氮素形态对兴安落叶松幼苗的营养效应1)

张蕊 郭亚芬 崔晓阳

(东北林业大学，哈尔滨,150040)



氮素形态对兴安落叶松幼苗的营养效应1)

张蕊 郭亚芬 崔晓阳

(东北林业大学，哈尔滨,150040)

采用水培试验方法，以兴安落叶松(Larixgmelinii)幼苗为供试材料，研究兴安落叶松幼苗对氨基酸态氮(甘氨酸、谷氨酸、赖氨酸)、铵态氮(硫酸铵)、硝态氮(硝酸钙)的吸收与响应特性。结果表明：氨基酸态氮和铵态氮对兴安落叶松幼苗的生长及干物质积累的促进作用明显好于硝态氮。氨基酸态氮比无机态氮更能有效提高幼苗体内N、P、K养分质量分数，甘氨酸、谷氨酸对兴安落叶松幼苗铵态氮的供应能力与硫酸铵等效，赖氨酸态氮次之。氨基酸态氮和铵态氮对兴安落叶松幼苗硝态氮的供应无明显效果。供应氨基酸态氮和硝态氮后，营养液pH值显著升高；供应铵态氮，营养液pH值显著下降。

兴安落叶松幼苗；氨基酸态氮；铵态氮；硝态氮

氮素是土壤中最易耗竭和限制植物生长的营养元素之一[1-2]。氮素营养按植物养分吸收瞬间的化学形态分为矿质营养和有机营养两大类。自从矿质营养学说创立以来，人们一直认为土壤中的有机态N须经土壤微生物矿化为无机态N后植物才能吸收。然而近些年来，大量试验研究表明[3-5]，许多植物在不经矿化的情况下，可直接吸收、利用环境介质中的生物有机氮，尤其氨基酸类。有研究指出寒冷地区和高海拔地区的植物偏爱有机氮源[6-11]。目前，关于不同形态氮素对植物生长发育的研究多是关于农作物方面的[12-14]。关于林木研究相对匮乏。在实验室条件下，氨基酸态氮对寒温带林区主要森林树种兴安落叶松(Larixgmelinii)幼苗的影响未见报道。鉴于此，文中采用水培试验法，通过施用不同形态的氮素，即氨基酸态氮(甘氨酸、谷氨酸、赖氨酸)、铵态氮(硫酸铵)、硝态氮(硝酸钙)，同时设不施氮对照处理，对比研究兴安落叶松对不同形态氮的吸收及响应特性，旨在为兴安落叶松幼苗的栽培管理、认识和发挥兴安落叶松潜在的生理生态功能、进一步丰富植物的营养理论、推动林业生产的可持续发展提供理论科学依据。

1 材料与方法

1.1 种子处理及培养方法

供试材料为兴安落叶松(Larixgmelinii)幼苗，种子取自大兴安岭呼中林业局中心苗圃。2015年4月初，将低温层积处理的兴安落叶松种子经3%的NaClO进行表面消毒20 min，无菌水洗净后，用灭菌的饱和CaSO4溶液浸泡6 h，恒温箱中37 ℃催芽。露白后，播种到已高温灭菌的蛭石和珍珠岩培养基质中[15],用无菌水培养。

试验采用室内水培试验培养法，在东北林业大学土壤与植物营养学培养室内进行。按上述方法培养20 d左右，种子萌发主胚根长到3 cm左右时，挑选生长大小一致的幼苗，移入到1/8常规营养液培养[16]，1周后换成1/4常规营养液。每瓶营养液200 mL。氮形态设置5个处理，即单一有机氮形态(谷氨酸、赖氨酸和甘氨酸)和无机氮形态(硫酸铵和硝酸钙)。各处理中总氮浓度均相同。除氮素外，基本营养液的组成为(单位mol·L-1)，7.5×10-4K2SO4+1.0×10-4KCl+2.0×10-3Ca(NO3)2+2.5×10-4KH2PO4+6.5×10-4MgSO47H2O+1.0×10-6H3BO3+1.0×10-6MnSO4H2O+1.0×10-6ZnSO47H2O+1.0×10-7CuSO45H2O+5.0×10-9(NH4)Mo7O244H2O+1.0×10-4EDTA-Fe(II)。为保证各处理的钙浓度相等，各加入一定数量的氯化钙。营养液用稀NaOH溶液和稀HCl溶液调节pH值(6.0±0.1)。幼苗生长在室温条件下，光合有效辐射为50 μmol·m-2·s-1，每天用电动通气泵定时通气4 h，每隔6 d(1个取样周期)更换1次营养液。每瓶营养液中放4株幼苗，每个处理4次重复。

1.2 测定方法

2 结果与分析

2.1 不同氮素形态对兴安落叶松幼苗生物量的影响

兴安落叶松幼苗在氨基酸态氮和铵态氮培养的环境下生长较好(表1)。研究发现，氨基酸态氮、铵态氮处理的幼苗全株、地上部、根系生物量均显著高于硝态氮和缺氮处理。与缺氮相比，甘氨酸、谷氨酸、赖氨酸、硫酸铵、硝酸钙处理的总生物量依次增加26.49%、25.58%、12.56%、15.64%和6.67%。有机态氮中以甘氨酸和谷氨酸对兴安落叶松幼苗干物质积累有较大的促进作用。赖氨酸与硫酸铵处理之间差异不显著。

表1 经不同氮形态处理的兴安落叶松幼苗生物量

注：表中数据为平均数+标准差；同列不同字母表示差异显著(p<0.05)。

2.2 不同氮素形态对兴安落叶松幼苗生长的影响

经不同形态氮培养的兴安落叶松幼苗生长表现了一定差异(表2)。有机、无机氮处理的株高均显著高于缺氮的，有机态和铵态氮培养的植株株高显著高于硝态氮，各氨基酸态氮处理之间株高差异不显著。这说明有机态氮和铵态氮相对于硝态氮更能促进兴安落叶松幼苗地上部分的生长，有机态氮中甘氨酸和谷氨酸处理根长显著高于赖氨酸，说明这两种形态的氨基酸能更好地促进兴安落叶松幼苗根的生长，吸收更多的养分。

表2 经不同氮形态处理的兴安落叶松幼苗株高、根长及总长度

注：表中数据为平均数+标准差；同列不同字母表示差异显著(p<0.05)。

2.3 不同氮素形态对兴安落叶松幼苗体内N、P、K养分吸收的影响

不同形态氮素影响苗木体内养分质量分数(表3)。除缺氮处理外，经硝酸钙培养的植株体内N和P质量分数均较低，其他氨基酸态氮和硫酸铵处理的幼苗植株体内N和P质量分数均较高，经硫酸铵处理植株体内K质量分数较低，经氨基酸处理植株体内K质量分数显著高于经无机氮和缺氮处理的。从上述结论可以看出，氨基酸态氮比无机态氮更能有效地提高兴安落叶松幼苗体内N、P、K养分质量分数，硫酸铵抑制了兴安落叶松幼苗对K等养分的吸收，硝酸钙抑制了兴安落叶松幼苗对P养分的吸收。

表3 经不同氮形态处理的兴安落叶松幼苗体内养分质量分数 g·kg-1

注：表中数据为平均数+标准差；同列不同字母表示差异显著(p<0.05)。

表4 不同氮形态处理下兴安落叶松幼苗对-N的吸收情况

注：每个取样周期为6 d。

2.5 不同氮素形态对兴安落叶松幼苗营养液中pH值的影响

第4次更换营养液后，每天连续测定营养液的pH值，连续测定6 d。测定结果如表5所示，与缺氮对照相比，经氨基酸、硝酸钙培养的幼苗营养液的pH值明显升高，硫酸铵培养的明显降低，缺氮处理营养液pH值达到6.05与初始营养液pH值6.00无明显变化。氨基酸态氮与硝态氮营养液pH值为6.76～6.84，差异不显著，其他处理差异显著(p<0.05)，供应铵态氮时，营养液pH值达到4.98，低于初始营养液1.02；供应硝态氮时，营养液pH值达到6.76，高于初始营养液0.76；铵态氮引起pH值下降的程度大于硝态氮引起pH值增加的程度。

表5 不同氮形态处理下兴安落叶松幼苗营养液的pH值

3 结论与讨论

不同植物对氮素吸收的特性及偏好不同形态氮素的异同导致在生长方面的差异。兴安落叶松幼苗对有机、无机态氮均能吸收。有机态氮处理中以甘氨酸和谷氨酸对兴安落叶松幼苗生长和干物质积累有较大的促进作用。有研究表明，某些氨基酸良好的营养效果可能因其能为体内代谢活动供氮、供碳能所致[13]。

本试验中，氨基酸态氮和铵态氮对兴安落叶松幼苗氮营养的贡献大致相同。氨基酸态氮中以甘氨酸和谷氨酸更利于兴安落叶松的生长，甘氨酸、谷氨酸对兴安落叶松幼苗铵态氮的供应能力与硫酸铵等效，赖氨酸态氮次之。3种形态的氨基酸态氮对兴安落叶松幼苗硝态氮的供应无明显效果。幼苗供应氨基酸态氮和硝态氮，营养液pH值显著升高；供应铵态氮，营养液pH值显著下降。

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Nitrogen Forms on the Growth ofLarixgmeliniiSeedings//

Zhang Rui, Guo Yafen, Cui Xiaoyang

(Northeast Forestry University, Harbin 150040, P. R. China)//

Journal of Northeast Forestry University，2017,45(5)：16-19.

1)国家自然科学基金面上项目(31370617)。

张蕊，女，1992年5月生，东北林业大学林学院，硕士研究生。E-mail：751568625@qq.com。

郭亚芬，东北林业大学林学院，副教授。E-mail：guoyafen@sohu.com。

2017年1月10日。

S723.7

责任编辑：任 俐。