施氮對(duì)青楊和北京楊種間競(jìng)爭(zhēng)的影響.pdf

1、近年來，氮沉降日益嚴(yán)重，導(dǎo)致土壤環(huán)境中氮素的含量逐漸增加，改變了氮在生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)，可能會(huì)對(duì)植物間的競(jìng)爭(zhēng)格局產(chǎn)生一定的影響。氮素被稱為植物的生命元素，土壤中氮素含量水平的改變直接影響著植物的生長(zhǎng)發(fā)育和生理特性。楊樹作為我國(guó)重要的造林樹種，養(yǎng)分的供應(yīng)情況嚴(yán)重制約著其生長(zhǎng)力以及產(chǎn)量的形成，還會(huì)改變樹種間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。因此本研究以栽培重疊區(qū)的青楊（Populus cathayana）和北京楊（P.beijingensis）為實(shí)驗(yàn)材料，研究

2、不同氮素水平條件下，兩樹種在種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)和種間競(jìng)爭(zhēng)條件下的形態(tài)生長(zhǎng)、光合速率、氮代謝特征以及養(yǎng)分、生物量積累與分配，認(rèn)識(shí)不同氮素水平條件下青楊和北京楊競(jìng)爭(zhēng)能力的差異，為氮沉降條件下植物種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系和群落結(jié)構(gòu)變化的預(yù)測(cè)提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下：
　　(1)施氮能顯著促進(jìn)青楊和北京楊的形態(tài)生長(zhǎng)，與青楊相比，北京楊的增加更顯著，尤其是在種間競(jìng)爭(zhēng)(QB/N，Q代表青楊，B代表北京楊，N代表施氮處理）的條件下，株高達(dá)到183.60 cm，

3、增加了12.64％，地徑達(dá)到14.40 mm，增加了24.14％，而青楊的株高、地徑僅分別增加8.93％和7.49％;不論在哪種氮素水平下，相同處理中的北京楊的株高和地徑均高于青楊，在種間競(jìng)爭(zhēng)(QB/N)下這種差異更加明顯。施氮顯著增加了北京楊的總?cè)~面積，種間競(jìng)爭(zhēng)(QB/N)和種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)(BB/N)條件下分別增加了107.74％和63.07％。施氮使兩樹種的比葉面積(SLA)略為降低。
　　(2)施氮增加了兩樹種各器官生物量的積累，

4、但施氮條件下北京楊的葉干重（LW）和總生物量(DMA)均高于青楊，而莖干重(SW)則在QB/N下北京楊高于青楊，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)(BB/N、QQ/N)下則沒有差異。對(duì)于DMA而言，施氮使得QB/N和QQ/N條件下的青楊分別增加了22.22％和30.63％，而北京楊則分別增加了123.26％和92.66％。對(duì)于地下生物量(RW)而言，不論哪種競(jìng)爭(zhēng)條件，除QB外，北京楊的RW都略高于青楊，但差異不顯著。
　　(3)施氮使兩樹種的氣體交換速率均

5、得到不同程度的增加。不論哪種競(jìng)爭(zhēng)條件下，青楊的凈光合速率(Pn)均高于北京楊;氣孔導(dǎo)度(Gs)和蒸騰速率(Tr)在QB/N條件下北京楊明顯高于青楊，其他相同處理?xiàng)l件下則相反;對(duì)于胞間二氧化碳濃度(Ci)，QB/N條件下的北京楊高于青楊，其他各處理則沒有顯著差異。
　　(4)施氮增加了青楊和北京楊在不同競(jìng)爭(zhēng)條件下的光合色素含量。除QB中的葉綠素b(Chl b)與葉綠素總量(TChl)外，青楊的其余光合色素含量及葉綠素總量均不同程度高

6、于北京楊。由于施氮對(duì)兩樹種在不同的競(jìng)爭(zhēng)中色素含量的影響程度相似，因此施氮對(duì)兩樹種的葉綠索a比葉綠素b（Chl a/b）、類胡蘿卜素(Caro)與總?cè)~綠素(Chl a+b)的比值沒有顯著的影響。
　　(5)施氮促進(jìn)了青楊和北京楊葉片氮代謝相關(guān)酶的活性。不論在哪種競(jìng)爭(zhēng)條件下青楊的谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脫氫酶(NAD-GDH)、丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AlaAT)、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AspAT)活性均高于北京楊，除種間競(jìng)爭(zhēng)條件（QB/N、Q

7、B）和種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)(QQ、QB)下的GS活性以及QB中NAD-GDH活性沒有差異外，其余各氮代謝酶在兩樹種間均有極顯著的差異;并且種間競(jìng)爭(zhēng)下兩樹種這些相關(guān)酶的活性均高于種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)條件下的相應(yīng)樹種。
　　(6)施氮使得青楊和北京楊葉片中全氮(N)、全磷(P）的含量均得到了不同程度的增加，對(duì)全碳(C)的含量則影響不顯著。氮素處理使得北京楊葉片N含量增加幅度均大于青楊，北京楊葉片中全N的含量在QB/N和BB/N條件下分別增加了40.30％、3

8、6.67％，而青楊分別增加了16.67％和36.72％;北京楊葉片全P含量的增加幅度則小于青楊，它在QB/N和BB/N條件下分別增加了6.41％和15.18％;青楊卻分別增加了7.04％和16.43％。在施氮條件下，種間競(jìng)爭(zhēng)的北京楊葉片全N含量略高于青楊，而不施氮條件下相同處理中的青楊葉片全N均高于北京楊，但兩種條件下相同處理間都沒有顯著差異;在種間競(jìng)爭(zhēng)下北京楊葉片P含量高于青楊，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)下則剛好相反。施氮處理?xiàng)l件下兩樹種葉片中的C/N

9、均低于對(duì)照，與種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)相比，種間競(jìng)爭(zhēng)條件下的北京楊C/N下降的更顯著;C/P的變化與C/N變化相似。同樣，施氮對(duì)兩樹種葉片中的N/P也沒有顯著影響。
　　綜上所述，施氮可以顯著影響兩樹種的光合速率，氮代謝相關(guān)酶活性以及養(yǎng)分、生物量的積累。從氣體交換速率、光合色素以及氮代謝相關(guān)酶活性等的變化來看，在低氮條件下（對(duì)照），青楊具有較強(qiáng)的光合速率、色素含量及氮素同化能力，能夠適應(yīng)養(yǎng)分缺乏的環(huán)境，在與北京楊的種間競(jìng)爭(zhēng)中獲得優(yōu)勢(shì)。然而，在氮素