史嬋，楊秀清，閆海冰

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，山西 太谷 030801)

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氮素及其不同形態(tài)配比對華北落葉松種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

史嬋，楊秀清，閆海冰*

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，山西 太谷 030801)

摘要：[目的]研究氮素及其不同形態(tài)配比對華北落葉松種子萌發(fā)率和幼苗生長的影響，為華北落葉松種子萌發(fā)和幼苗生長的合理調(diào)控和施肥提供基礎(chǔ)依據(jù)。[方法]以落葉松種子為試驗材料，通過常規(guī)種子質(zhì)量檢驗規(guī)程和種子發(fā)芽試驗研究了硝態(tài)氮及銨態(tài)氮不同配比對華北落葉松種子萌發(fā)的的影響；并且用沙培的方法研究不同氮素形態(tài)對華北落葉松幼苗生長、生物量及其分配的影響。[結(jié)果]在最有利于華北落葉松種子萌發(fā)供氮量20 mmol·L-1時，不同氮素形態(tài)對華北落葉松種子的萌發(fā)有不同影響，在硝態(tài)氮∶銨態(tài)氮為3∶1時種子的萌發(fā)率和萌發(fā)速率最高；此供氮水平上幼苗株高、基莖生長量也達最大；單株總生物量在-N為1∶1處理時達到最高。不同氮素形態(tài)配比對生物量分配有一定影響，但差異不顯著。隨著生長季推移，根中生物量累積明顯增加，不同氮素形態(tài)配比對生物量分配有一定影響，但差異不顯著。[結(jié)論]在總供氮量為20 mmol·L-1、硝銨比為3∶1時落葉松種子萌發(fā)和幼苗生長較好。

關(guān)鍵詞：華北落葉松；萌發(fā)率；生物量；氮形態(tài)

華北落葉松(Larixprincipis-rupprechtiiMayr.)屬于松科落葉松亞科落葉松屬植物,原產(chǎn)于河北、山西兩省，是中國的特有植物自然分布在北緯36°05′(山西霍山)至42°37′(河北壩上)，東經(jīng)111°05′至118°33′之間，垂直分布一般在海拔1 200～2 700m的范圍內(nèi)[1]，是華北地區(qū)高山林帶的主要樹種。落葉松在自然狀態(tài)下種子萌發(fā)率和幼苗成苗率較低，所以提高種子萌發(fā)率和幼苗成苗率具有現(xiàn)實意義。

1材料和方法

1.1試驗材料

華北落葉松種子取自山西省林業(yè)種苗管理總站，華北落葉松3年生幼苗取自山西省關(guān)帝山森林經(jīng)營局三道川林場。

1.2種子萌發(fā)試驗

參照“林木種子質(zhì)量檢驗規(guī)程”。 從供試種子中選出大小適中的飽滿種子，充分混拌，用四分法連續(xù)分取種子，選種2 500粒。種子用0.5%的高錳酸鉀溶液浸泡消毒4h，再用蒸餾水沖洗3次。每個處理為25粒種子，4次重復(fù)，將種子以5×5的方陣形式擺放在墊兩層濾紙的9cm培養(yǎng)皿中，進行供氮處理。供氮量及氮形態(tài)配比處理如下：

表1　營養(yǎng)液氮素及其形態(tài)配比組成/mmol·L-1

1.3幼苗生長試驗

2014年3月底，在供試苗木中選擇長勢相對均勻一致的三年生華北落葉松幼苗統(tǒng)一栽培于相同的裝有河沙(用稀鹽酸浸泡，水沖洗)的營養(yǎng)盆中，每盆植2株。經(jīng)緩苗返青新葉長出時，選擇健康植株進行供氮處理。緩苗和試驗期間每日澆水以保持最大基質(zhì)含水量。

供氮試驗地點設(shè)在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院苗圃(112°58′E，37°43′N)。設(shè)5個氮素濃度處理，每個總氮濃度下分別設(shè)5個氮素形態(tài)不同配比處理，各處理水平及營養(yǎng)液配置同種子萌發(fā)試驗。各處理重復(fù)8次，處理400株華北落葉松幼苗。每3天澆灌一次處理營養(yǎng)液，處理持續(xù)6個月。以自然光為基礎(chǔ)，通過設(shè)置遮陽網(wǎng)統(tǒng)一供試苗木的光照環(huán)境。

1.4各項指標(biāo)的測定

1.4.1種子萌發(fā)測定

1.4.2幼苗生長測定

2014年6月底，利用游標(biāo)卡尺對每個處理的16株華北落葉松幼苗分別進行株高、基徑2項形態(tài)指標(biāo)的測定。

1.4.3生物量測定

6月底、9月底分2次收獲植株并進行生物量測定。測定各器官生物量時，從各處理隨機取2盆，共4株幼苗，分株摘下葉片，并從根莖處分開莖和根，70 ℃下至少烘干12h后利用電子天平稱量其干重。

1.5數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計方法

文中所有數(shù)據(jù)運用Excel和SPSS19.0軟件進行統(tǒng)計和分析。圖表中的數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，利用單因素方差分析和最小顯著差異法比較不同處理之間的差異。

2結(jié)果與討論

2.1供氮量及氮素形態(tài)配比對種子萌發(fā)的影響

表2結(jié)果顯示，不同氮素形態(tài)配比處理下， 20mmol·L-1的總供氮量的種子萌發(fā)率和萌發(fā)速率均高于其它供氮量的平行處理。各供氮量水平上，有效氮形態(tài)不同配比處理間種子萌發(fā)率和萌發(fā)速率也有差異，二者均以3∶1的硝銨比處理時最高，其次為1∶1及1∶3的硝銨比處理，除25mmol·L-1供氮量1∶0處理下的種子萌發(fā)率較高外，其余各供氮量水平上1∶0和0∶1處理下的種子萌發(fā)率和萌發(fā)速率均較低。

表2不同氮素濃度及氮形態(tài)配比處理對華北落葉松種子萌發(fā)的影響

Table2EffectofdifferentnitrogenconcentrationandnitrogenformscomponentontheseedgerminationofLarix principis-rupprechtii

硝態(tài)氮與銨態(tài)氮的比例RatioofNO-3toNH+4總氮濃度/mmol·L-1 Nitrogenconcentration510152025萌發(fā)率/%Germination萌發(fā)速率Germinationrate萌發(fā)率/%Germination萌發(fā)速率Germinationrate萌發(fā)率/%Germination萌發(fā)速率Germinationrate萌發(fā)率/%Germination萌發(fā)速率Germinationrate萌發(fā)率/%Germination萌發(fā)速率Germinationrate0∶134.667bc15.633c35.000bc14.367d39.000b14.633c35.333c19.167bc24.333b13.400bc1∶336.333b16.533c37.000bc15.833c41.667b16.433bc49.333b24.167ab24.667b14.700b1∶140.333a19.033b40.000b19.433b41.667b17.400b58.000ab23.300b31.667ab14.800b3∶143.333a22.067a46.667a20.900a47.667a21.500a65.333a28.933a39.667a18.100a1∶032.333c13.567d31.333c12.733e32.333c13.900c31.333c16.467c33.333ab11.233c

注：在同一列中，不同字母表示差異顯著(P<0.05)，相同字母表示差異不顯著。

Note：Differentlettersshowsignificantdifferenceat0.05levelinthesamerow.

2.2供氮量及氮素形態(tài)配比對幼苗生長的影響

圖1結(jié)果顯示，華北落葉松幼苗株高和基徑在20mmol·L-1的總供氮量水平上表現(xiàn)出明顯生長優(yōu)勢，各形態(tài)配比處理下二者生長量均趨于最大(除硝銨比為1∶0處理外)。各供氮量水平上，有效氮形態(tài)不同配比處理間幼苗株高和基徑生長有明顯差異。其中，株高生長量以3∶1的硝銨比處理時最高，其次為1∶1及1∶3的硝銨比處理，1∶0和0∶1處理下幼苗生長量顯著低于硝銨態(tài)氮的混合配比處理；基徑生長在5mmol·L-1和25mmol·L-1總供氮量水平上以1∶1的硝銨比處理時最高，在10mmol·L-1、15mmol·L-1及20mmol·L-1總供氮量水平上均以3∶1的硝銨比處理時最高，硝銨態(tài)氮混合配比處理下的幼苗基徑生長量在各供氮量水平上均顯著地高于全銨或全硝態(tài)氮處理。

2.3供氮量及氮素形態(tài)配比對落葉松單株總生物量及其分配的影響

2.3.1單株總生物量

圖1　不同總氮濃度下氮形態(tài)配比對幼苗株高、基徑生長的影響Fig.1　Effect of ratio of nitrogen forms on height and basal diameter growth of seedlings

2.3.2幼苗各器官生物量

在6月底，華北落葉松幼苗葉片、根和莖分別占總生物量的45%～60%、27%～40%和11%～16% (圖3a)。9月底，葉片生物量占總生物量的22%～38%，有所下降，根為54%～62%，有所增加，而且莖為13%～20%，增加明顯(圖3b)。隨著幼苗生長，地上生物量所占比例下降，地上生物量所占比例增加。這說明不同氮素形態(tài)配比處理影響華北落葉松幼苗生物量分配。

圖2　氮形態(tài)配比對華北落葉松幼苗單株總生物量的影響Fig.2　Effects of ratio of nitrogen forms on total biomass of Larix principis-rupprechtii seedlings

圖3　氮形態(tài)配比對華北落葉松幼苗生物量分配格局的影響Fig.3　Effects of ratio of nitrogen forms on biomass partitioning pattern of Larix principis-rupprechtii seedlings

3結(jié)論與討論

不同的氮素供給對華北落葉松種子的萌發(fā)和幼苗的生長影響不同，當(dāng)種子萌發(fā)和幼苗生長的供氮量為20mmol·L-1時，單一的銨態(tài)氮源和單一的硝態(tài)氮源供給時華北落葉松種子萌發(fā)、幼苗生長均低于硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的配合施用。從種子萌發(fā)的情況來看，在3∶1硝銨比處理水平下，種子的萌發(fā)率和萌發(fā)速率均高于其他處理。從幼苗生長形態(tài)上來看，單一銨態(tài)氮源條件下，幼苗株高、基莖相對較小，生長較為緩慢，而且生物量均顯著低于其他處理，這表明華北落葉松幼苗在全銨態(tài)氮處理下生長速度減緩。這一結(jié)果與挪威云杉(Picea abics)和歐洲赤松(Pinus sylvestris)的研究結(jié)果相似[11]。在單一硝態(tài)氮條件下，華北落葉松種子萌發(fā)和幼苗生長指標(biāo)也均低于其他硝態(tài)氮和銨態(tài)氮混合配比處理。試驗中硝銨配比為3∶1或1∶1時，華北落葉松幼苗株型相對較大，而且生物量也顯著高于其他處理，這與許多研究成果[12～18]相似。

綜合以上分析，在總供氮量為20mmol·L-1時，硝銨比為3∶1時對落葉松種子萌發(fā)和幼苗生長較好。因此在華北落葉松種子萌發(fā)及幼苗生長過程中，建議施用硝銨比為3∶1的營養(yǎng)液浸種或噴根，可有效提高種子的萌發(fā)率并增加幼苗的生物量。

參考文獻

[1]王國祥,劉學(xué)勤,喬俊,等.山西森林[M].北京：中國林業(yè)出版社,1992:104-121.

[2]AertsR,ChapinⅢFS.Themineralnutritionofwildplantrevisited:Are-evaluationofprocessesandpatterns[J].AdvEcolRes,1999，30(8):1-67.

[3]KronzuckerHJ,SiddiqiMY,GlassADM.Coniferrootdiscriminationagainstsoilnitrateandtheecologyofforestsuccession[J].Nature,1997,385(6611):59-61.

[4]崔曉陽.落葉松、水曲柳的氮營養(yǎng)行為及其種間分異[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2001,12(6):815-818.

[5]TurnbullMH,SchmidtS,ErskinePD,etal.Rootadaptationandnitrogensourceacquisitioninnaturalecosystems[J].TreePhysiology,1996,16(11-12):941-948.

[7]劉趙帆.氮素形態(tài)及配比對花椰菜產(chǎn)量、品質(zhì)和養(yǎng)分吸收的影響[D].蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),2013.

[8]劉梅,鄭青松,劉兆普,等.鹽脅迫下氮素形態(tài)對油菜和水稻幼苗離子運輸和分布的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報,2015,21(1):181-189.

[9]周秀杰,王海紅,束良佐,等.供氮形態(tài)與部位對局部根區(qū)水分脅迫下玉米水分吸收與利用的影響[J].西北植物學(xué)報,2010, 30(7):1426-1434.

[10]楊秀清,韓有志,李樂,等. 華北山地典型天然次生林土壤氮素空間異質(zhì)性對落葉松幼苗更新的影響[J].生態(tài)學(xué)報,2009,29(9):4656-4664.

[11]GruffmanL,IshidaT,NordinA,etal.CultivationofNorwayspruceandScotspineonorganicnitrogenimprovesseedlingmorphologyandfieldperformance[J].ForestEcologyandManagement, 2012,276(15):118-124.

[12]許楠,鐘海秀,沙威,等.不同氮素形態(tài)配比對飼料桑幼苗葉片葉綠素?zé)晒馓匦院湍芰糠峙涞挠绊慬J].中國農(nóng)學(xué)通報,2015,31(26):18-25.

[13]劉春娜,崔曉陽,郭亞芬,等.銨態(tài)氮與硝態(tài)氮配比對落葉松幼苗生長的影響[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2011,39(1):28-30.

[14]呂婷婷,施晟璐,唐曉清,等.氮素營養(yǎng)對不同產(chǎn)地菘藍的干物質(zhì)積累、根外形品質(zhì)及光合作用的影響[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2015,38(3):395-401.

[15]李國棟,胡驍偉,牟夢曉,等.不同氮素形態(tài)及配比對毛竹實生苗生長及養(yǎng)分吸收的影響[J].福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報,2014,43(2):151-155.

[16]楊兵麗,張國斌,周箬涵,等.不同形態(tài)氮素配施對娃娃菜光合和葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊慬J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2015,27(5):761-768.

[17]趙麗莉,鄧光存,吳曉玲.不同銨態(tài)氮和硝態(tài)氮配比對黃岑幼苗生長及生理特性的影響[J].北方園藝，2010(5):191-193.

[18]樊衛(wèi)國,葛會敏.不同形態(tài)及配比的氮肥對枳砧臍橙幼樹生長及氮素吸收利用的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,48(13):2666-2675.

(編輯：梁文俊)

TheEffectofNitrogenandDifferentratiosNitrogenFormsonLarix principis-rupprechtiiSeedGerminationandSeedlingGrowth

ShiChan,YangXiuqing，YanHaibing*

(College of Forestry, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China)

Abstract:[Objective] This paper researches the influence of the nitrogen and different nitrogen forms on the Larix principis-rupprechtii seed germination rate and seedling growth in order to provide basis for the reasonable regulation and fertilization of Larix principis-rupprechtii seed germination and seedling growth. [Methods]An experiment was conducted to study the effect -N and -N different supply ratios on the Larix principis-rupprechtii seed germination by conventional seed quality inspection procedures and seed germination experiments, and use the sand culture to research the influence of different ratio nitrogen on the Larix principis-rupprechtii seeding growth, biomass and biomass distribution. [Results]The results show that when the total nitrogen supply is 20 mmol·L-1which is the optimum for the Larix principis-rupprechtii seed germination, different nitrogen forms influence the Larix principis-rupprechtii seed germination, when the nitrate nitrogen: ammonium nitrogen was 3∶1, seed germination rate and germination rate is the highest, the growth of seed plant height and stem growth are also the largest. When the -N is 50%, the total plant biomass have maximum. As the season progresses, the biomass in the stem especially in the root are increased significantly, different ratios nitrogen have different influences on the distribution of biomass, but the difference is not significant.[Conclusion]When the nitrogen supply is 20 mmol·L-1, -N is 3∶1 was better to improve Larix principis-rupprechtii seed germination rate and seedling growth.

Key words:Larix principis-rupprechtii; Germination rate; Biomass; Nitrogen forms

收稿日期：2016-01-06 修回日期：2016-03-01

作者簡介：史嬋(1993-)，女(漢)，河北石家莊人，碩士研究生，研究方向：森林培育 *通訊作者：閆海冰，副教授，碩士生導(dǎo)師。Tel: 0354-6288263；E-mail: yhb5188@126.com

基金項目：國家自然科學(xué)基金項目(31470631)；山西省自然科學(xué)基金項目(2013011030-3)

中圖分類號：S718.5

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-8151(2016)07-0495-05