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Volume 41 Issue 1
Feb.  2020
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Niu X F. Effects of nitrogen fertilizer on physiological characteristics of Acer truncatum seedling leaves in the growing season[J/OL]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2020, 41(1)[2019-12-24] doi: 10.12172/201911040003
Citation: Niu X F. Effects of nitrogen fertilizer on physiological characteristics of Acer truncatum seedling leaves in the growing season[J/OL]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2020, 41(1)[2019-12-24] doi: 10.12172/201911040003

Effects of Nitrogen Fertilizer on Physiological Characteristics of Acer truncatum Seedling Leaves in the Growing Season


doi: 10.12172/201911040003
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  • Received Date: 2019-11-04
    Available Online: 2019-12-20
  • Publish Date: 2020-02-27
  • In order to provide theoretical basis for scientific and reasonable fertilization management in seedling cultivation, studies were made of effects of different application amount of nitrogen fertilizer on the physiological characteristics of 4-years-old Acer truncatum in the field conditions. There were four nitrogen fertilizer application rates: 0 g·plant−1 (CK, Y1), 8 g·plant−1 (Y2), 16 g·plant−1 (Y3) and 24 g·plant−1 (Y4), respectively. The potassium fertilizer application rate was 10 g·plant−1 for all the nitrogen fertilizer treatment. The experiment was conducted in a simple plot design with 3 repetitions. The results showed that 1) from May to September, the chlorophyll content of Y3 increased by 41.19%, 96.20%, 116.89%, 135.20%, 31.92% respectively as compared with the control. And there was no significant difference between Y4 and Y3, and Y3 was significantly higher than Y2. 2) In June, August and September, the flavone content of Y3 increased by 2.98%, 9.36% and 5.01% respectively as compared with Y4, displaying no significant difference. Y3 was significantly higher than Y2 and the control. 3) From May to August, the NR (nitrate reductase) activity of Y3 increased by 40.59%, 35.53%, 37.76%, 46.21% respectively as compared with the control. There was no significant difference between Y4 and Y3. 4) From May to July, soluble protein contents of Y1, Y2 and Y3 were significant higher than those of the control. From August to September, soluble protein content of Y3 was higher than that of the control, increasing by 26.53% and 14.41% respectively. In summary, Y3 treatment was the recommended fertilization treatment in the seedling cultivation of Acer truncatum.
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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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Effects of Nitrogen Fertilizer on Physiological Characteristics of Acer truncatum Seedling Leaves in the Growing Season

doi: 10.12172/201911040003
  • Pinglu County State-owned Forest Farm, Pinglu 044300, China

Abstract: In order to provide theoretical basis for scientific and reasonable fertilization management in seedling cultivation, studies were made of effects of different application amount of nitrogen fertilizer on the physiological characteristics of 4-years-old Acer truncatum in the field conditions. There were four nitrogen fertilizer application rates: 0 g·plant−1 (CK, Y1), 8 g·plant−1 (Y2), 16 g·plant−1 (Y3) and 24 g·plant−1 (Y4), respectively. The potassium fertilizer application rate was 10 g·plant−1 for all the nitrogen fertilizer treatment. The experiment was conducted in a simple plot design with 3 repetitions. The results showed that 1) from May to September, the chlorophyll content of Y3 increased by 41.19%, 96.20%, 116.89%, 135.20%, 31.92% respectively as compared with the control. And there was no significant difference between Y4 and Y3, and Y3 was significantly higher than Y2. 2) In June, August and September, the flavone content of Y3 increased by 2.98%, 9.36% and 5.01% respectively as compared with Y4, displaying no significant difference. Y3 was significantly higher than Y2 and the control. 3) From May to August, the NR (nitrate reductase) activity of Y3 increased by 40.59%, 35.53%, 37.76%, 46.21% respectively as compared with the control. There was no significant difference between Y4 and Y3. 4) From May to July, soluble protein contents of Y1, Y2 and Y3 were significant higher than those of the control. From August to September, soluble protein content of Y3 was higher than that of the control, increasing by 26.53% and 14.41% respectively. In summary, Y3 treatment was the recommended fertilization treatment in the seedling cultivation of Acer truncatum.

  • 元宝枫是城市园林中重要的彩叶树种,目前在山西省各城市中均有广泛的应用[1]。由于近年来对城市绿化的重视,使得元宝枫苗木需求量增加较快,这也带动了各苗圃加快培养元宝枫苗木的步伐。园林树木育苗中,施肥是促进苗木快速成苗的有效措施[2]。施肥促进苗木生长的主要原因是改善了植物的营养状况,提高了树木对外界环境条件的抗逆性和适应性,并且还可以改善树木的生理特性[3]。李红霞[4]研究认为,追施氮肥可以提高紫丁香叶片内的叶绿素含量,提高POD、SOD活性,对改善树木的生理特性具有较好的作用;张吉立[5]研究认为,施肥可以显著提高早熟禾叶片内的叶绿素含量,促进植株生长;郭晓霄[6]研究认为,氮营养可以显著提高连翘叶片内叶绿素和渗透物质含量,提高植株适应性,促进苗木健壮生长;袁卉馥[7]研究认为,施肥可以显著提高金莲花叶片内黄酮含量,对促进植株生长具有显著作用;田宝[8]研究认为,施用氮肥显著提高了小叶丁香叶片内保护酶活性,提高了植株抗逆性,促进了苗木生长;高瑞红[9]研究认为,根外追肥可以显著提高红王子锦带叶片内保护酶活性,同时降低MDA含量,对提高其适应性具有显著作用。从前人的相关研究来看,鲜见关于施用氮肥对元宝枫苗木生理特性影响的相关报道,本文以此为契机,通过分析不同氮肥施用量对4年生元宝枫苗木生理特性的影响规律,以期为其育苗中科学合理施肥提高理论依据。

1.   材料与方法
  • 试验于2019年4月至8月在平陆县国有林场苗圃进行。试验所选元宝枫为4年生苗,于2015年3月采用播种方式育苗,2017年4月间苗1次,现苗木栽培密度为50 cm×60 cm。试验期间,分别于4月10日、5月5日、6月20日各灌水1次,6月16日和7月28日分别除草1次。

  • 本试验共设4个处理,其中Y1为对照,不施用任何肥料,元宝枫在自然状态下生长;Y2处理的氮肥施用量为8 g·株−1,钾肥施用量为10 g·株−1;Y3处理氮肥施用量为16 g·株−1,钾肥施用量为10 g·株−1;Y4处理氮肥施用量为24 g·株−1,钾肥施用量为10 g·株−1。试验所选氮肥为尿素,含氮量46%,钾肥为硫酸钾,K2O 含量为50%。将试验设计的氮钾肥施用量平均分为2份,在生长季节分两次进行施肥,第1次在4月10日,第2次在6月20日,施肥时,将称量好的肥料与土壤按照1∶10的比例混合均匀,在距离元宝枫主干12 cm四周分别挖深12 cm,长宽各10 cm的穴,将与土充分混合的肥料施入沟中,然后覆土,浇水。小区试验设计,每处理选择40株苗木,3次重复。

  • 分别于5—9月每个月的15日到田间取样,取样时,每处理选择5株元宝枫,从树冠上随机摘取6片叶,然后放入封口袋中,带回实验室冲洗干净后立即测定叶片内色素含量和硝酸还原酶活性、可溶性蛋白含量。其中,叶绿素含量采用浸提法[9],黄酮含量采用分光光度法[9],硝酸还原酶(NR)活性测定采用比色法[10],可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝法[10]

  • 数据处理以及图表制作使用Excel2010版软件,差异显著性分析使用DPS7.05版软件。

2.   结果与分析
  • 图1可知,元宝枫叶绿素含量在整个生长季节表现为先升高后降低的变化,不同处理之间存在差异。从试验结果来看,6、9月,Y3处理的叶绿素含量处于最高值,分别高于Y4处理5.13%、4.63%,无显著差异,5、7、8月Y4分别高于Y3处理2.81%、10.31%、1.56%,无显著差异,表明Y3、Y4处理对元宝枫叶绿素含量的影响处于同一水平。5—9月,Y3分别比Y2提高了25.97%、38.18%、40.44%、47.22%、20.91%,差异显著,表明Y3与Y2相比对提高元宝枫叶绿素含量效果达到了显著水平;5—8月,Y2分别比Y1提高了12.08%、41.98%、54.44%、59.77%,差异显著,9月Y2比Y1提高了9.10%,无显著差异。同时,Y4显著高于对照,Y2显著低于Y4处理。

    Figure 1.  Effects of nitrogen fertilizer on chlorophyll content of Acer truncatum seedling leaves

  • 图2可知,元宝枫黄酮含量在5—8月呈现出一直升高的变化,9月表现出降低的变化,不同处理之间存在差异。5、6、8、9月Y3处理黄酮含量处于最高值,分别高于Y4处理3.49%、2.98%、9.36、5.01%,无显著差异,7月Y4高于Y3处理2.44%,无显著差异,表明Y4与Y3相比并不能显著提高元宝枫叶片内黄酮含量。5月,Y3分别高于Y1、Y2处理14.67%、8.86%,无显著差异,表明Y3与Y1、Y2相比在5月提高了元宝枫黄酮含量,但是效果不显著。6—9月,Y3分别比Y2提高了30.03%、19.93%、26.03%、21.47%,差异显著,表明Y3与Y2相比在这4个月份显著提高了元宝枫黄酮含量。6、9月,Y2分别高于Y1处理16.32%、20.74%,差异显著,表明Y2与对照相比在6、9月对提高元宝枫黄酮含量效果达到了显著水平。7—8月,Y2分别比对照提高了13.35%、11.25%,无显著差异,表明Y2与对照相比在7—8不能显著提高元宝枫叶片内黄酮含量。6—9月,Y4均显著高于对照和Y2处理,Y3显著高于对照,说明Y3、Y4与对照相比均显著提高了元宝枫叶片内的黄酮含量。

    Figure 2.  Effects of nitrogen fertilizer on flavonoids content in Acer truncatum seedling leaves

  • 图3可知,元宝枫NR活性在整个生长季节内表现为先升高后降低的变化,5月处于最低值,不同处理的硝酸还原酶活性存在差异。5月,Y4处理处于最高值,分别高于Y1、Y2、Y3处理47.29%、24.04%、4.76%,其中Y3、Y4均显著高于Y1和Y2,Y3与Y4之间无显著差异,Y2显著高于对照。6、8月,Y3处理处于最高值,与Y4相比分别提高了3.37%、2.46%,无显著差异,表明Y3余Y4相比在6、8月提高了硝酸还原酶活性,但是效果不显著;Y3分别比Y2提高了15.07%、26.97%,差异显著,Y2分别高于对照17.78%、15.15%,差异显著,Y3显著高于对照,6月Y4与Y2之间无显著差异,8月Y4显著高于Y2。7、9月,Y4处于最高值,分别高于Y3处理9.58%、4.50%,无显著差异,表明Y4余Y3相比在7、9月提高了硝酸还原酶活性,但是效果不显著;Y3分别高于Y2处理18.17%、20.20%,差异显著;Y2与对照相比分别提高了16.58%、13.66%,其中7月两个处理之间差异显著,9月份无显著差异。

    Figure 3.  Effects of nitrogen fertilizer on NR activity of Acer truncatum seedling leaves

  • 图4可知,元宝枫可溶性蛋白含量在生长季节表现为先降低后升高的变化趋势,并且可溶性蛋白含量表现为随着氮肥施用量的增加而升高的变化。5—9月,Y4处理可溶性蛋白含量均处于最高值,与Y3相比分别提高了3.85%、2.43%、6.33%、5.63%、2.48%,无显著差异,表明Y4与Y3相比提高了可溶性蛋白含量,但是效果并不显著;Y3分别比Y2提高了17.36%、15.18%、14.24%、15.62%、8.45%,其中5—8月两个处理之间存在显著差异,9月无显著差异,表明Y3与Y2相比在5—8月会显著促进元宝枫可溶性蛋白含量升高;5、6、7、9月,Y2分别高于对照1.79 mg/g、2.62 mg/g、3.84 mg/g、1.30 mg/g,差异显著,表明Y2与对照相比在这4个月份显著提高了元宝枫叶片内的可溶性蛋白含量;8月Y2比对照提高了15.61%,无显著差异,表明Y2与对照相比在8月不会显著提高元宝枫可溶性蛋白含量。

    Figure 4.  Effects of nitrogen fertilizer on soluble protein content in Acer truncatum seedling leaves

3.   结论
  • (1)氮可以提高元宝枫生长季节叶片内的叶绿素含量,Y3与Y2相比效果显著,Y4与Y3相比提高了叶绿素含量,效果不显著。

    (2)氮提高了元宝枫叶片内的黄酮含量,5月效果不显著,6—9月Y3、Y4显著高于对照,Y4与Y3相比提高了黄酮含量,但是效果不显著;Y3较Y2显著提高了元宝枫黄酮含量。

    (3)氮提高了元宝枫生长季节内硝酸还原酶活性,其中Y3、Y4之间无显著差异,Y3显著高于Y2和对照,9月Y2与对照相比对NR活性影响不显著。

    (4)随着氮肥施用量增加,元宝枫可溶性蛋白含量表现出升高的变化,Y4较Y3提高了可溶性蛋白含量,效果不显著;Y3较Y2和对照显著提高了可溶性蛋白含量。

    (5)综合比较来看,Y3对改善元宝枫生理特性效果优于Y2、Y3处理。

4.   讨论
  • 植物叶片内叶绿素含量的升高与植物营养状况的好坏直接相关[11-12],人工施肥改善了土壤营养状况,从而提高了元宝枫叶片内的叶绿素含量,这对提高叶片光合能力促进苗木生长具有重要作用[13]。从不同氮施用量处理来看,Y4与Y3相比虽然提高了叶绿素含量,但是并未达到显著水平,出现这种现象的原因存在两种可能,第一是Y3施肥量接近最佳施肥量,第二是Y3与Y4处理的养分施用量差距过小[14],具体原因还有待于后续研究中进一步验证。氮提高了元宝枫叶片内黄酮含量,仅在7月Y4高于Y3,其余月份Y3处理处于最高值,表明在Y3施肥量基础上提高至Y4并未显著促进黄酮含量升高,并且6、8、9月表现出降低的变化,说明Y3相对于Y4更有利于元宝枫黄酮含量的升高,所以Y3为本试验中促进黄酮含量升高的适宜处理[15]。从硝酸还原酶活性变化上来看,施用氮肥提高了其活性,Y3、Y4与对照相比差异达到了显著水平,这与魏永涛[16]的研究结果相似,表明施用氮肥一定程度上可以提高植物硝酸还原酶活性,但是也有报道认为,过高的氮肥施用量会降低植物硝酸还原酶活性[17],而本试验表现出一直增加的变化,分析原因认为这可能与本实验处理中Y4施用氮肥量与Y3处理差距较小有关。元宝枫可溶性蛋白含量表现出随着氮肥施用量的增加而升高的变化,这与李珣[18]的研究结果相似,表明施用氮肥在一定程度上改善了植物营养状况,促进了蛋白质的合成,提高了可溶性蛋白含量,有利于提高元宝枫对不良环境的适应能力。综合分析元宝枫叶片内色素和两种保护酶活性的变化来看,本试验中Y3处理效果优于Y1、Y2、Y4处理。

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