毛紅椿家系對土壤氮磷水平的遺傳響應.pdf

1、毛紅椿（Toona ciliatavar.pubescens）隸屬楝科（Meliaceae）香椿屬，是我國亞熱帶地區(qū)新發(fā)掘的優(yōu)良速生珍貴用材樹種。我國南方山地地形地貌復雜，造林立地條件千差萬別且普遍性地力衰退，選育高效利用立地生產力或對立地環(huán)境因子耐性強的毛紅椿基因型，有助于推動毛紅椿人工林發(fā)展和基地建設。
　　試驗前期對浙江開化、安徽南陵、江西永豐毛紅椿人工家系林進行調查，發(fā)現其在地點、坡位及其交互作用間差異極顯著。分析表明樹高

2、、胸徑與地理、氣候因子無顯著相關性，造林地土壤條件對林分生長起決定性作用，其中土壤氮和磷是影響毛紅椿生長的主要立地因子，且氮起了主要的作用。
　　本論文采取盆栽試驗方法，利用8個具有代表性的家系，測定分析毛紅椿生長狀況和根系特性與磷素環(huán)境關系，不同氮磷環(huán)境下的氮磷積累量、利用效率，以及不同氮磷環(huán)境下葉綠素相對含量、葉綠素熒光特性和氮磷利用關鍵酶活性的差異。研究闡明了毛紅椿對低氮磷脅迫的適應機制，揭示了毛紅椿生長對氮磷營養(yǎng)的遺傳反應

3、差異及變化規(guī)律，構建了不同氮磷環(huán)境下優(yōu)良家系的特異性指標，初步篩選出一批高效利用氮磷的毛紅椿家系。具體研究結果如下：
　　1.毛紅椿不同家系對氮水平的響應
　?。?）8個毛紅椿家系在不同氮水平下生長反應存在遺傳差異。毛紅椿苗木在處理間株高、地徑、干物質積累量、根系參數等生長參數達到顯著或極顯著水平。隨氮處理水平升高，各性狀均呈現先上升后下降的趨勢，標準氮（N1）濃度下各性狀達到最大，可確定為最適宜毛紅椿苗木的氮素濃度。在各處

4、理水平內毛紅椿家系間苗木各生長性狀存在顯著差異，即毛紅椿苗木對土壤氮素水平響應存在較大的遺傳變異。
　?。?）隨氮處理水平上升，Fv/F0、Fv/Fm、ΦPsⅡ、硝酸還原酶活性呈現先升后降的趨勢，SPAD則隨氮處理水平不斷升高。這說明過低的氮水平對毛紅椿苗木的光合及生理代謝產生抑制，而過高的氮水平其 SPAD雖有所升高，但其光合效率卻受到了抑制。低氮脅迫下，耐低氮型家系較其他家系葉綠素含量多、PSⅡ活性強、硝酸還原酶活性高；同樣，

5、在較好氮素環(huán)境下高氮敏感型家系擁有相似的特點。
　?。?）隨氮處理濃度增加，毛紅椿苗木根冠比不斷下降，低氮脅迫下毛紅椿根冠比最高，是應對低氮脅迫的主動性適應機制。各根系參數對適應低氮脅迫所起的貢獻不同，其中細根（0-1.0mm徑級根系）長度、須根數、根表面積起到了主要的作用，而粗根（>1.0mm徑級根系）長度、根體積起到的作用較小。低氮脅迫下毛紅椿更多的將干物質分配到徑級0-1mm的細根上。
　?。?）相關分析表明，在各氮水

6、平下，毛紅椿干物質積累量與氮積累量相關性較高，與氮利用效率相關性較低，即根系氮素的吸收在干物質積累能力上起到了主要的作用。在低氮脅迫(N0)水平下，干物質積累量同根表面積、須根數、0-0.5mm徑級根系相關性較高；標準氮（N1）水平下干物質積累量同根體積、根表面積、徑級大于2根系相關性較高。
　　（5）遺傳力分析表明，毛紅椿株高、地徑、干物質積累、各根系參數在各氮處理水平下均受較高的遺傳控制（0.6305~0.9773），隨氮處理

7、水平的增加，除根冠比外各性狀遺傳力有所下降，但仍保持在較高水平。
　?。?）通過各氮素水平下的相關性分析和遺傳力分析，確定根表面積、須根數、0-0.5mm徑級細根作為耐低氮型家系的特異性指標，選擇根體積、根表面積作為高氮敏感型家系的篩選指標。
　　（7）通過家系特異性性狀的分析，結合各家系的生長表現，確定 GX1、JX1、JX2作為在低氮脅迫下生長較好的耐低氮型家系；確定 GX1、GX2、JL1作為在較高氮素環(huán)境下生長較好的

8、高氮敏感型家系。
　　2.毛紅椿不同家系對磷水平的響應
　?。?）8個毛紅椿家系在不同磷水平下生長反應存在遺傳差異。毛紅椿苗木在處理間株高、地徑、干物質積累量、根系參數等生長參數達到顯著或極顯著水平。各生長參數隨磷素處理水平的升高而不斷升高，在P2水平下達到最大，可確定為最適合毛紅椿生長的磷素濃度。在各磷肥處理內毛紅椿苗木家系間苗木各生長性狀差異顯著，即毛紅椿苗木對土壤磷素存在較大的遺傳變異。
　　（2）葉綠素相對含量

9、、Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSⅡ、、qP在低磷脅迫下最低，隨磷處理水平的增加而不斷增加，qN變化則與之相反，意味著低磷脅迫對毛紅椿的光合能力產生了抑制。酸性磷酸酶活性在低磷脅迫下有所升高，是對低磷脅迫的抗逆反應。較之于家系，低磷脅迫下耐低磷家系葉綠素含量多、PSⅡ活性強、酸性磷酸酶活性高；在較好磷素環(huán)境下高磷敏感型家系有類似表現。
　?。?）隨磷處理水平的增加，毛紅椿根冠比變化不大，即在低磷脅迫下毛紅椿并未將更多的干物質分配至根

10、系。毛紅椿主要通過改變根系形態(tài)適應低磷脅迫，其中須根數、0-0.5mm徑級根系、根總長、根表面積對適應低磷脅迫貢獻較大，而粗根（>1.0mm徑級根系）、跟體積則貢獻較小。通過對各徑級根系長度占根系總長比例的分析，發(fā)現低磷脅迫下毛紅椿更多的將干物質分配到0-0.5mm徑級的細根上。
　?。?）相關分析表明，在各磷處理水平上，毛紅椿干物質積累量與磷素積累量相關性較高，與磷素利用效率相關性較低，即根系對磷素的吸收能力對干物質積累的影響是

11、主要的。在低磷脅迫水平(P0)下，干物質積累量同須根數、根表面積、0-0.5mm徑級根系相關性較高：P2水平下，干物質積累量同根體積、>1mm徑級根系相關性較高。
　?。?）遺傳力分析表明，毛紅椿苗木高徑、干物質積累、各根系參數在各磷處理水平下均受較高的遺傳控制（0.6714~0.9951），隨著土培介質磷素營養(yǎng)的改善性狀的家系遺傳力略有下降，卻仍保持較高水平。
　?。?）通過各磷素水平下的相關性分析和家系遺傳力分析，結合各