氮水平对苹果叶片13C光合产物和15N向果实转移分配的影响

以6年生‘烟富3’/M26/平邑甜茶苹果为试材,采用C、N双标记技术,研究在果实膨大后期用不同尿素浓度水溶液(N 0%、0.6%、1.2%、1.8%、2.4%,分别用CK、N₁、N₂、N₃、N₄表示)涂抹果实周围20 cm范围内叶片对叶片¹³C同化能力及¹³C光合产物、¹⁵N向果实转移分配的影响.结果表明: 随着尿素浓度的增加,叶片的叶绿素含量、氮含量、光合速率、山梨醇和蔗糖含量、6-磷酸山梨醇脱氢酶(S6PDH)和蔗糖磷酸合酶(SPS)活性及¹³C同化能力均先升高后降低,均以1.8%尿素涂抹处理最高,清水对照最低.¹³C自留量(自身叶片+自身新梢)以清水对照最高,为81.6%,1.8%尿素涂抹处理最低,为63.5%.向外输出的¹³C光合产物主要分布在标记果实,其次是未标记多年生枝,未标记叶片最低.果实¹³C吸收量随着尿素浓度增加呈先升高后降低趋势,以1.8%尿素涂抹处理最高(1.21 mg·g^-1),清水对照最低(0.51 mg·g^-1);果实¹⁵N吸收量随着尿素浓度增加呈持续升高趋势.表明尿素水溶液叶施可不同程度地提高叶片光合产物和氮素向果实转移分配的能力,以1.8%尿素涂抹处理叶片光合产物向果实转移分配能力最强,同时避免了过多的氮素向果实的输入.     

等量分次施氮对冬枣15N和13C利用与分配特性的影响

以4年生盆栽冬枣为试材,采用¹³C、¹⁵N双标记示踪技术,在果实发育期研究了等氮量分次追施氮肥对冬枣植株¹⁵N和¹³C吸收、利用、积累和分配的影响.结果表明: 至果实采收期,冬枣各器官Ndff值(植株器官从肥料中吸收分配到的¹⁵N量对该器官全氮量的贡献率)随追氮次数的增多而显著增大.生殖器官(果实)和营养器官(叶片、枣吊、新生枣头枝和细根)的¹⁵N分配率以4次追氮处理最高,1次追氮处理最低,贮藏器官(主干、多年生枝和粗根)¹⁵N分配率的趋势相反;4次追氮处理¹⁵N利用率分别比1次和2次追氮处理高27.4%和15.5%.追氮次数越多,植株总氮量和¹⁵N吸收量越大;随时间的推移,1次追氮处理土壤¹⁵N丰度和总氮含量持续降低,2次追氮处理呈先升高后降低的趋势,4次追氮处理变化相对最为平稳,至处理后期显著高于其他处理;果实白熟至采收期,叶片叶绿素、氮含量和净光合速率均表现为4次追氮>2次追氮>1次追氮.不同处理¹³C同化物积累与分配不同.4次追氮处理¹³C固定总量分别是1次和2次追氮处理的1.1和1.2倍.增加追氮次数,促进了¹³C同化物向果实和贮藏器官的转移,而减少了向当年生营养器官的分配.综上,果实发育期4次追氮通过保证根层稳定、充足的氮素供应,提高了对氮素的吸收和利用,进而维持了较高的净光合速率,促进并优化了光合同化物的积累和分配,最有利于冬枣树体的生长及产量和品质的提高.     

供氮水平对矮化苹果15N-尿素吸收、利用、损失及产量和品质的影响

以7年生烟富3/M26/平邑甜茶为试材,采用¹⁵N同位素示踪技术,研究不同供氮水平[低氮(100 kg N·hm^-2,N₁₀₀)、中氮(200 kg N·hm^-2,N₂₀₀)和高氮(300 kg N·hm^-2,N₃₀₀)]对烟富3/M26/平邑甜茶¹⁵N-尿素吸收、利用、损失及产量和品质的影响.结果表明: 不同供氮水平植株的生长状况及氮素吸收、利用和损失特性差异显著.N₂₀₀处理植株叶绿素含量(SPAD)、光合速率(P_n)、叶片全氮含量和生物量显著高于N₁₀₀和N₃₀₀处理,植株根冠比也显著增加.不同供氮水平下植株各器官对氮的吸收能力(Ndff值)存在显著差异,各测定时期果实(花)、叶片、一年生枝、多年生枝和中心干的Ndff值均为N₁₀₀>N₂₀₀＞N₃₀₀;而根的Ndff值在盛花期和春梢缓长期为N₁₀₀ >N₂₀₀＞N₃₀₀,在秋梢生长期、果实膨大期和果实成熟期为N₂₀₀ >N₁₀₀＞N₃₀₀.在果实成熟期,N₂₀₀处理¹⁵N肥料利用率为23.6%,显著高于N₁₀₀(16.3%)和N₃₀₀处理(14.4%),而¹⁵N损失率为56.4%,显著低于N₁₀₀(60.6%)和N₃₀₀处理(66.1%).不同供氮水平植株的平均单果质量、单株产量、可溶性固形物、硬度、可溶性糖、可滴定酸、糖酸比均存在显著差异,且均以N₂₀₀处理最高,其次是N₃₀₀处理,N₁₀₀处理最低.     

施肥深度对矮化苹果15N尿素吸收、利用及损失的影响

以5年生烟富3/M26/平邑甜茶为试材,采用¹⁵N同位素示踪技术,研究表层(0 cm)、上层(20 cm)和中层(40 cm)3个施肥深度对矮化苹果¹⁵N 尿素吸收、分配及利用特性的影响.结果表明： 20 cm施肥处理的叶面积、叶绿素含量和叶片全氮含量显著高于0和40 cm施肥处理.不同施肥处理各器官从肥料中吸收分配到的¹⁵N量对该器官全氮量的贡献率(Ndff)存在显著差异,盛花期均以根的Ndff最高,多年生枝次之;新梢旺长期和花芽分化期根部吸收的¹⁵N优先向新生营养器官转运;果实膨大期各器官Ndff均达到较高水平;果实成熟期均以果实中的Ndff最高.果实成熟期不同施肥处理的¹⁵N分配率存在显著差异,20 cm施肥处理生殖器官和营养器官的¹⁵N分配率显著高于0和40 cm施肥处理,而贮藏器官的¹⁵N分配率显著低于0和40 cm施肥处理.在果实成熟期,20 cm施肥处理¹⁵N肥料利用率为24.0%,显著高于0 cm(14.1%)和40 cm施肥处理(7.6%),而¹⁵N损失率为54.0%,显著低于0 cm(67.8%)和40 cm施肥处理(63.5%).不同施肥深度土壤¹⁵N残留量随施肥深度的增加而显著增加.     

硝酸盐供应水平对平邑甜茶幼苗生长、光合特性与15N吸收、利用的影响

以霍格兰营养液为培养基质,采用¹⁵N同位素示踪技术,研究不同浓度¹⁵NO₃^--N (0、2.5、5、10和20 mmol·L^-1,分别以N₀、N₁、N₂、N₃和N₄表示)对平邑甜茶幼苗生长、光合作用、¹⁵N吸收、利用及分配的影响.结果表明:与其他处理相比,N₂处理幼苗叶绿素含量、叶面积及各器官干质量最大.叶片净光合速率(P_n)随¹⁵NO₃^--N浓度的增加显著增大,但¹⁵NO₃^--N浓度超过N₂处理后P_n略有下降.处理20 d时,N₂处理幼苗根系活力最大,根系长度、根系总表面积和根尖数也显著高于其他处理.各处理间¹⁵N分配率差异显著,N₂处理幼苗各器官间¹⁵N分配率最均衡,¹⁵N利用率也较高;随¹⁵NO₃^--N浓度增加,各处理幼苗全氮量和¹⁵N吸收量呈先升高后降低的趋势,且在N₂处理时最大,分别为103.77和21.57 mg.处理12 d后,叶片硝酸还原酶(NR)活性以N₂处理最高,N₄处理最低,至第16天时,N₄处理较N₂处理降低了84.9%.因此,¹⁵NO₃^--N供应过低抑制幼苗光合作用及氮素吸收,¹⁵NO₃^--N供应过高则抑制幼苗体内硝态氮同化及根系生长,均不利于苹果幼苗生长及氮素营养吸收利用,适量供氮有利于苹果幼苗的生长、光合作用的提高,以及氮素的吸收、利用和分配.     

氮水平对苹果叶片13C光合产物和15N向果实转移分配的影响

以6年生‘烟富3’/M26/平邑甜茶苹果为试材,采用C、N双标记技术,研究在果实膨大后期用不同尿素浓度水溶液(N 0%、0.6%、1.2%、1.8%、2.4%,分别用CK、N₁、N₂、N₃、N₄表示)涂抹果实周围20 cm范围内叶片对叶片¹³C同化能力及¹³C光合产物、¹⁵N向果实转移分配的影响.结果表明: 随着尿素浓度的增加,叶片的叶绿素含量、氮含量、光合速率、山梨醇和蔗糖含量、6-磷酸山梨醇脱氢酶(S6PDH)和蔗糖磷酸合酶(SPS)活性及¹³C同化能力均先升高后降低,均以1.8%尿素涂抹处理最高,清水对照最低.¹³C自留量(自身叶片+自身新梢)以清水对照最高,为81.6%,1.8%尿素涂抹处理最低,为63.5%.向外输出的¹³C光合产物主要分布在标记果实,其次是未标记多年生枝,未标记叶片最低.果实¹³C吸收量随着尿素浓度增加呈先升高后降低趋势,以1.8%尿素涂抹处理最高(1.21 mg·g^-1),清水对照最低(0.51 mg·g^-1);果实¹⁵N吸收量随着尿素浓度增加呈持续升高趋势.表明尿素水溶液叶施可不同程度地提高叶片光合产物和氮素向果实转移分配的能力,以1.8%尿素涂抹处理叶片光合产物向果实转移分配能力最强,同时避免了过多的氮素向果实的输入.     

等量分次施氮对冬枣15N和13C利用与分配特性的影响

以4年生盆栽冬枣为试材,采用¹³C、¹⁵N双标记示踪技术,在果实发育期研究了等氮量分次追施氮肥对冬枣植株¹⁵N和¹³C吸收、利用、积累和分配的影响.结果表明: 至果实采收期,冬枣各器官Ndff值(植株器官从肥料中吸收分配到的¹⁵N量对该器官全氮量的贡献率)随追氮次数的增多而显著增大.生殖器官(果实)和营养器官(叶片、枣吊、新生枣头枝和细根)的¹⁵N分配率以4次追氮处理最高,1次追氮处理最低,贮藏器官(主干、多年生枝和粗根)¹⁵N分配率的趋势相反;4次追氮处理¹⁵N利用率分别比1次和2次追氮处理高27.4%和15.5%.追氮次数越多,植株总氮量和¹⁵N吸收量越大;随时间的推移,1次追氮处理土壤¹⁵N丰度和总氮含量持续降低,2次追氮处理呈先升高后降低的趋势,4次追氮处理变化相对最为平稳,至处理后期显著高于其他处理;果实白熟至采收期,叶片叶绿素、氮含量和净光合速率均表现为4次追氮>2次追氮>1次追氮.不同处理¹³C同化物积累与分配不同.4次追氮处理¹³C固定总量分别是1次和2次追氮处理的1.1和1.2倍.增加追氮次数,促进了¹³C同化物向果实和贮藏器官的转移,而减少了向当年生营养器官的分配.综上,果实发育期4次追氮通过保证根层稳定、充足的氮素供应,提高了对氮素的吸收和利用,进而维持了较高的净光合速率,促进并优化了光合同化物的积累和分配,最有利于冬枣树体的生长及产量和品质的提高.     

利用15N示踪技术研究木荷与马尾松幼苗叶片对NO2的吸收与分配

大气氮氧化物(NO_x=NO+NO₂)随着干沉降进入森林生态系统时,会首先接触森林冠层。森林乔木能通过叶片吸收多少NO₂以及对吸收的NO₂是如何分配的,目前尚不清楚。该研究利用¹⁵N稳定同位素示踪技术,对中国南方常见乔木树种木荷(Schima superba)和马尾松(Pinus massoniana)幼苗在黑暗和光照两种条件下进行了¹⁵NO₂静态箱熏蒸实验,检测并分析了两种植物的¹⁵N回收率以及吸收的NO₂在植物各组织中的分配结果。结果显示:植物主要通过气孔吸收NO₂,木荷和马尾松在黑暗条件下整体分别能回收10.3%±5.9%和20.4%±7.0%¹⁵NO₂,在光照条件下整体分别能回收35.9%±5.4%和68.2%±7.6%¹⁵NO₂。两种植物各组织中的平均干质量¹⁵     

集约化生产对农田土壤碳氮含量及δ13C和δ15N同位素丰度的影响

集约化生产下农田土壤碳、氮含量变化是衡量土壤肥力持久性的重要指标.对常规水稻-蚕豆轮作地、露地蔬菜地、3年塑料大棚地和10年以上塑料大棚地的土壤pH、电导率(EC)、土壤有机碳(SOC)和总氮(TN)含量及δ13C和δ15N同位素丰度进行测定,研究了集约化生产程度对土壤特性的影响.结果表明： 与水稻-蚕豆轮作地相比,露地蔬菜地、3年塑料大棚地和10年以上塑料大棚地0～20 cm耕层土壤pH分别降低1.1、0.8和0.7,而土壤EC分别是水稻-蚕豆轮作地的4.2、4.9和5.2倍;土壤碳、氮含量随塑料大棚地生产年限的增加总体上呈先增大后减小的趋势.与水稻-蚕豆轮作地相比,10年以上塑料大棚地0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土层的土壤SOC含量分别下降了54%、46%、60%、63%和59%,土壤TN含量分别下降了53%、53%、71%、82%和85%.农田集约化生产程度显著影响土壤SOC、TN含量和δ13C、δ15N丰度,土壤δ13C丰度与SOC含量呈显著负相关.土壤δ13C丰度可作为评价农田土壤碳循环受人为干扰强度的指标.     

供氮水平对不同砧穗组合苹果叶片衰老及~(13)C、~(15)N分配利用的影响

砂培条件下,以2年生烟富3/八棱海棠(乔化)、烟富3/M7(半矮化)和烟富3/M26/八棱海棠(矮化)为试材,采用C、N双标记示踪技术,研究供氮水平(0N、25%N和100%N,100%N为Hoagland完全营养液中的N量)对不同砧穗组合苹果叶片衰老及~(13)C、~(15)N分配利用的影响.结果表明:在秋梢停长期,在同一氮素胁迫(0N和25%N)下植株叶片的叶绿素、氮含量和光合速率均以烟富3/八棱海棠最大,其次是烟富3/M7,烟富3/M26/八棱海棠最小,而正常氮素处理(100%N)均以烟富3/M26/八棱海棠最大,其次是烟富3/M7,烟富3/八棱海棠最小;在同一氮素胁迫水平下叶片的SOD和CAT活性均为烟富3/八棱海棠烟富3/M7烟富3/M26/八棱海棠,而正常氮素水平均为烟富3/M26/八棱海棠烟富3/M7烟富3/八棱海棠;在同一氮素水平下,3种砧穗组合苹果植株根和叶片的~(15)N、~(13)C分配率存在显著差异,氮素胁迫处理植株根的~(15)N、~(13)C分配率最高,表现为烟富3/八棱海棠烟富3/M7烟富3/M26/八棱海棠,而正常氮素处理植株叶片的~(15)N、~(13)C分配率最高,表现为烟富3/M26/八棱海棠烟富3/M7烟富3/八棱海棠.在不同氮素水平下,3种砧穗组合苹果植株氮肥利用率存在显著差异,且均以烟富3/八棱海棠植株最大,分别为44.3%、37.5%和31.4%,其次是烟富3/M7,分别为38.8%、30.7%和26.6%,烟富3/M26/八棱海棠最小,分别为32.0%、27.2%和22.5%.     

有机无机肥分次配施对嘎啦苹果生长、15N-尿素吸收利用及损失的影响

以15年生嘎啦苹果/平邑甜茶为试材,采用¹⁵N同位素示踪技术,研究有机无机肥分次配施对嘎啦苹果/平邑甜茶生长、¹⁵N-尿素吸收利用及损失的影响.结果表明: 与不施有机肥相比,有机无机肥配施显著提高了植株根冠比、叶绿素含量、单株叶片总氮量和单果质量,且有机无机肥分次配施的效果要优于有机无机肥一次性配施.有机无机肥配施提高了各器官对氮的吸收征调能力(Ndff值),其中有机无机肥分次配施的效果更显著;而不同施肥处理各器官的Ndff值均表现为果实最高,其次是叶片、一年生枝、细根、粗根和多年生枝,中心干最低.有机无机肥分次配施植株总氮量和¹⁵N肥料利用率分别为395.39 g和28.4%,显著高于有机无机肥一次性配施处理(342.77 g和21.1%)和不施有机肥处理(296.41 g和14.6%),而¹⁵N损失率为51.3%,显著低于有机无机肥一次性配施处理(57.5%)和不施有机肥处理(60.6%).     

Natural 13C and 15N abundance of field-collected fungi and their ecological implications

The natural abundance of ¹³C and ¹⁵N was measured in basidiocarps of at least 115 species in 88 genera of ectomycorrhizal, wood-decomposing and litter-decomposing fungi from Japan and Malaysia. The natural abundance of ¹³C and ¹⁵N was also measured in leaves, litter, soil and wood from three different sites. ¹⁵N and ¹³C were enriched in ectomycorrhizal and wood-decomposing fungi, respectively, relative to their substrates. Ectomycorrhizal and wood-decomposing fungi could be distinguished on the basis of their δ¹³C and δ¹⁵N signatures. Although there was high variability in the isotopic composition of fungi, the following isotope- enrichment factors (ε, mean±SD) of the fungi relative to substrates were observed:
ε_{ectomycorrhizal fungi/litter} = 6.1±0.4‰¹⁵N
ε_{ectomycorrhizal fungi/wood} = 1.4±0.8‰¹³C
ε_{wood-decomposing fungi/wood} = −0.6±0.7‰¹⁵N
ε_{wood-decomposing fungi/wood} = 3.5±0.9‰¹³C
The basis of isotope fractionation in C metabolism from wood to wood-decomposing fungus is discussed.