不同磷处理对白桦幼苗生物量与氮磷浓度的影响

李海霞，李静，邢亚娟，白卉*

(1.黑龙江省林业科学研究所速生林木培育重点实验室，哈尔滨150081；2.黑龙江省林业科学研究所,哈尔滨150081)



不同磷处理对白桦幼苗生物量与氮磷浓度的影响

李海霞1，李静1，邢亚娟2*，白卉1*

(1.黑龙江省林业科学研究所速生林木培育重点实验室，哈尔滨150081；2.黑龙江省林业科学研究所,哈尔滨150081)

以1年生白桦苗木为试验材料,在全自动温室内进行砂培试验，探讨了4种不同磷素浓度(0.125、0.5、1.0、2.0 mmol/L)处理对白桦幼苗生物量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量以及根、茎、叶氮磷分配的影响。结果表明：(1)不同磷处理对白桦幼苗总生物量的影响显著，在正常供磷水平下达最大；(2)P2.0水平下叶绿素a、b、a+b及类胡萝卜素含量比P0.125增加了43.1%、46.0%、44.7%和42.4%，可溶性蛋白含量在供磷水平为1.0mmol/L时最高；(3)不同磷处理对幼苗各器官全磷含量影响差异显著，吸收的磷素主要分配到了幼苗的叶片部分，但对全氮含量影响不显著。

白桦；磷；生物量

磷是植物生长发育所需要的大量营养元素，在呼吸代谢、糖分代谢、酶促反应和生理生化调节过程中起着至关重要的作用[1]。由于磷在土壤中的低有效性和移动性，常常限制着植物的生长发育。在地壳中虽然磷非常丰富,但能为植物利用的有效磷特别少。磷浓度在土壤中仅仅为0～8 μmol/L，该浓度远低于植物吸收能力,因而多数植物的生长发育均受到磷供给的限制[2],并且磷在土壤中的扩散速度非常缓慢,比硝酸盐的扩散速度低几个数量级,这样在植物根际很容易形成一个磷的耗竭带[3],植物也经常处于磷胁迫的环境中。此外,磷还是细胞结构的重要组成成分,在储存和转移能量的酶机构中也是最为关键的成分之一,磷不足将导致细胞缺失完整性[4]。

白桦(Betulaplatyphylla)是我国东北地区重要的乡土树种，其生长快、适应性强、材质优良，是造纸、胶合板材和家具制造的重要原料，也是培育单板类人造板材速生丰产林的首选树种之一[5-8]。本文以白桦幼苗为试验材料,研究供磷水平对白桦幼苗生物量、光合作用、蛋白含量以及幼苗各器官全氮、全磷浓度的影响,进一步明确不同磷处理对白桦幼苗生长的影响机制，旨在为白桦幼苗合理施肥提供依据。

1　试验材料与方法

1.1试验材料

试验所用苗木为1a生白桦播种苗。本试验在全自动温室中进行，室内温度25℃左右，湿度50%～60%。

1.2研究方法

1.2.1试验设计与处理方法

4月份将白桦幼苗根部用清水洗净后，用高锰酸钾溶液进行消毒，再用蒸馏水清洗3遍后装至盛有河砂的钵中栽培，钵底径10.0cm，上口径15.0cm，高10.0cm，钵上沿空出2～3cm，以便浇水和浇灌营养液，每钵移植白桦幼苗1株。幼苗浇灌如下营养液，营养液中各成分及浓度如下：4mmol/L NH4O3；1mmol/L CaCl2·6H2O；1mmol/L KH2PO4； 0.6 mmol/L MgSO4·7H2O；1mmol/L KCl；0.021mmol/L FeCl3·6H2O；6μmol/L MnCl2·4H2O；0.016mmol/L H3BO3；0.3μmol/L ZnCl2；0.3μmol/L Na2MoO4·2H2O ；0.3μmol/L CuCl2·2H2O，用Ca(OH)2或H2SO4把pH值调整到5.5左右。5月末进行不同供磷浓度处理。

设置4个梯度：0.125mmol/L(P0.125)、0.5mmol/L (P0.5)、1.0mmol/L (P1.0)、2.0mmol/L (P2.0)，通过调节KH2PO4浓度来实现。各个处理均为15株，确保每个处理都有3次以上重复。在进行不同处理时,其他营养成分不变。每周二和周五上午8:00～9:00浇1次营养液，每次每钵浇50mL。除周二和周五外每天上午和下午分两次浇水，每次每钵约100mL[9]。

1.2.2测定指标与方法

9月中旬，将处理的白桦幼苗从钵中取出，用流水将河砂冲洗干净，注意别损伤根，将处理过的苗木带回实验室用电子天平分根、茎和叶称量鲜重，然后置于75℃烘箱里烘干至恒重，测量干重，每个处理均取3株幼苗，单株重复，重复3次。叶绿素含量的测定：称取0.1g剪碎的新鲜叶片，加少量石英砂和碳酸钙粉及2mL 95%乙醇，研成匀浆，再加乙醇10mL，继续研磨至组织变白，倒入25mL棕色容量瓶中，用乙醇定容，离心，以95%乙醇为空白，取上清液用T6紫外可见分光光度计分别测定470nm，649nm，665nm,652nm处的吸光度值(OD)，各叶绿素含量计算公式如下。每处理均取3株幼苗，单株重复，重复3次。

Ca= 13.95OD665-6.88OD649；

Cb= 24.96OD649- 7.32OD665

Ca+b=OD652×1000/34.5；

叶绿素含量(mg·g-1)

可溶性蛋白的测定：用考马斯亮蓝G-250 染色法测定其含量[10]。

氮、磷含量的测定：将白桦幼苗分根、茎和叶烘干粉碎，用浓H2SO4-H2O2进行消煮，滤液定容到100mL容量瓶，用德国耶拿multiN/C2100s碳氮分析仪测定全氮，用钼锑抗显色法测定全磷。

1.3数据处理

所有数据与图表均采用MicrosoftExcel和SPSS16.0软件处理。

2　结果与分析

2.1磷处理对白桦幼苗生物量的影响

表1　供P浓度对白桦幼苗生物量的影响　g·株-1

注：表中数据均为均值±标准差，n=3。

磷是植物生态系统中除氮以外限制植物生长的最重要营养元素[11], 被植物根系吸收后，少部分留在根系中，大部分以无机磷形式，运输到苗木的地上部分，参与细胞结构、蛋白质和酶的合成，以及各种代谢活动和能量交换过程。磷供应水平与生物量有密切关系。林木为了在磷有效性较低的条件下更好地生长发育，其根系必须获得更多的营养和水分，这就导致体内C分配格局也不同，因此磷的添加一般也会促进植物生长[12]。不同磷浓度下白桦幼苗各器官生物量的变化如表1。随着施磷量的提高，白桦幼苗总生物量也显著提高，在正常供P水平下达到最大值，为8.47g/株,高P供应则会抑制生物量的增长,减少了7.2%。不同P处理彼此间差异达极显著水平(Sig.<0.001)。P1.0处理总生物量分别比P0.125、P0.5、P2.0处理增加了3.72%、2.42%和7.2%。在供磷水平为0.125～1.0范围内，地下部分生物量占总生物量的51%～61%，在高磷供应下，地下生物量所占比例下降。

2.2磷处理对白桦幼苗叶片色素含量与可溶性蛋白含量的影响

不同磷处理的试验结果(图1a)表明，白桦幼苗叶绿素含量在供磷浓度为2mmol/L时出现最大值，叶绿素a、b、a+b总量、类胡萝卜素含量分别为2.92、1.02、4.02和0.59mg/g，与P0.125相比净增加幅度为43.1%、46.0%、44.7%和42.4%。

图1　不同磷处理对白桦幼苗叶绿素含量和可溶性蛋白含量的影响

不同磷处理对幼苗叶片可溶性蛋白含量的影响见图1b，由图可知,白桦幼苗在正常供P时(1.0mmol/L)其可溶性蛋白含量出现峰值,为5.55mg/g，分别是P0.125、P0.5的3.21和1.11倍，超过正常供磷水平可溶性蛋白含量又开始下降，减少了36.4%。

2.3磷处理对白桦幼苗全氮、全磷浓度的影响

在不同磷浓度的处理中, 随着磷素供应量的增加，白桦幼苗根、茎、叶中全磷浓度均呈上升趋势。相对于其它器官而言，叶片中磷浓度最高，根次之，茎最低，也就是说幼苗吸收的磷素主要分配到了幼苗的叶部分。不同供磷处理间对根、茎、叶的影响差异显著(根、茎、叶Sig.<0.05)，且根、茎、叶中全磷浓度均在供磷水平为2.0时达到最大，分别为3.18mg/g、2.03mg/g、3.46mg/g，比低磷供应时(P0.125)增加了52.2%、9.35%、31.5%。但随着供磷浓度的提高，根、茎、叶中全氮浓度并没有呈现出有规律的变化。

图2　供P浓度对白桦幼苗各器官全氮、全磷含量的影响

3　结论和讨论

3.1磷营养对幼苗生物量的影响

当土壤中的磷供给量低于植物的需求量时,通常改变植物体内碳同化物质的分配格局,并使植物的形态构造发生变化,总体趋势是:在磷缺少环境可在一定程度上促进根系发育[13]。与此相反，缺乏磷将导致地上部分生物量积累降低。在本研究中，也发现了同样的趋势，在供磷水平为0.125～2.0mmol/L这一范围内，在缺磷条件下(0.125mmol/L)，地下部分占总生物量的比例最高为61%，而地上部分生物量占总生物量的比例最低为39%，超过正常供磷水平，地下生物量的比例降为47%。

3.2磷营养与幼苗体内养分含量的关系

在不同供磷水平条件下，白桦幼苗根系、茎和叶中全磷浓度随着供磷水平的增加而增加，说明树木对养分的吸收与该养分的供应状况密切相关。有研究认为，增加磷的供应导致植物体内磷浓度的增加是有限的，即当磷的供应超过一定水平后，体内磷的浓度不再增加[14]，但在本试验中没有发现磷浓度不再增加的现象。根系和叶片作为植物的营养器官，其组织中的养分含量相对较高，而茎作为运输功能的组织，其养分含量相对较低[15]。

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Effect of Different Phosphorus Treatments on Betula platyphylla Seedling’s Biomass, N and P Concentration

Li Haixia1, Li Jing1,Xing Yajuan2,Bai Hui1

(1. Heilongjiang Forest Research Institute，Key Laboratory of Fast-Growing Tree Cultivating , Harbin 150081；2. Heilongjiang Forest Research Institute, Harbin 150081)

In order to investigate the birch seedlings of sand culture test in automatic greenhouse, discusses 4 kinds of different phosphorus treatments on the biomass, chlorophyll content, protein content ,nitrogen and phosphorus concentration in roots, stems and leaves of one-year-oldBetulaplatyphyllaseedlings were studied by sand culture in automatic greenhouse. The result showed that P supply could significantly increase the seedlings biomass. The total biomass was highest in normal nitrogen level. The content of chlorophyll a ，b，a+b and carotenoid increased by 43.1%、46.0%、44.7% and 42.4% respectively in P2.0than P0.125.The soluble protein content was highest when supplied with 1.0mmol·L-1levels of phosphorus. Different phosphorus treatments have significant effect on total phosphorus content of different organs. The phosphorus was mainly allocated to the leaves of the seedlings. The different phosphorus treatment made little sense of the carbon and nitrogen accumulation.

Betulaplatyphylla; Phosphorus;Biomass

2016-06-25

黑龙江省森工总局项目(sgzjQ2014005)；黑龙江省科研机构创新能力提升专项(YC2014D005)

李海霞，女，硕士，副研究员，从事森林培育研究工作，E-mail：lsbqf@163.com；*通讯作者：邢亚娟，女，研究员，林木遗传育种；白卉，女，研究员，林木遗传育种。

S792.153

A

DOI.:10.13268/j.cnki.fbsic.2016.05.002