环剥、氮磷添加及其交互作用对无患子光合生理及生长特性的影响

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:suzhenzsyf
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无患子果实经济价值高,种仁可用于提炼生物柴油和制备高级润滑油,果皮提取的皂苷具有洗脱重金属、抗菌抗肿瘤等多种生物活性。然而,无患子(Sapindus mukorossi Gaertn.)实生苗干性强、结实晚结果少现象很普遍,其花果调控研究尚处于起步阶段。环剥在果树上常用作生殖生长调控,前期调查发现无患子韧皮部愈合能力强,环剥后既能改变树体旺盛营养生长状态,又不至于因伤口愈合不良而影响其以后的生长发育。氮磷是植物生长和同化作用的重要元素,氮磷供给量和碳水化合物在植物体内的分配格局均影响植物初级生产力,从而改变植株生物量分配和树体结构,进而调整林木生殖与生长进程。基于此,本文以2a生无患子为研究对象,采用完全随机区组试验设计,设置氮磷添加(适量,F1;过量,F2)、主干韧皮部环剥(PG)、环剥+适量氮磷(PGF1)、环剥+过量氮磷(PGF2),以不施肥不环剥为对照(CK),通过测定各处理早期(5月)、中期(8月)、晚期(11月)叶片光合生理特性,中期(8月)光合产物分配,晚期(11月)生长状况及次年4月新稍生长(数量、基径、长度),探讨氮磷供应、环剥及其交互作用对无患子生长和光合特性的影响,为无患子原料林培育和树体营养调控提供参考。主要研究结果如下:(1)处理早期,与CK相比,PG处理叶片全氮(TN)、全磷(TP)含量显著减少,F1、F2处理叶TN、TP含量显著增加,且F2处理叶TN、TP含量显著高于F1,PGF1处理叶TN显著减少,高于PG处理,但差异不显著,PGF2处理叶TN含量显著增加(P<0.05)。随处理时间延长,到处理中期,F1、F2、PGF1、PGF2处理叶TN、TP含量显著高于同期CK(P<0.05);到处理晚期,F2、PGF1、PGF2处理叶TN含量和PGF2处理叶TP含量均显著高于同期CK(P<0.05)。(2)处理早期,与CK相比,PG处理叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、总叶绿素(Chls)、类胡萝卜素(Cars),F1、PGF1处理Chl b和Cars含量均显著减少,F1处理Chl a、Chls含量、Chl a/b、Chls/Cars比值,F2处理Chl a、Chl b、Chls含量,PGF2处理Chl a、Chl b、Chls、Cars含量均显著上升(P<0.05)。随处理时间延长,到处理中期,PG处理Chl a/b比值显著小于同期CK,F1、F2、PGF1、PGF2处理叶Chl a、Chl b、Chls含量均显著高于同期CK(P<0.05);到处理晚期,F2、PGF1、PGF2处理叶片Chl a、Chls含量,PG、PGF1处理Cars含量,PGF2处理Chls/Cars比值均显著升高,PGF2处理Cars含量,PG处理Chls/Cars比值显著下降(P<0.05)。(3)PGF2处理叶Chl a、Chl b、Chls含量均显著高于同期CK(P<0.05);到处理晚期,F2、PGF1、PGF2处理叶片Chl a、Chls含量,PG、PGF1处理Cars含量,PGF2处理Chls/Cars比值均显著升高,PGF2处理Cars含量,PG处理Chls/Cars比值显著下降(P<0.05)。(4)处理早期,与CK相比,PG、F2处理PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、实际原初光能捕获效率(Y(II))、电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(qP)显著下降,非光化学淬灭系数(NPQ)、初始荧光(Fo)显著升高,F1处理qP、Y(II)显著升高,NPQ显著下降,PGF1、PGF2处理Fo、qP显著下降,NPQ显著升高,PGF2处理Y(II)显著下降(P<0.05);随处理时间延长,到处理中期,PG处理qP,F1处理Fv/Fm,F1、PGF1、PGF2处理Y(II)、ETR、qP,PGF2处理NPQ,F2处理Y(II)、ETR均显著高于同期CK,PGF1处理NPQ显著小于同期CK(P<0.05);处理晚期,PGF1处理Fv/Fm,F1、PGF1、PGF2处理NPQ均显著升高,F2、PG、PGF2处理qP均显著下降(P<0.05)。(5)处理早期,与CK相比,PG处理净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)显著下降(P<0.05),气孔限制值(Ls)显著升高,F1处理Pn、Tr、Gs显著升高,F2处理Ls显著升高,PGF2处理Pn、Tr显著下降(P<0.05);随处理时间延长,到处理中期,与同期CK相比,PG处理Gs显著升高,F1、PGF1处理Pn、Tr、Gs显著升高,Ls显著下降,F2处理Ci、Pn显著下降,Ls显著升高,PGF2处理Gs、Pn显著降低(P<0.05);处理晚期,各处理Ls,PGF2处理Pn,F1处理Gs均显著升高,F1、F2、PGF1、PGF2处理Tr,F2、PGF2处理Ci均显著降低(P<0.05)。(6)处理早期,与CK相比,PG处理最大净光合速率(Pnmax)、表观量子效率(AQY)、光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)、暗呼吸速率(Rd)显著下降,F1处理Pnmax、AQY显著升高,F2处理LSP显著下降,Rd显著升高,PGF2处理Rd显著升高,PGF1、PGF2处理AQY显著升高,LSP、LCP则显著下降(P<0.05);随处理时间延长,到处理中期,与同期CK相比,各处理Rd,PG处理LSP、LCP,F2、PGF2处理Pnmax、LCP均显著下降,F1、PGF1处理Pnmax、LSP显著升高,LCP显著下降(P<0.05)。(7)与CK相比,PG处理早期叶片可溶性蛋白(TSP)含量显著减少,PGF1、PGF2处理早期显著增加(P<0.05);随处理时间延长,各处理中期TSP含量较同期CK均显著增加,晚期除PG处理外,各处理晚期TSP含量较同期CK均显著增加(P<0.05)。(8)处理中期,与CK相比,PG处理叶片可溶性糖(SS)、茎淀粉(ST)含量显著增多,茎SS、根SS、ST、非结构性碳水化合物(NSC)含量显著减少,叶、茎SS/ST、叶SS/TN比值显著升高,叶NSC/TP、ST/TP比值显著下降;F1处理叶ST、NSC含量、根SS/ST、叶SS/TN、叶SS/TP、叶ST/TN、叶ST/TP、叶NSC/TN、叶NSC/TP比值显著降低,茎SS/ST比值显著升高(P<0.05);F2处理叶SS、根ST、NSC含量、叶SS/ST、叶SS/TN、叶SS/TP比值显著降低,叶ST、茎ST、茎NSC、根SS含量、叶ST/TN、叶ST/TP比值显著升高(P<0.05);PGF1、PGF2处理叶ST、根ST含量、叶SS/TN、叶SS/TP、叶ST/TN、叶ST/TP、叶NSC/TN、叶NSC/TP比值显著下降,茎SS、NSC含量、叶SS/ST比值显著升高,PGF1处理叶NSC含量显著减少,PGF2处理茎ST含量显著增加,根SS含量在PGF1处理显著减少,PGF2处理显著增加(P<0.05)。(9)与CK相比,各处理根冠比均显著减小,PG处理根干重显著减小,冠幅显著增大(P<0.05),F1处理叶、根、茎干重、株高、地径、冠幅、次年新稍长度和基径均显著增大(P<0.05),F2处理叶、茎干重、株高、地径、冠幅、次年新稍数量、长度、基径均显著增大,且株高显著小于F1,次年新稍数和冠幅显著大于F1(P<0.05),PGF1、PGF2处理根、茎、叶干重显著增加(P<0.05),PGF1处理根干重、株高、次年新稍长度最大,PGF2处理茎干重、地径、冠幅、次年新稍数量和基径最大。综上,无患子光合生理特性、光合产物分配及生长特性均受环剥、氮磷添加及其交互作用影响。单一环剥早期无患子叶片氮磷元素减少,光合作用下降,中晚期叶片氮素利用效率提高,茎淀粉储存增多,对根系生长不利。单一过量氮磷添加中期叶和茎中大量淀粉积累,导致光合作用减弱,进而影响生长和根系生物量分配。环剥与适量氮磷添加互作通过气孔和非气孔因素提高叶片光合速率,有机物质合成增加,促进地上地下部生长,株高最高;环剥与过量氮磷互作早、中期叶片光合速率受制于气孔限制,光合速率减少,到晚期光合作用增强,但株高显著小于适量氮磷添加,不过次年新稍生长最好,即分枝多、基径大、长度适中,整株冠幅和地径也最大。因此,在无患子采果林培育过程中,可通过主干环剥与氮磷添加(测土配方)互作来调节无患子树干生长状态,为早实丰产奠定基础。
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