本文研究了氮素添加(50 gN∙m−2∙a−1)对荒漠区濒危植物蒙古扁桃及其近缘种长柄扁桃和榆叶梅光合色素含量的影响。实验结果表明,氮素添加第3天开始蒙古扁桃叶绿素b含量显著增加(p < 0.01),处理第6天,叶绿素a含量也显著增加(p < 0.01),而且这种显著性差异一直维持在整个测定时间。添加氮素并没有引起长柄扁桃和榆叶梅叶绿素a含量显著增加(p > 0.05),而其叶绿素b含量在长柄扁桃第一次喷施处理的第12天和第二次喷施处理的第10天才出现显著性差异(p < 0.01);在榆叶梅叶绿素b含量在第二次处理的第10天才出现显著差异(p < 0.01)。氮素添加均引起3种植物类胡萝卜素含量的增加,这说明,氮素添加不仅影响植物氮代谢,而且也影响着其他物质代谢。 The effect of nitrogen addition on photosynthetic pigments content of desert area endangered plant Prunus mongolica and its related species of P. pedunculata and P. triloba was studied. The experiment results showed that the content of chlorophyll b in P. mongolica increased significantly (p < 0.01) on the third day after nitrogen addition, on the 6th day of treatment, the content of chlorophyll a also increased significantly (p < 0.01), and the significant difference had been maintained throughout the measurement time. Nitrogen addition did not cause a significant increase in chlorophyll a content in P. pedunculata and P. triloba (p > 0.05), however, the content of chlorophyll b showed significant difference on the twelfth day after the first spraying treatment and the tenth day after the second spraying treatment (p < 0.01). There was a significant difference in the chlorophyll b content of P. triloba on the 10th day of the second treatment (p < 0.01). Nitrogen application caused the increase of carotenoid content of the three plants, which means that nitrogen application not only affects plant nitrogen metabolism, but also affects other material metabolism.
李松,散丹其其格,红艳,斯琴巴特尔*
内蒙古师范大学,生命科学与技术学院,内蒙古 呼和浩特
收稿日期:2018年4月3日;录用日期:2018年4月18日;发布日期:2018年4月25日
本文研究了氮素添加(50 gN∙m−2∙a−1)对荒漠区濒危植物蒙古扁桃及其近缘种长柄扁桃和榆叶梅光合色素含量的影响。实验结果表明,氮素添加第3天开始蒙古扁桃叶绿素b含量显著增加(p < 0.01),处理第6天,叶绿素a含量也显著增加(p < 0.01),而且这种显著性差异一直维持在整个测定时间。添加氮素并没有引起长柄扁桃和榆叶梅叶绿素a含量显著增加(p > 0.05),而其叶绿素b含量在长柄扁桃第一次喷施处理的第12天和第二次喷施处理的第10天才出现显著性差异(p < 0.01);在榆叶梅叶绿素b含量在第二次处理的第10天才出现显著差异(p < 0.01)。氮素添加均引起3种植物类胡萝卜素含量的增加,这说明,氮素添加不仅影响植物氮代谢,而且也影响着其他物质代谢。
关键词 :氮素添加,不同生态位,光合色素
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氮是生物地球化学循环和能量流动的基础 [
本实验于2016年6月末至9月末在内蒙古蒙草抗旱股份有限公司研发中心旱生植物培育基地进行。该基地位于呼和浩特市和林格尔县盛乐工业园区,地处阴山山脉南侧,土默川平原的南缘,地理坐标为N40˚29'90,E111˚49'45,海拔高度为1100 m,温带半干旱大陆性季风气候,无霜113 d~134 d,年平均气温在6.2℃,极端最低气温为−31.7℃,极端最高气温为37.9℃,年平均降水量为392.8 mm,年平均蒸发量为1961.9 mm,土壤类型属栗褐土,其有机质、全氮含量分别为0.60%~0.88%和0.050%~0.075% [
在基地选取荒漠区濒危植物蒙古扁桃(Prunus mongolica)作为实验对象进行研究。选取长柄扁桃(P. pedunculata)、榆叶梅(P. triloba)作为实验参照植物(表1)。实验植物于2012年移栽至该基地,同种植物以12 m × 3 m圃地集中栽培,苗高1 m左右,苗木以常规育苗管理。在苗圃内以3 m × 3 m设样方,每个样方之间间隔1 m的缓冲带,每种处理重复3次。参照杨涵越等的处理 [
氮素喷施处理第3天开始,每隔3 d测定1次光合色素含量。选取位于株顶第2枝向阳面完整叶片,用80%丙酮提取,用Arnon比色法测定光合色素含量。每个样方重复测定3次。
氮素添加处理对不同植物的影响不同。蒙古扁桃叶片光合色素含量对氮素添加响应很敏感(表2),处理后第3天其叶绿素b和类胡萝卜素含量显著增加,与对照组产生显著差异(p < 0.01)。处理第6天,叶绿素a含量也显著增加(p < 0.01),而且这种显著性差异一直维持在整个测定时间。
长柄扁桃和榆叶梅都是蒙古扁桃的近缘种,长柄扁桃在我国主要分布于黑龙江、辽宁、吉林、内蒙古、陕西,在俄罗斯的西伯利亚和蒙古国也有零星分布 [
陆地生态系统大多都处于氮素缺乏的状态,氮素的净输入增加必将改变种间和种内竞争关系,进一
植物名称 | 植物分类 | 生活型 | 自然分布 | 受保护情况 |
---|---|---|---|---|
蒙古扁桃(Prunus mongolica) | 蔷薇科李属 | 多年生落叶灌木 | 亚洲中部荒漠区特有种 | 国家三级保护濒危植物 |
长柄扁桃(P. pedunculata) | 蔷薇科李属 | 多年生落叶灌木 | 温带干草原地带固定、半固定沙地旱生树种 | 内蒙古二级保护濒危植物 |
榆叶梅( P. triloba) | 蔷薇科李属 | 多年生落叶灌木 | 我国特产花木,在我国北方地区广泛栽培 | 常见种 |
表1. 实验用植物材料概况
月日 | 组别 | Chla | Chlb | Car | Chla+b | Chla/b | Chla+b/Car |
---|---|---|---|---|---|---|---|
7.21 | CK | 8.66 ± 1.19 | 3.53 ± 0.33** | 3.01 ± 0.35** | 12.19 ± 1.50** | 2.45 ± 0.14** | 4.05 ± 0.11* |
T | 9.67 ± 0.94 | 5.93 ± 1.26** | 3.53 ± 0.41** | 15.60 ± 0.86** | 1.71 ± 0.44** | 4.46 ± 0.46* | |
7.24 | CK | 6.79 ± 0.41** | 3.12 ± 0.30* | 2.62 ± 0.18** | 9.91 ± 0.68** | 2.18 ± 0.13** | 3.80 ± 0.42 |
T | 10.18 ± 0.52** | 3.64 ± 0.47* | 3.61 ± 0.23** | 13.82 ± 0.37** | 2.85 ± 0.46** | 3.85 ± 0.31 | |
7.27 | CK | 8.12 ± 0.51** | 3.26 ± 0.13** | 2.82 ± 0.07** | 11.38 ± 0.46** | 2.49 ± 0.21 | 4.04 ± 0.20 |
T | 10.64 ± 0.40** | 4.25 ± 0.43** | 3.54 ± 0.22** | 14.89 ± 0.20** | 2.53 ± 0.33 | 4.22 ± 0.28 | |
7.30 | CK | 8.33 ± 0.45** | 2.40 ± 0.38** | 3.36 ± 0.14 | 10.73 ± 0.65** | 3.55 ± 0.62 | 3.20 ± 0.18* |
T | 9.57 ± 0.34** | 3.45 ± 0.75** | 3.49 ± 0.56 | 13.02 ± 0.82** | 2.92 ± 0.76 | 3.83 ± 0.73* | |
8.2 | CK | 8.19 ± 0.14** | 3.77 ± 0.61 | 2.87 ± 0.21 | 11.96 ± 0.66* | 2.23 ± 0.39 | 4.20 ± 0.53 |
T | 9.20 ± 0.60** | 3.94 ± 0.46 | 3.04 ± 0.21 | 13.14 ± 1.04* | 2.35 ± 0.15 | 4.35 ± 0.55 | |
8.8 | CK | 8.15 ± 0.42** | 4.10 ± 0.74* | 2.68 ± 0.16** | 12.25 ± 1.10** | 2.04 ± 0.33 | 4.61 ± 0.65 |
T | 9.15 ± 0.43** | 4.85 ± 0.32* | 3.12 ± 0.21** | 14.00 ± 0.66** | 1.89 ± 0.11 | 4.52 ± 0.45 | |
8.12 | CK | 8.13 ± 0.51** | 3.22 ± 0.55** | 3.01 ± 0.29 | 11.35 ± 0.72** | 2.60 ± 0.53** | 3.80 ± 0.49** |
T | 9.01 ± 0.55** | 4.42 ± 0.32** | 3.00 ± 0.21 | 13.43 ± 0.83** | 2.04 ± 0.09** | 4.49 ± 0.42** | |
8.15 | CK | 7.80 ± 0.27** | 3.95 ± 0.45 | 2.63 ± 0.22** | 11.75 ± 0.70 | 1.99 ± 0.16** | 4.49 ± 0.47* |
T | 8.47 ± 0.48** | 3.62 ± 0.39 | 3.11 ± 0.29** | 12.09 ± 0.66 | 2.37 ± 0.28** | 3.93 ± 0.47* | |
8.18 | CK | 7.05 ± 0.49** | 3.10 ± 0.63* | 2.93 ± 0.21* | 10.15 ± 1.11** | 2.34 ± 0.37 | 3.49 ± 0.57 |
T | 8.52 ± 0.71** | 3.70 ± 0.26* | 3.19 ± 0.18* | 12.22 ± 0.90** | 2.30 ± 0.15 | 3.83 ± 0.16 | |
8.21 | CK | 7.32 ± 0.61** | 3.14 ± 0.57 | 2.91 ± 0.22* | 10.46 ± 1.14 | 2.37 ± 0.30 | 3.63 ± 0.58 |
T | 8.01 ± 0.30** | 3.36 ± 0.63 | 3.17 ± 0.18* | 11.37 ± 0.91 | 2.44 ± 0.41 | 3.61 ± 0.47 |
表2. 氮素添加对蒙古扁桃光合色素含量的影响/ mg∙g−1 DW
注释:*表示在P < 0.05水平,**表示在P < 0.01水平上差异显著。
月日 | 组别 | Chla | Chlb | Car | Chla + b | Chla/b | Chla + b/Car |
---|---|---|---|---|---|---|---|
7.21 | CK | 7.30 ± 0.67 | 4.08 ± 0.98 | 3.03 ± 0.48 | 11.38 ± 1.60 | 1.86 ± 0.35 | 3.88 ± 1.01 |
T | 7.52 ± 0.55 | 3.90 ± 0.57 | 3.07 ± 0.33 | 11.42 ± 1.11 | 1.95 ± 0.16 | 3.79 ± 0.72 | |
7.24 | CK | 7.67 ± 0.18 | 4.93 ± 0.30 | 2.62 ± 0.39 | 12.60 ± 0.29 | 1.56 ± 0.11 | 4.92 ± 0.77 |
T | 7.76 ± 0.43 | 4.73 ± 0.34 | 2.86 ± 0.19 | 12.48 ± 0.73 | 1.64 ± 0.07 | 4.39 ± 0.44 | |
7.27 | CK | 7.70 ± 0.56 | 4.78 ± 0.59 | 2.83 ± 0.43 | 12.49 ± 0.51 | 1.64 ± 0.31 | 4.53 ± .0.84** |
T | 7.97 ± 0.58 | 4.31 ± 0.58 | 3.18 ± 0.36 | 12.28 ± 0.57 | 1.89 ± 0.34 | 3.88 ± 0.35** | |
7.30 | CK | 8.05 ± 1.25 | 4.23 ± 0.34 | 3.14 ± 0.36 | 12.28 ± 1.49 | 1.90 ± 0.22 | 3.97 ± 0.68 |
T | 8.16 ± 0.77 | 4.11 ± 0.22 | 3.31 ± 0.40 | 12.26 ± 0.81 | 1.99 ± 0.20 | 3.74 ± 0.43 | |
8.2 | CK | 8.03 ± 1.35 | 4.41 ± 0.52** | 2.87 ± 0.28** | 12.44 ± 1.52 | 1.84 ± 0.33* | 4.42 ± 0.99* |
T | 8.16 ± 0.97 | 4.70 ± 0.20** | 3.39 ± 0.22** | 12.86 ± 0.87 | 1.74 ± 0.35* | 3.50 ± 0.14* | |
8.8 | CK | 8.27 ± 0.80 | 4.14 ± 0.24 | 3.15 ± 0.26 | 12.41 ± 0.99 | 2.00 ± 0.13 | 3.98 ± 0.61 |
T | 8.35 ± 0.60 | 4.39 ± 0.45 | 3.25 ± 0.19 | 12.74 ± 0.76 | 1.92 ± 0.25 | 3.94 ± 0.46 | |
8.12 | CK | 8.48 ± 0.49 | 3.89 ± 1.16 | 3.42 ± 0.54 | 12.37 ± 1.64 | 2.31 ± 0.49 | 3.76 ± 1.05 |
T | 8.72 ± 0.39 | 4.45 ± 0.35 | 3.30 ± 0.52 | 13.17 ± 0.70 | 1.97 ± 0.10 | 4.10 ± 0.75 | |
8.15 | CK | 8.51 ± 0.77 | 4.53 ± 0.38** | 3.11 ± 0.20 | 13.05 ± 0.89 | 1.89 ± 0.21 | 4.22 ± 0.51 |
T | 8.69 ± 0.92 | 5.18 ± 0.53** | 2.97 ± 0.27 | 13.87 ± 0.95 | 1.70 ± 0.26 | 4.69 ± 0.46 | |
8.18 | CK | 8.24 ± 1.19 | 4.38 ± 0.57 | 3.12 ± 0.41* | 12.62 ± 1.72 | 1.88 ± 0.12** | 4.17 ± 1.06 |
T | 8.63 ± 0.73 | 4.21 ± 0.36 | 3.48 ± 0.09* | 12.84 ± 1.04 | 2.05 ± 0.11** | 3.69 ± 0.37 | |
8.21 | CK | 8.62 ± 1.52 | 4.08 ± 0.50* | 3.21 ± 0.33 | 12.71 ± 2.00 | 2.10 ± 0.14** | 4.05 ± 0.96 |
T | 8.54 ± 1.10 | 4.62 ± 0.40* | 3.19 ± 0.14 | 13.17 ± 1.48 | 1.84 ± 0.10** | 4.13 ± 0.48 |
表3. 氮素添加处理对长柄扁桃光合色素含量的影响/ mg∙g−1 DW
注释:*表示在P < 0.05水平,**表示在P < 0.01水平上差异显著。
月日 | 组别 | Chla | Chlb | Car | Chla + b | Chla/b | Chla + b/Car |
---|---|---|---|---|---|---|---|
7.21 | CK | 8.40 ± 0.69 | 4.15 ± 0.39 | 2.95 ± 0.06 | 12.55 ± 1.05 | 2.02 ± 0.09 | 4.25 ± 0.33 |
T | 8.91 ± 0.66 | 4.58 ± 0.51 | 3.11 ± 0.31 | 13.49 ± 1.10 | 1.96 ± 0.14 | 4.39 ± 0.74 | |
7.24 | CK | 8.07 ± 0.80 | 4.25 ± 0.43 | 3.16 ± 0.28 | 12.32 ± 1.14 | 1.91 ± 0.15 | 3.89 ± 0.158 |
T | 8.29 ± 0.78 | 4.56 ± 1.14 | 3.08 ± 0.24 | 12.85 ± 1.89 | 1.89 ± 0.32 | 4.23 ± 0.92 | |
7.27 | CK | 8.95 ± 1.00 | 4.93 ± 0.63 | 2.81 ± 0.49 | 13.88 ± 1.62 | 1.82 ± 0.06 | 5.18 ± 1.51 |
T | 8.53 ± 0.73 | 4.80 ± 0.29 | 3.11 ± 0.13 | 13.33 ± 0.97 | 1.77 ± 0.10 | 4.31 ± 0.45 | |
7.30 | CK | 9.04 ± 0.57 | 3.67 ± 0.31 | 3.19 ± 0.18 | 12.71 ± 0.84 | 2.47 ± 0.12 | 3.99 ± 0.13 |
T | 9.17 ± 0.47 | 4.20 ± 0.77 | 3.24 ± 0.57 | 13.37 ± 1.20 | 2.24 ± 0.34 | 4.32 ± 1.25 | |
8.2 | CK | 8.69 ± 0.39 | 4.05 ± 0.60 | 3.22 ± 0.32 | 12.74 ± 0.55 | 2.20 ± 0.39 | 3.99 ± 0.50 |
T | 8.67 ± 0.42 | 3.92 ± 0.21 | 3.42 ± 0.12 | 12.59 ± 0.60 | 2.21 ± 0.07 | 3.69 ± 0.29 | |
8.8 | CK | 8.59 ± 0.73 | 4.26 ± 0.74 | 2.96 ± 0.33* | 12.85 ± 1.45 | 2.05 ± 0.19 | 4.43 ± 0.93 |
T | 8.66 ± 0.64 | 4.35 ± 0.39 | 3.39 ± 0.32* | 13.01 ± 0.89 | 2.00 ± 0.17 | 3.88 ± 0.48 | |
8.12 | CK | 8.75 ± 0.64 | 3.95 ± 0.34 | 3.16 ± 0.31 | 12.70 ± 0.55 | 2.23 ± 0.32 | 4.04 ± 0.33 |
T | 8.60 ± 0.59 | 4.29 ± 0.39 | 3.10 ± 0.17 | 12.89 ± 0.77 | 2.02 ± 0.21 | 4.17 ± 0.31 | |
8.15 | CK | 8.91 ± 0.47 | 3.74 ± 0.29** | 3.30 ± 0.40 | 12.65 ± 0.73 | 2.39 ± 0.11** | 3.91 ± 073 |
T | 8.93 ± 0.76 | 4.33 ± 0.25** | 3.09 ± 0.24 | 13.26 ± 0.87 | 2.06 ± 0.18** | 4.34 ± 0.63 | |
8.18 | CK | 9.03 ± 0.48 | 3.95 ± 0.63 | 3.20 ± 0.34** | 12.98 ± 1.07 | 2.33 ± 0.28* | 4.13 ± 0.79* |
T | 9.26 ± 0.39 | 3.48 ± 0.46 | 3.62 ± 0.18** | 12.74 ± 0.77 | 2.69 ± 0.29* | 3.52 ± 0.17* | |
8.21 | CK | 9.16 ± 0.37 | 3.47 ± 0.42 | 3.50 ± 0.13 | 12.63 ± 0.28 | 2.69 ± 0.43 | 3.62 ± 0.19 |
T | 9.24 ± 0.18 | 3.67 ± 0.55 | 3.56 ± 0.22 | 12.91 ± 0.65 | 2.57 ± 0.38 | 3.63 ± 0.33 |
表4. 氮素添加对榆叶梅光合色素含量的影响/ mg∙g−1 DW
注释:*表示在P < 0.05水平,**表示在P < 0.01水平上差异显著。
步影响到生态系统的结构和功能 [
濒危植物是环境敏感植物 [
内蒙古自治区自然科学基金资助项目(2015MS0369)。
李 松,散丹其其格,红 艳,斯琴巴特尔. 氮素添加对不同生态位植物光合色素含量的影响 Effect of Nitrogen Addition on Photosynthetic Pigments Content of Different Niche Plants[J]. 农业科学, 2018, 08(04): 283-288. https://doi.org/10.12677/HJAS.2018.84045