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氮素形态对穿心莲氮吸收、分配和内酯成分积累的影响

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广西植物 2024年

作者：简少芬林杨万斯钟楚刘寒广西壮族自治区药用植物园/国家中医药传承创新中心广西壮族自治区药用植物园/广西中药资源智慧创制工程研究中心广西壮族自治区药用植物园/广西药用资源保护与遗传改良重点实验室

为了明确药用植物穿心莲(Andrographis paniculata)对不同氮素形态的利用特征及其与穿心莲内酯成分积累的关系，以硝态氮(NN)、铵态氮(AN)、酰胺态氮(UN)和氨基酸态氮(GN)为单一氮源，采用15N同位素示踪和生理生化分析，研究了氮素形态... 详细信息

为了明确药用植物穿心莲(Andrographis paniculata)对不同氮素形态的利用特征及其与穿心莲内酯成分积累的关系，以硝态氮(NN)、铵态氮(AN)、酰胺态氮(UN)和氨基酸态氮(GN)为单一氮源，采用15N同位素示踪和生理生化分析，研究了氮素形态对穿心莲不同生长时期(快速生长期、拔节期、现蕾期、开花期)氮素吸收、分配和穿心莲内酯成分含量的影响。结果表明：(1)叶片和根中氮含量随生长时期逐渐下降，NN处理氮含量较低。(2)穿心莲氮吸收速率在营养生长期较高，生殖生长期急速下降，穿心莲对AN、UN和GN的吸收速率较高。(3)现蕾期叶片氮分配比例减少，茎氮分配比例增加，与NN处理相比，该时期AN、UN和GN处理降低了叶片氮分配比例，而提高了茎和根氮分配比例。(4)快速生长期NN处理的光合作用最大羧化速率和最大电子传递速率较低，叶片氮在羧化系统和生物能学组分中的分配比例也较低；UN和AN处理分别在现蕾期和开花期降低了叶片氮在羧化系统中的分配。(5)AN、UN和GN提高了穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯含量，降低了现蕾期和开花期14-去氧穿心莲内酯含量，不同氮素形态对新穿心莲内酯的影响较小。(6)穿心莲内酯和新穿心莲内酯含量与叶、茎、根氮含量、氮吸收速率及叶和根中氮分配比例显著负相关，而与茎中氮分配比例显著正相关，14-去氧穿心莲内酯则相反。综上所述，营养生长期是穿心莲氮吸收的主要时期，穿心莲能更好地利用铵态氮、酰胺态氮和氨基酸态氮，并通过优化氮分配促进穿心莲内酯成分积累。

关键词：氮素形态氮素吸收氮分配穿心莲内酯穿心莲

蚂蚁筑巢对森林土壤氮库组分含量和分配的影响

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西部林业科学 2024年第3期53卷 144-153,160页

作者：闪昇阳陆梅李聪赵定蓉孙官发陈志明冯峻西南林业大学生态与环境学院云南昆明650224 西南林业大学水土保持学院云南昆明650224 中国林业科学研究院高原林业研究所云南昆明650233 纳帕海省级自然保护区管护局云南迪庆674400 云南省林木种苗工作站云南昆明650215

为阐明蚂蚁筑巢对纳帕海面山森林土壤氮循环的影响过程及机制,以该区云杉-冷杉森林群落为研究对象,比较蚁巢和非蚁巢2种野外实验处理土壤氮组分(全氮、碱解氮、硝态氮、铵态氮、微生物生物量氮)含量及其分配(碱解氮/全氮、硝态氮/全氮... 详细信息

为阐明蚂蚁筑巢对纳帕海面山森林土壤氮循环的影响过程及机制,以该区云杉-冷杉森林群落为研究对象,比较蚁巢和非蚁巢2种野外实验处理土壤氮组分(全氮、碱解氮、硝态氮、铵态氮、微生物生物量氮)含量及其分配(碱解氮/全氮、硝态氮/全氮、铵态氮/全氮、微生物生物量氮/全氮)的差异特征,分析蚂蚁筑巢活动引起土壤理化环境变化对氮库组分积累与分配的影响。结果显示:(1)蚂蚁筑巢显著影响土壤氮组分含量积累及分配(P氮、硝态氮、铵态氮、碱解氮和微生物生物量氮含量是非蚁巢的2.2、3.5、1.4、4.2、1.8倍;蚁巢土壤的氮组分(碱解氮、硝态氮、铵态氮、微生物生物量氮)占全氮比例是非蚁巢的1.88、1.47、1.38、1.58倍;土壤氮库组分及其分配受不同处理、土层及交互作用的影响显著(P氮和硝态氮分别解释全氮变化的87.29%、80.84%。(3)曼特尔分析表明,氮库组分积累的主要驱动因子是土壤孔隙度、全磷和pH,土壤氮库组成分配的主要驱动因子是有机质、速效钾和速效磷。可得结论:蚂蚁筑巢显著改变土壤孔隙度、酸碱性、碳磷钾养分等环境因子,进而调控纳帕海面山森林土壤氮库组分含量的积累与分配。研究结果有助于理解高原湿地面山土壤氮积累过程的土壤动物学调控机制。

关键词：蚂蚁筑巢氮组分氮积累氮分配面山森林纳帕海

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氮钾配施对冬油菜角果皮光合作用及光合器官氮分配的影响

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植物营养与肥料学报 2022年第5期28卷 869-879页

作者：李静周杨果陆志峰丛日环李小坤任涛鲁剑巍华中农业大学资源与环境学院/农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室湖北武汉430070

【目的】角果皮作为典型的非叶器官,其光合作用不仅是油菜(Brassica napus L.)光合作用的重要补充,更是生育后期产量建成的重要碳源。我们研究了氮、钾营养及氮钾配施对冬油菜角果形态、角果皮光合特性、光合器官氮分配的影响及光合氮... 详细信息

【目的】角果皮作为典型的非叶器官,其光合作用不仅是油菜(Brassica napus L.)光合作用的重要补充,更是生育后期产量建成的重要碳源。我们研究了氮、钾营养及氮钾配施对冬油菜角果形态、角果皮光合特性、光合器官氮分配的影响及光合氮利用效率(PNUE)差异机制。【方法】采用双因素田间试验,设4个施氮量(N_(0)、90、180、270 kg/hm^(2),分别以N_(0)、N_(90)、N_(180)、N_(270)表示),两个钾用量(K_(2)O 0、120 kg/hm^(2),分别以K_(0)、K_(120)表示),试验共计8个处理:N_(0)K_(0)、N_(0)K_(120)、N_(90)K_(0)、N_(90)K_(120)、N_(180)K_(0)、N_(180)K_(120)、N_(270)K_(0)、N_(270)K_(120),每个处理3次重复。在角果期测定角果形态参数、净光合速率(A_(n))、角果皮氮钾养分含量、光合氮利用效率(PNUE)以及最大羧化速率(V_(cmax))等相关光合、生理参数,并计算角果皮氮素在光合器官(羧化系统、电子传递系统和捕光系统)的分配比例。【结果】与N_(0)K_(0)处理相比,氮钾配施处理单株角果数增加了1.7~3.0倍,角果长和角果面积分别提高了12.1%~30.2%和9.9%~43.8%。在不同氮肥施用量下,施钾后角果皮氮含量平均降低了19.5%;在不同施钾量下,氮肥施用后角果皮钾含量平均降低了20.9%。氮钾配施处理角果皮气孔导度(g_(s))、叶肉导度(g_(m))、V_(cmax)及A_(n)较N_(0)K_(0)处理平均提高了11.1%、158.8%、88.2%和115.0%。与N_(0)处理相比,施氮后角果皮光合系统氮库平均增加了51.1%,但羧化系统(N_(cb))和电子传递系统(N_(et))中氮分配比例分别下降了8.4和2.5个百分点,PNUE降低了21.1%;相反,施钾后角果皮光合氮库和分配比例分别较K_(0)处理提高了28.7%和15.6个百分点,其中N_(cb)和N_(et)氮库分别提高了35.9%和31.4%,PNUE增幅高达65.7%。与N_(0)K_(0)处理相比,尽管氮钾配施对角果皮光合系统氮分配比例的提升作用较小,但光合系统氮库容量增加了90.7%,远高于单施氮肥或钾肥对角果皮光合氮库的提升幅度。PNUE与角果皮钾含量和光合系统中各组分氮分配比例呈极显著正相关关系,而与角果皮氮含量及氮钾比呈显著负相关。【结论】氮钾配施一方面提高了角果皮光合面积、协调氮钾营养平衡、降低CO_(2)传输阻力,另一方面增加了角果皮光合氮库、改善了光合系统中氮分配比例,从而提高了角果光合能力、优化了PNUE。因此,在实际生产中氮钾肥要合理配施,最大化个体光合潜能,进而提高群体生产力达到增产增效的目的。

关键词：冬油菜氮钾配施角果皮光合速率氮分配光合氮利用效率

苗圃氮加载及水分胁迫对栓皮栎苗木叶片光合氮分配及生物量积累的影响

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生态学报 2023年第8期43卷 3203-3212页

作者：孟晓倩邵占海许丽李国雷王佳茜北京林业大学落叶栎树研究中心北京100083 北京林业大学森林培育与保护教育部重点实验室北京100083 北京林业大学城乡生态环境北京实验室北京100083 珍贵落叶树种产业国家创新联盟北京100083 北京市西山试验林场北京100041

苗圃科学施氮(N)作为提高苗木N贮存水平与质量的核心手段,能否提高干旱立地苗木造林效果仍存在争议;N贮存水平与干旱如何协同作用影响叶片光合N分配及苗木生物量积累尚不明确。阐明上述问题,能够为干旱立地下的森林植被恢复以及造林苗... 详细信息

苗圃科学施氮(N)作为提高苗木N贮存水平与质量的核心手段,能否提高干旱立地苗木造林效果仍存在争议;N贮存水平与干旱如何协同作用影响叶片光合N分配及苗木生物量积累尚不明确。阐明上述问题,能够为干旱立地下的森林植被恢复以及造林苗木科学精准施N提供科学依据。选择栓皮栎(Quercus variabilis Blume)为研究对象,对一年生苗木设置2个苗圃木质化期N加载水平(0、24 mg N/株),翌年春苗木移栽后设置2个灌溉水平(85%、40%田间持水量),取样测定苗木生物量、叶片N、叶绿素与脯氨酸水平、以及气体交换参数,计算光合N分配及光合N利用效率(PNUE)。结果表明,叶片发育完成后,干旱抑制N向光合系统分配,但N加载处理提高了干旱下的光合N含量,从而在一定程度上抵消干旱对生物量积累的抑制;无N加载苗木则向光合系统投入更少的N,而提高脯氨酸水平,生物量积累受抑制更为显著。无N加载苗木在遭受干旱后将N向羧化组分分配,而N加载苗木遭遇干旱后则显著抑制叶片将N向羧化系统以及电子传递系统分配,捕光组分N的分配则不受植物体内N贮存或外部水分状况的影响,栓皮栎苗木通过调整不同功能组分光合N含量和分配以维持干旱下较高的PNUE。

关键词：木质化期氮加载春季干旱氮分配生物量积累

油蒿叶片氮分配对其最大净光合速率季节变异的影响

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生态学报 2022年第17期42卷 7156-7166页

作者：赵洪贤张洋军徐铭泽卫腾宙毛军雒宇贾昕查天山北京林业大学水土保持学院北京100083 宁夏盐池毛乌素沙地生态系统国家定位观测研究站盐池751500 北京林业大学水土保持国家林业局重点实验室北京100083 甘肃省林业科学研究院兰州730020

植物最大净光合速率的季节变异性及其氮调控机制是近年来植物生理生态领域研究热点,对荒漠植物光合最大净光合速率季节动态及其叶氮影响,特别是叶氮分配对最大净光合速率调控机制的了解仍非常有限。2018年5—10月在宁夏盐池毛乌素沙地,... 详细信息

植物最大净光合速率的季节变异性及其氮调控机制是近年来植物生理生态领域研究热点,对荒漠植物光合最大净光合速率季节动态及其叶氮影响,特别是叶氮分配对最大净光合速率调控机制的了解仍非常有限。2018年5—10月在宁夏盐池毛乌素沙地,对当地主要建群种油蒿(Artemisia ordosica)进行生长季原位观测,测定其叶光合光响应曲线(A-PAR)、CO_(2)响应曲线(A-Ci)和叶氮含量,结合环境观测数据,分析A-PAR关键参数最大净光合速率(A_(max))的季节变异和叶片氮分配相关参数对A_(max)的调控。结果表明,油蒿叶片A_(max)在生长期季节变异系数(Cv)为14%,在完全展叶中期,光合氮利用效率(PNUE)有最大值11.82μmolCO_(2) gN^(-1) s^(-1),此时叶片氮素在光合系统中的分配比例最大,A_(max)有最大值29.48μmol CO_(2) m^(-2)s^(-1),油蒿光合能力较强。在完全展叶末期,油蒿叶片氮在光合系统中的分配比例(P_(p))有最小值0.21,此时叶氮分配更倾向于非光合系统,A_(max)较小,光合能力较弱,有利于油蒿延长叶片寿命。A_(max)与单位干重叶片氮含量(Nmass)、氮在捕光系统中分配比例(P_(L))、氮在生物力能系统中分配比例(P_(b))正相关(P氮在羧化系统中分配比例(P_(c))主要通过P_(b)对A_(max)的产生了间接的正向影响,P_(b)对A_(max)季节动态的解释度最大(R^(2)=0.49,P氮素分配的变化及叶片光合能力与结构性状之间的权衡关系,标志着荒漠植物对其生境的适应性调节。研究结果不但可提高荒漠灌木油蒿生态系统生产力预测的准确性,也是对植物光合适应机理认识的补充和深入。

关键词：最大净光合速率光合参数光合响应曲线氮分配油蒿

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雌雄株香榧生育期光合特性与氮分配关系研究

种子 2023年第2期42卷 121-127,132页

作者：欧明烛任启飞马菁华刘芳郑听陈云飞任少华杨朔周艳贵州省植物园贵阳550004

为探究雌雄株香榧生育期光合特性与氮分配的关系,以引种贵州省植物园的雌(C)、雄(X)香榧幼树一年生无果(无花)(N+1)-WG(WH)叶片及一年生结果(开花)(N+1)-GG(KH)叶片为研究对象,测定香榧幼树植株叶片的光响应曲线、CO_(2)响应曲线、光合... 详细信息

为探究雌雄株香榧生育期光合特性与氮分配的关系,以引种贵州省植物园的雌(C)、雄(X)香榧幼树一年生无果(无花)(N+1)-WG(WH)叶片及一年生结果(开花)(N+1)-GG(KH)叶片为研究对象,测定香榧幼树植株叶片的光响应曲线、CO_(2)响应曲线、光合色素含量、叶片面积、叶氮含量、比叶重的变化差异。结果表明,香榧幼树一年生结果(开花)叶片的P_(max),R_(d),LSP,LCP,V_(cmax),J_(max),Chl a,Chl b,Car及Chl(a+b)均高于一年生无果(无花)叶片(p分配到结果枝和开花枝叶片的光合机构中氮含量较高,通过光合作用更有利于干物质的积累;雌株幼树结果枝的PNUE高于雄株幼树开花枝,总体上雌株结果枝氮素利用率强于雄株开花枝;雌株结果枝光合能力与雄株开花枝差异不显著,幼树一年生结果(开花)枝光合能力与一年生无果(无花)枝差异显著。

关键词：香榧开花结果光合作用氮分配

蚂蚁筑巢定居活动对热带森林土壤氮库及组分分配的影响

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生态环境学报 2023年第6期32卷 1026-1036页

作者：肖博王邵军解玲玲王郑钧郭志鹏张昆凤张路路樊宇翔郭晓飞罗双夏佳慧李瑞兰梦杰杨胜秋西南林业大学生态与环境学院云南昆明650224 南京林业大学/南方现代林业协同创新中心江苏南京210037

蚂蚁作为生态系统工程师,其筑巢定居活动能调控土壤微生物活动及理化环境,进而驱动热带森林土壤氮库动态及其组分分配过程。以西双版纳白背桐群落为研究对象,设置蚁巢和非蚁巢2种处理,分析蚂蚁筑巢活动引起土壤温度、水分、容重、pH及碳... 详细信息

蚂蚁作为生态系统工程师,其筑巢定居活动能调控土壤微生物活动及理化环境,进而驱动热带森林土壤氮库动态及其组分分配过程。以西双版纳白背桐群落为研究对象,设置蚁巢和非蚁巢2种处理,分析蚂蚁筑巢活动引起土壤温度、水分、容重、pH及碳库(总有机碳、微生物生物量碳、易氧化有机碳)的改变对氮库(全氮、铵氮、硝氮及水解氮)及其分配(水解氮/全氮、铵氮/全氮、硝氮/全氮)的影响特征。结果表明:(1)蚂蚁筑巢显著提高了土壤氮库各组分含量(P=0.008),蚁巢全氮、水解氮、铵氮、硝氮含量分别是非蚁巢的1.26、1.2、1.13、1.37倍;(2)蚂蚁筑巢显著影响土壤氮库组分的时空变化(P=0.019),湿季与干季蚁巢全氮、水解氮、铵氮、硝氮含量,分别是非蚁巢的1.13-1.37倍,且沿土层减幅(53.9%-64.3%)显著低于非蚁巢(60.5%-76.4%);(3)蚂蚁筑巢显著改变了各氮组分分配的时空格局,蚁巢各月份氮组分占比(1.94%-11.0%)显著高于非蚁巢(1.60%-9.78%),蚁巢氮组分分配最大值在5-10 cm(4.83%),而非蚁巢却在0-5 cm土层(4.53%);(4)蚂蚁筑巢显著降低土壤pH和容重(3.18%-10.3%),增加土壤温度和含水率(3.08%-8.68%),提高土壤碳库组分含量(105%-116%);(5)主成分分析表明,土壤碳库各组分含量及温度变化是调节氮库动态的主要驱动因子,而土壤pH和容重变化是氮组分分配的主控因子。因此,蚂蚁筑巢通过改变热带森林土壤微气候、紧实度及碳库各组分含量,进而调控土壤氮库及分配的时空动态。研究结果有助于阐明热带森林土壤氮库各组分分配过程的生物学调控机制。

关键词：蚁巢碳积累氮分配时空格局西双版纳

光照和氮交互作用对水曲柳幼苗生长、生物量和氮分配的影响

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应用生态学报 2008年第8期19卷 1658-1664页

作者：霍常富王政权孙海龙范志强赵晓敏东北林业大学林学院

采用温室沙培方式,对水曲柳幼苗进行了不同光强(2个水平)和氮浓度(4个水平)处理,分析了其生长、生物量和氮分配对环境变化的响应.结果表明:与全光照处理相比,低光处理下水曲柳幼苗冠根比(S/R)和净氮吸收速率(NNUR)极显著提高(P<0.01),... 详细信息

采用温室沙培方式,对水曲柳幼苗进行了不同光强(2个水平)和氮浓度(4个水平)处理,分析了其生长、生物量和氮分配对环境变化的响应.结果表明:与全光照处理相比,低光处理下水曲柳幼苗冠根比(S/R)和净氮吸收速率(NNUR)极显著提高(P分配到根系的氮比例明显下降,而叶片的分配比例增加.无论光强大小,氮对幼苗生长都具有十分明显的促进作用,而且幼苗S/R和叶片的氮分配比例都随氮供给浓度的增加而明显提高.光强和氮浓度对水曲柳幼苗的基径、S/R、RGR和生物量(根和叶)分配比例具有显著的交互作用(P<0.05).

关键词：水曲柳光强氮浓度生物量氮分配

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植物叶片氮分配及其影响因子研究进展

生态学报 2015年第18期35卷 5909-5919页

作者：史作民唐敬超程瑞梅罗达刘世荣中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所国家林业局森林生态环境重点实验室北京100091

氮是植物生长的基本限制性因子,它的有效利用可以增加植物的适应性。叶片氮分配是指氮在植物叶片细胞各细胞结构以及游离化合物中所分配的比例。叶片氮的分配方式决定了叶片光合作用的强弱,影响叶片的坚韧程度以及化学防御强度,因此研... 详细信息

氮是植物生长的基本限制性因子,它的有效利用可以增加植物的适应性。叶片氮分配是指氮在植物叶片细胞各细胞结构以及游离化合物中所分配的比例。叶片氮的分配方式决定了叶片光合作用的强弱,影响叶片的坚韧程度以及化学防御强度,因此研究氮在植物叶片内的分配方式具有重要意义。阐述了叶片氮分配的方式,分析了影响叶片氮分配的生物和非生物因子(CO2,光,土壤养分),介绍了常用的叶片氮分配的研究方法,并对未来的研究进行了展望。

关键词：氮分配叶片影响因子研究进展