氮素及其不同形态配比对华北落叶松种子萌发及幼苗生长的影响

史婵，杨秀清，闫海冰

(山西农业大学 林学院，山西 太谷 030801)



氮素及其不同形态配比对华北落叶松种子萌发及幼苗生长的影响

史婵，杨秀清，闫海冰*

(山西农业大学 林学院，山西 太谷 030801)

摘要：[目的]研究氮素及其不同形态配比对华北落叶松种子萌发率和幼苗生长的影响，为华北落叶松种子萌发和幼苗生长的合理调控和施肥提供基础依据。[方法]以落叶松种子为试验材料，通过常规种子质量检验规程和种子发芽试验研究了硝态氮及铵态氮不同配比对华北落叶松种子萌发的的影响；并且用沙培的方法研究不同氮素形态对华北落叶松幼苗生长、生物量及其分配的影响。[结果]在最有利于华北落叶松种子萌发供氮量20 mmol·L-1时，不同氮素形态对华北落叶松种子的萌发有不同影响，在硝态氮∶铵态氮为3∶1时种子的萌发率和萌发速率最高；此供氮水平上幼苗株高、基茎生长量也达最大；单株总生物量在-N为1∶1处理时达到最高。不同氮素形态配比对生物量分配有一定影响，但差异不显著。随着生长季推移，根中生物量累积明显增加，不同氮素形态配比对生物量分配有一定影响，但差异不显著。[结论]在总供氮量为20 mmol·L-1、硝铵比为3∶1时落叶松种子萌发和幼苗生长较好。

关键词：华北落叶松；萌发率；生物量；氮形态

华北落叶松(Larixprincipis-rupprechtiiMayr.)属于松科落叶松亚科落叶松属植物,原产于河北、山西两省，是中国的特有植物自然分布在北纬36°05′(山西霍山)至42°37′(河北坝上)，东经111°05′至118°33′之间，垂直分布一般在海拔1 200～2 700m的范围内[1]，是华北地区高山林带的主要树种。落叶松在自然状态下种子萌发率和幼苗成苗率较低，所以提高种子萌发率和幼苗成苗率具有现实意义。

1材料和方法

1.1试验材料

华北落叶松种子取自山西省林业种苗管理总站，华北落叶松3年生幼苗取自山西省关帝山森林经营局三道川林场。

1.2种子萌发试验

参照“林木种子质量检验规程”。 从供试种子中选出大小适中的饱满种子，充分混拌，用四分法连续分取种子，选种2 500粒。种子用0.5%的高锰酸钾溶液浸泡消毒4h，再用蒸馏水冲洗3次。每个处理为25粒种子，4次重复，将种子以5×5的方阵形式摆放在垫两层滤纸的9cm培养皿中，进行供氮处理。供氮量及氮形态配比处理如下：

表1　营养液氮素及其形态配比组成/mmol·L-1

1.3幼苗生长试验

2014年3月底，在供试苗木中选择长势相对均匀一致的三年生华北落叶松幼苗统一栽培于相同的装有河沙(用稀盐酸浸泡，水冲洗)的营养盆中，每盆植2株。经缓苗返青新叶长出时，选择健康植株进行供氮处理。缓苗和试验期间每日浇水以保持最大基质含水量。

供氮试验地点设在山西农业大学林学院苗圃(112°58′E，37°43′N)。设5个氮素浓度处理，每个总氮浓度下分别设5个氮素形态不同配比处理，各处理水平及营养液配置同种子萌发试验。各处理重复8次，处理400株华北落叶松幼苗。每3天浇灌一次处理营养液，处理持续6个月。以自然光为基础，通过设置遮阳网统一供试苗木的光照环境。

1.4各项指标的测定

1.4.1种子萌发测定

1.4.2幼苗生长测定

2014年6月底，利用游标卡尺对每个处理的16株华北落叶松幼苗分别进行株高、基径2项形态指标的测定。

1.4.3生物量测定

6月底、9月底分2次收获植株并进行生物量测定。测定各器官生物量时，从各处理随机取2盆，共4株幼苗，分株摘下叶片，并从根茎处分开茎和根，70 ℃下至少烘干12h后利用电子天平称量其干重。

1.5数据处理和统计方法

文中所有数据运用Excel和SPSS19.0软件进行统计和分析。图表中的数据为平均值±标准误，利用单因素方差分析和最小显著差异法比较不同处理之间的差异。

2结果与讨论

2.1供氮量及氮素形态配比对种子萌发的影响

表2结果显示，不同氮素形态配比处理下， 20mmol·L-1的总供氮量的种子萌发率和萌发速率均高于其它供氮量的平行处理。各供氮量水平上，有效氮形态不同配比处理间种子萌发率和萌发速率也有差异，二者均以3∶1的硝铵比处理时最高，其次为1∶1及1∶3的硝铵比处理，除25mmol·L-1供氮量1∶0处理下的种子萌发率较高外，其余各供氮量水平上1∶0和0∶1处理下的种子萌发率和萌发速率均较低。

表2不同氮素浓度及氮形态配比处理对华北落叶松种子萌发的影响

Table2EffectofdifferentnitrogenconcentrationandnitrogenformscomponentontheseedgerminationofLarix principis-rupprechtii

硝态氮与铵态氮的比例RatioofNO-3toNH+4总氮浓度/mmol·L-1 Nitrogenconcentration510152025萌发率/%Germination萌发速率Germinationrate萌发率/%Germination萌发速率Germinationrate萌发率/%Germination萌发速率Germinationrate萌发率/%Germination萌发速率Germinationrate萌发率/%Germination萌发速率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，不同字母表示差异显著(P<0.05)，相同字母表示差异不显著。

Note：Differentlettersshowsignificantdifferenceat0.05levelinthesamerow.

2.2供氮量及氮素形态配比对幼苗生长的影响

图1结果显示，华北落叶松幼苗株高和基径在20mmol·L-1的总供氮量水平上表现出明显生长优势，各形态配比处理下二者生长量均趋于最大(除硝铵比为1∶0处理外)。各供氮量水平上，有效氮形态不同配比处理间幼苗株高和基径生长有明显差异。其中，株高生长量以3∶1的硝铵比处理时最高，其次为1∶1及1∶3的硝铵比处理，1∶0和0∶1处理下幼苗生长量显著低于硝铵态氮的混合配比处理；基径生长在5mmol·L-1和25mmol·L-1总供氮量水平上以1∶1的硝铵比处理时最高，在10mmol·L-1、15mmol·L-1及20mmol·L-1总供氮量水平上均以3∶1的硝铵比处理时最高，硝铵态氮混合配比处理下的幼苗基径生长量在各供氮量水平上均显著地高于全铵或全硝态氮处理。

2.3供氮量及氮素形态配比对落叶松单株总生物量及其分配的影响

2.3.1单株总生物量

图1　不同总氮浓度下氮形态配比对幼苗株高、基径生长的影响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，华北落叶松幼苗叶片、根和茎分别占总生物量的45%～60%、27%～40%和11%～16% (图3a)。9月底，叶片生物量占总生物量的22%～38%，有所下降，根为54%～62%，有所增加，而且茎为13%～20%，增加明显(图3b)。随着幼苗生长，地上生物量所占比例下降，地上生物量所占比例增加。这说明不同氮素形态配比处理影响华北落叶松幼苗生物量分配。

图2　氮形态配比对华北落叶松幼苗单株总生物量的影响Fig.2　Effects of ratio of nitrogen forms on total biomass of Larix principis-rupprechtii seedlings

图3　氮形态配比对华北落叶松幼苗生物量分配格局的影响Fig.3　Effects of ratio of nitrogen forms on biomass partitioning pattern of Larix principis-rupprechtii seedlings

3结论与讨论

不同的氮素供给对华北落叶松种子的萌发和幼苗的生长影响不同，当种子萌发和幼苗生长的供氮量为20mmol·L-1时，单一的铵态氮源和单一的硝态氮源供给时华北落叶松种子萌发、幼苗生长均低于硝态氮和铵态氮的配合施用。从种子萌发的情况来看，在3∶1硝铵比处理水平下，种子的萌发率和萌发速率均高于其他处理。从幼苗生长形态上来看，单一铵态氮源条件下，幼苗株高、基茎相对较小，生长较为缓慢，而且生物量均显著低于其他处理，这表明华北落叶松幼苗在全铵态氮处理下生长速度减缓。这一结果与挪威云杉(Picea abics)和欧洲赤松(Pinus sylvestris)的研究结果相似[11]。在单一硝态氮条件下，华北落叶松种子萌发和幼苗生长指标也均低于其他硝态氮和铵态氮混合配比处理。试验中硝铵配比为3∶1或1∶1时，华北落叶松幼苗株型相对较大，而且生物量也显著高于其他处理，这与许多研究成果[12～18]相似。

综合以上分析，在总供氮量为20mmol·L-1时，硝铵比为3∶1时对落叶松种子萌发和幼苗生长较好。因此在华北落叶松种子萌发及幼苗生长过程中，建议施用硝铵比为3∶1的营养液浸种或喷根，可有效提高种子的萌发率并增加幼苗的生物量。

参考文献

[1]王国祥,刘学勤,乔俊,等.山西森林[M].北京：中国林业出版社,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]崔晓阳.落叶松、水曲柳的氮营养行为及其种间分异[J].应用生态学报,2001,12(6):815-818.

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

[7]刘赵帆.氮素形态及配比对花椰菜产量、品质和养分吸收的影响[D].兰州：甘肃农业大学,2013.

[8]刘梅,郑青松,刘兆普,等.盐胁迫下氮素形态对油菜和水稻幼苗离子运输和分布的影响[J].植物营养与肥料学报,2015,21(1):181-189.

[9]周秀杰,王海红,束良佐,等.供氮形态与部位对局部根区水分胁迫下玉米水分吸收与利用的影响[J].西北植物学报,2010, 30(7):1426-1434.

[10]杨秀清,韩有志,李乐,等. 华北山地典型天然次生林土壤氮素空间异质性对落叶松幼苗更新的影响[J].生态学报,2009,29(9):4656-4664.

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

[12]许楠,钟海秀,沙威,等.不同氮素形态配比对饲料桑幼苗叶片叶绿素荧光特性和能量分配的影响[J].中国农学通报,2015,31(26):18-25.

[13]刘春娜,崔晓阳,郭亚芬,等.铵态氮与硝态氮配比对落叶松幼苗生长的影响[J].东北林业大学学报,2011,39(1):28-30.

[14]吕婷婷,施晟璐,唐晓清,等.氮素营养对不同产地菘蓝的干物质积累、根外形品质及光合作用的影响[J].南京农业大学学报,2015,38(3):395-401.

[15]李国栋,胡骁伟,牟梦晓,等.不同氮素形态及配比对毛竹实生苗生长及养分吸收的影响[J].福建农林大学学报,2014,43(2):151-155.

[16]杨兵丽,张国斌,周箬涵,等.不同形态氮素配施对娃娃菜光合和叶绿素荧光特性的影响[J].浙江农业学报，2015,27(5):761-768.

[17]赵丽莉,邓光存,吴晓玲.不同铵态氮和硝态氮配比对黄岑幼苗生长及生理特性的影响[J].北方园艺，2010(5):191-193.

[18]樊卫国,葛会敏.不同形态及配比的氮肥对枳砧脐橙幼树生长及氮素吸收利用的影响[J].中国农业科学,2015,48(13):2666-2675.

(编辑：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

作者简介：史婵(1993-)，女(汉)，河北石家庄人，硕士研究生，研究方向：森林培育 *通讯作者：闫海冰，副教授，硕士生导师。Tel: 0354-6288263；E-mail: yhb5188@126.com

基金项目：国家自然科学基金项目(31470631)；山西省自然科学基金项目(2013011030-3)

中图分类号：S718.5

文献标识码：A

文章编号：1671-8151(2016)07-0495-05