不同氮處理下礦山生態(tài)型水蓼氮積累與生理特性研究.pdf

1、農(nóng)業(yè)氮肥的大量施用和畜禽糞便的不斷排放，導(dǎo)致土壤中過(guò)量的氮隨滲漏或徑流等進(jìn)入水體，加速了水體富營(yíng)養(yǎng)化的進(jìn)程。利用植物提取富營(yíng)養(yǎng)化水體中過(guò)量的氮是修復(fù)水體富營(yíng)養(yǎng)化的有效措施之一。而弄清修復(fù)植物對(duì)氮的吸收積累機(jī)理可為其廣泛運(yùn)用提供理論依據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，磷富集植物礦山生態(tài)型水蓼(Polygonum hydropiper)對(duì)畜禽廢水中氮的去除能力強(qiáng)于非礦山生態(tài)型。因此，本文以礦山生態(tài)型水蓼為研究對(duì)象，非礦山生態(tài)型為對(duì)照，研究不同氮處理對(duì)礦山生態(tài)型

2、水蓼氮積累與分配，以及氮代謝酶活性、光合特性、根系形態(tài)等生理特性的影響，以期揭示礦山生態(tài)型水蓼生理特性與其氮積累的關(guān)系。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)隨著施氮量增加，兩種生態(tài)型水蓼生物量、氮積累量和氮積累速率在150mgkg-1時(shí)最大，且隨著生長(zhǎng)時(shí)期延長(zhǎng)生物量逐漸增加，氮含量逐漸降低，氮積累量在12周最大，氮積累速率在8周時(shí)最高。礦山生態(tài)型水蓼氮含量、氮積累量、氮積累速率均高于非礦山生態(tài)型?？梢?jiàn)，礦山生態(tài)型水蓼氮積累能力強(qiáng)于非礦山

3、生態(tài)型。兩種生態(tài)型水蓼莖和葉中氮的分配比例大于85％，且隨著施氮量增加逐漸增大，礦山生態(tài)型水蓼氮在葉中的分配比例高于非礦山生態(tài)型，是非礦山生態(tài)型的1.04～1.20倍。表明，兩種生態(tài)型水蓼氮主要分配在地上部，施氮增加了地上部氮素的分配比例，礦山生態(tài)型水蓼葉中更多氮的積累是其氮積累量大的主要原因。各器官中的氮形態(tài)主要以結(jié)構(gòu)性氮為主，根、莖、葉中結(jié)構(gòu)性氮的比例分別為81.20％～88.81％、73.39％～81.12％、79.49％～86.

4、62％。礦山生態(tài)型水蓼各器官中功能性氮的分配比例高于非礦山生態(tài)型，是非礦山生態(tài)型的1.03～1.22倍。
　　(2)在150mg kg-1適宜施氮量下，隨著生長(zhǎng)時(shí)期延長(zhǎng)，兩種生態(tài)型水蓼根和葉中氮代謝相關(guān)酶活性均在8周最高，且葉中氮代謝酶活性比根高，葉中硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶活性分別是根中的1.94～2.57倍、1.97～2.33倍和1.41～1.81倍。礦山生態(tài)型水蓼根和葉中氮代謝相關(guān)酶活性均顯著高于非礦山生態(tài)型

5、，硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶活性分別是非礦山生態(tài)型的1.15～1.59倍、1.08～1.40倍和1.21～1.44倍，且與階段氮積累量呈顯著正相關(guān)關(guān)系?？梢?jiàn)，礦山生態(tài)型水蓼對(duì)無(wú)機(jī)氮素的同化能力強(qiáng)于非礦山生態(tài)型，為其更多氮素的積累奠定了基礎(chǔ)。
　　(3)在150mg kg-1適宜施氮量下，隨著生長(zhǎng)時(shí)期延長(zhǎng)，兩種生態(tài)型水蓼葉片SPAD值（葉綠素相對(duì)含量）和凈光合速率在8周時(shí)最大，10周時(shí)急劇下降，礦山和非礦山生態(tài)型水蓼S

6、PAD值下降幅度分別為16.22％和22.15％，凈光合速率下降幅度分別為54.63％和47.79％，8周時(shí)植株的光合能力最強(qiáng)。在10周以前，兩種生態(tài)型水蓼葉片凈光合速率的變化主要由氣孔因素引起;在10周以后，凈光合速率的降低主要由非氣孔因素引起，植株氮含量降低可能是導(dǎo)致凈光合速率下降的主要原因。礦山生態(tài)型水蓼葉片SPAD值和光合參數(shù)顯著高于非礦山生態(tài)型，其中SPAD值和凈光合速率分別是非礦山生態(tài)型的1.20～1.30倍和1.09～1.

7、26倍，且SPAD值和凈光合速率與階段氮積累量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。礦山生態(tài)型水蓼光合能力強(qiáng)于非礦山生態(tài)型，有利于氮素的快速同化，為植株氮素積累奠定了良好的生理基礎(chǔ)。
　　(4)隨著供氮水平增加，兩種生態(tài)型水蓼根系形態(tài)參數(shù)和根系活力指標(biāo)均在50mg L-1最大，供氮50mg L-1是水蓼根系生長(zhǎng)發(fā)育最適氮濃度。在不同供氮水平下，兩種生態(tài)型水蓼側(cè)根長(zhǎng)占總根長(zhǎng)的70％～79％，側(cè)根根長(zhǎng)對(duì)水蓼總根長(zhǎng)的形成起著重要作用。礦山生態(tài)型水蓼總根根系