氮沉降对杨树和水杉叶片碳水化合物及养分含量影响毕业论文_生态学毕业论文

氮沉降对杨树和水杉叶片碳水化合物及养分含量影响毕业论文

2021-04-27更新

摘 要

近几十年来,由于逐渐增加的氮沉降现象已经对森林生态系统产生巨大影响。了解森林生态系统对氮的增长的响应和反馈,对于维护森林生态系统的多样性和生产力具有重要的意义。本研究选择8年生杨树林和20年生水杉林作为试验样地,设置N0(0 g N·m-2·a-1)、N1(5 g N·m-2·a-1)、N2(10 g N·m-2·a-1)、N3(15 g N·m-2·a-1)、N4(30 g N·m-2·a-1)5个不同浓度,进行模拟氮沉降实验,探讨杨树和水杉的叶片的碳水化合物和养分含量对模拟氮沉降的响应。结果表明(1)中低氮(N1,N2)对杨树和水杉叶片中木质素的含量表现为抑制作用,而中高氮(N3,N4)表现为促进作用;(2)中低氮(N1,N2,N3)对水杉叶片中纤维素含量起抑制作用,且含量逐渐降低,高氮(N4)对纤维素含量起促进作用。所有氮处理水平(N1,N2,N3,N4)都对杨树叶片纤维素含量产生抑制作用,但抑制作用逐渐减弱;(3)各水平的氮浓度对杨树和水杉叶片可溶性糖的含量都是先促进后抑制,水杉随着氮浓度增加可溶性糖含量先上升后下降但都高于对照,杨树叶片可溶性糖含量在中低氮(N1,N2,N3)处理时,浓度逐渐降低但仍高于对照,在高氮(N4)处理时含量低于对照。(4)杨树在各浓度氮处理时淀粉含量都在上升,且在高氮(N4)处理时上升较快,水杉在中低氮(N1,N2,N3)处理时淀粉含量上升,且N3处理时达到最大值,在高氮(N4)处理时呈现下降趋势,但仍高于对照。(5)氮处理对杨树和水杉叶片的K、Na、Mg具有先促进后抑制的作用,对于Ca具有抑制作用。

关键词:氮沉降;碳水化合物;养分;叶片

Effects of nitrogen deposition on carbohydrate and nutrient of leaf in Poplar and Metasequoia plantation

ABSTRACT

In the past decades, increasing nitrogen deposition has had a significant impact on forest ecosystems. Understanding the response to this increasing nitrogen cycle and feedback mechanisms of forest ecosystems to nitrogen deposition is vital for the maintenance of forest ecosystem health and productivity. In this study, young poplar and Metasequoia forests were as a test sample. The randomized block design was used with five nitrogen deposition concentration treatments, i.e. N0 (0 g N ·m-2·a-1), N1 (5 g N ·m-2·a-1), N2 (10 g N ·m-2·a-1), N3 (15 g N ·m-2·a-1), N4 (30 g N ·m-2·a-1) in the field. The results showed:(1) Lignin content of poplar and Metasequoia leaves showed inhibition in the low nitrogen treatments (N1, N2), while the high nitrogen (N3, N4) had promoted the lignin content;(2) Low nitrogen (N1, N2, N3) of Metasequoia leaves inhibited cellulose content, and the content decreased, nitrogen (N4)promotes the content of the cellulose. All nitrogen treatment levels (N1, N2, N3, N4) inhibited the leaves of poplar cellulose content, but gradually weakened inhibition;(3) After each concentration of the nitrogen concentration of poplar and Metasequoia leaf soluble sugar content are the first to promote the suppress. Soluble sugar content of Metasequoia increased with increasing nitrogen concentration and then decreased, but higher than that of the control treatment. Soluble sugar content of poplar in low-nitrogen (N1, N2, N3) was decreased, but still higher than that of the control treatment. Soluble sugar content in higher nitrogen (N4) content treatment was lower than that of the control treatment;(4) Starch content of Poplar leaves were arouse in each nitrogen treatment and increased rapidly in higher nitrogen (N4) treatment. Starch content of Metasequoia at low nitrogen (N1, N2, N3) treatment increased, and N3 treatment reached the maximum, when nitrogen (N4) treatment showed decreased, but still higher than that of the control;(5) K, Na, Mg content had increased firstly, and then decreased with increasing nitrogen concentration. Ca content in leaf of poplar and Metasequoia was decreased with increasing nitrogen concentration.

Key words: nitrogen deposition; carbohydrate; nutrient; leaf

目 录

1 前言 – 1 –

1.1研究背景 – 1 –

1.2国内外的研究进展 – 1 –

1.2.1叶片碳水化合物的研究进展 – 1 –

1.2.2叶片养分含量的研究进展 – 2 –

1.3研究意义 – 3 –

2 研究地区概况与研究方法 – 5 –

2.1研究地区概况 – 5 –

2.2树种选择与样地设置 – 5 –

2.3施氮方法 – 5 –

2.4样品处理 – 5 –

2.5数据处理 – 6 –

3 结果与分析 – 7 –

3.1氮沉降对叶片碳水化合物的影响 – 7 –

3.1.1氮沉降对叶片结构性碳水化合物的影响 – 7 –

3.1.2氮沉降对叶片非结构性碳水化合物的影响 – 8 –

3.2氮沉降对叶片养分含量的影响 – 10 –

3.2.1氮沉降对水杉叶片养分含量的影响 – 10 –

3.2.2氮沉降对杨树叶片养分含量的影响 – 11 –

4 结论与讨论 – 13 –

4.1结论 – 13 –

4.2 讨论 – 13 –

致谢 – 15 –

参考文献 – 16 –

1 前言

1.1研究背景

近年来由于化石燃料的燃烧和化肥的使用及畜牧业发展等向大气中排放的含氮化合物的激增,导致大气中人为活性氮的增加,全球氮沉降将在未来25年内加倍[1,2]。由于氮沉降的成倍增加,破坏了自然界原有的碳氮循环[3]。在欧洲畜牧业和工业发达地区的氮沉降量超过25kg·hm-2·yr-1[4];在中国,自1980年改革开放以后经济快速发展,工农业污染物的排放量也日益增多,现已成为世界三大高氮沉降集中区之一[5]。就我国而言,热带、亚热带是高氮沉降的集中区,我国南方部分地区高达75kg·hm-2·yr-1[6],而森林在生长季节对氮的正常需求量大约为5-8kg·hm-2·yr-1 [7]。因此,氮沉降对陆地生态系统的影响远远超过了人类的预计。

1.2国内外的研究进展

1.2.1叶片碳水化合物的研究进展

碳水化合物是植物体中最主要的物质之一,约占干重的80%,主要作用是为植物的生长提供大量的能力以及转化为其他生命必须的物质,并构成植物的结构物质。碳水化合物可分为结构性碳水化合物和非结构性碳水化合物,结构性碳水化合物包含木质素和纤维素等,非结构性碳水化合物包含淀粉,蔗糖和果糖等可溶性糖。

碳水化合物是地球绿色植物进行光合作用的产物,由碳素与水转变而成。19世纪初刚开始研究它们时,发现其共同分子式为,Cx(H20)y,英文命名为carbohydrate,意为碳与水的化合物。后发现该通式并不正确,但以习惯使用,该词也就沿用至今。碳水化合物的化学概念:多羟基的醛、酮或其简单衍生物以及能水解产生上述产物的化合物的总称。碳水化合物按其结构分为非结构性碳水化合物和结构性碳水化合物。非结构性碳水化合物存在植物的细胞内容物中,含有较大量的贮藏物质及其衍生物和前体,如淀粉、低聚糖、单糖等。他们被划归为非结构性碳水化合物。结构性碳水化合物存在于细胞壁中,主要为纤维素、半纤维素和木质素。纤维素是构成植物细胞壁的主要成分。通常与木质素伴随存在或单一存在。生叶期,储存的碳水化合物由根系向茎转移,落叶树茎生长的早期阶段,储存的碳水化合物为茎叶生长提供能量和物质。一旦新叶开始光合作用,固定的碳水化合物首先用于叶片的继续生长,然后用于其他组织的生长,最后才会储存起来,在叶片没有完全成熟之前,碳水化合物不会转移到储存组织中去。

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