0.13±0.01 Aa |
表3
不同供氮水平下核桃幼苗根系生物量、根系面积和根冠比(平均值±标准误)"
处理时间/d treatment time | 根系生物量/g root biomass | 根系表面积/cm2 root surface-area | 根冠比/% root-shoot ratio | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
CK | MN | SN | CK | MN | SN | CK | MN | SN | |
0 | 1.12±0.08 Fa | 1.21±0.10 Fa | 1.17±0.09 Fa | 35.9±3.4 Fa | 38.4±3.7 Fa | 36.8±3.2 Fa | 0.71±0.05 Ba | 0.74±0.06 Da | 0.73±0.05 Ea |
15 | 3.17±0.21 Ea | 1.63±0.15 Eb | 1.59±0.13 Eb | 252.8±17.2Ea | 194.9±14.1 Eb | 88.1±7.1 Ec | 1.01±0.06 Aa | 0.78±0.04 Db | 0.70±0.05 Eb |
30 | 3.76±0.20 Da | 3.21±0.16 Db | 3.38±0.18 Db | 464.5±28.2 Da | 423.4±26.6 Db | 342.3±21.5 Dc | 0.63±0.04 Cc | 0.78±0.05 Db | 0.95±0.08 Ca |
45 | 8.84±0.45 Ca | 8.14±0.39 Ca | 5.13±0.23 Cb | 977.5±40.5 Ca | 811.4±38.4Cb | 688.9±30.3 Cc | 0.78±0.05 Bb | 0.87±0.06 Ca | 0.81±0.06 Dab |
60 | 16.34±0.85 Ba | 13.25±0.69 Bb | 8.78±0.52Bc | 1002.4±64.3 Ba | 870.5±54. 9 Bb | 808.7±50.5 Bb | 0.94±0.07 Ab | 1.00±0.09 Bb | 1.21±0.11 Ba |
75 | 23.97±1.83 Aa | 19.59±1.18 Ab | 15.05±1.13 Ac | 1214.6±75.4 Aa | 941.6±61. 8 Ab | 892.7±51.6 Ac | 0.97±0.09 Ac | 1.35±0.12 Ab | 1.99±0.14 Aa |
表4
不同供氮水平下核桃幼苗叶片光合色素含量(平均值±标准误)"
处理时间/d treatment time | 叶绿素a含量/(mg·g-1) chlorophyll a content | 叶绿素b含量/(mg·g-1) chlorophyll b content | 类胡萝卜素含量/(mg·g-1) carotenoid content | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
CK | MN | SN | CK | MN | SN | CK | MN | SN | |
0 | 2.62±0.21 Da | 2.58±0.23 Aa | 2.59±0.24 ABa | 1.86±0.12 Ba | 1.93±0.15 Aa | 1.97±0.14 Ba | 0.36±0.03 Ca | 0.33±0.03 Ca | 0.35±0.03 Ba |
15 | 2.95±0.24 Ca | 2.57±0.22 Aa | 2.87±0.26 Aa | 2.62±0.21 Aa | 2.11±0.19 Ab | 2.24±0.19 Ab | 0.13±0.01 Db | 0.27±0.02 Da | 0.23±0.02 Ca |
30 | 3.43±0.28 Ba | 2.92±0.28 Ab | 2.60±0.24 Bc | 1.40±0.11 Da | 1.16±0.08 Bb | 1.01±0.09 Cb | 0.97±0.08 Aa | 0.83±0.07 Aa | 0.64±0.05 Ab |
45 | 2.92±0.25 Ca | 2.76±0.26 Ba | 2.61±0.23 Ba | 1.86±0.15 Ba | 0.99±0.06 Cb | 0.89±0.07 Db | 0.35±0.03 Ca | 0.34±0.03 Ca | 0.34±0.03 Ba |
60 | 4.08±0.37 Aa | 3.32±0.31 Ab | 2.79±0.27 Bc | 1.62±0.13 Ca | 1.27±0.11 Bb | 1.15±0.10 Cb | 0.54±0.05 Ba | 0.44±0.04 bBb | 0.39±0.03 Bb |
75 | 3.86±0.34 Aa | 2.70±0.25 Bb | 1.87±0.17 Cc | 1.11±0.10 Ea | 0.96±0.08 Cb | 0.61±0.07 Ec | 0.50±0.04 Ba | 0.36±0.03 Cb | 0.22±0.02 Cc |
表5
核桃幼苗不同指标的相关性分析"
指标 index | ABS | LS | LT | RB | RSA | RSR | Chl a | Chl b | Car | Fv/Fm | | ΦPSⅡ | ETR | qP | NPQ |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ABS | 1.00 | ||||||||||||||
LS | 0.84* | 1.00 | |||||||||||||
LT | 0.38 | 0.75 | 1.00 | ||||||||||||
RB | 0.95** | 0.71 | 0.21 | 1.00 | |||||||||||
RSA | 0.89* | 0.75 | 0.20 | 0.87* | 1.00 | ||||||||||
RSR | 0.42 | 0.19 | -0.27 | 0.66 | 0.58 | 1.00 | |||||||||
Chl a | 0.81* | 0.84* | 0.83* | 0.75 | 0.70 | -0.24 | 1.00 | ||||||||
Chl b | -0.42 | -0.11 | 0.34 | -0.51 | -0.63 | -0.56 | 0.11 | 1.00 | |||||||
Car | 0.14 | 0.22 | 0.36 | 0.02 | 0.10 | -0.27 | 0.44 | -0.35 | 1.00 | ||||||
Fv/Fm | 0.80* | 0.61 | 0.26 | 0.35 | 0.71 | 0.11 | 0.83* | -0.37 | 0.20 | 1.00 | |||||
| 0.57 | 0.40 | 0.35 | -0.08 | 0.31 | -0.37 | 0.88* | -0.02 | 0.32 | 0.81* | 1.00 | ||||
ΦPSⅡ | 0.14 | 0.25 | 0.54 | 0.38 | 0.10 | -0.61 | 0.42 | 0.34 | 0.35 | 0.73 | 0.83* | 1.00 | |||
ETR | 0.78* | 0.61 | 0.51 | 0.54 | 0.29 | -0.76 | 0.85* | 0.49 | 0.28 | 0.30 | 0.74 | 0.96** | 1.00 | ||
qP | 0.44 | 0.36 | 0.54 | 0.59 | 0.59 | -0.70 | 0.69 | 0.63 | 0.26 | -0.24 | 0.25 | 0.73 | 0.78* | 1.00 | |
NPQ | -0.45 | -0.13 | -0.45 | -0.66 | -0.61 | 0.90** | -0.22 | -0.66 | -0.23 | 0.16 | -0.33 | -0.70 | -0.84* | -0.86* | 1.00 |
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