氮素供給對(duì)甘草根系呼吸動(dòng)態(tài)和生物量積累影響探究

1、氮素供給對(duì)甘草根系呼吸動(dòng)態(tài)和生物量積累影響探究摘要探究不同氮素供給對(duì)甘草根系呼吸及生物量 積累的影響規(guī)律，揭示通過影響根系呼吸來調(diào)控甘草生物量 積累的途徑。在6月至10月，每7d對(duì)控制環(huán)境條件下的 甘草播種苗施用氮(n)濃度為0, 0.5, 1, 2, 4, 8 mmol -l-1的全營(yíng)養(yǎng)液，每月月底測(cè)定甘草不同級(jí)別根系呼吸速 率及生物量，分析甘草根系生物量與呼吸速率的相關(guān)性。研 究結(jié)果表明，氮素顯著影響甘草根系呼吸速率和根系生物量 積累，通過相對(duì)抑制生長(zhǎng)呼吸速率以提高生物量而使兩者呈 負(fù)相關(guān)，并在8 mmol l-1氮濃度處理時(shí)有最佳的抑制甘草 根呼吸而提高根系生物量的效果。關(guān)鍵詞甘草；系呼

2、吸；氮素；生物量；相關(guān)性甘草glycyrrhiza uralensis fish.的根及根莖是重要 的植物藥，在世界范圍內(nèi)應(yīng)用廣泛，僅中國(guó)年消耗甘草量約 為5 000 t,過度的采挖導(dǎo)致甘草野生資源嚴(yán)重匱乏，致使 供需問題日趨嚴(yán)重1。多年來，為了有效提高人工栽培甘 草的產(chǎn)量，研究者在水分2、養(yǎng)分3、密度4等影響甘 草產(chǎn)量的因子方面做了積極探索研究，但其調(diào)控機(jī)制仍需進(jìn) 一步闡明。根系呼吸是影響植物初級(jí)生產(chǎn)力的重要因素，根 系的凈初級(jí)生產(chǎn)力占到植物總凈初級(jí)生產(chǎn)力的50% 80%5。植物光合作用每天同化的碳有30%60%被呼吸作用 消耗掉，其中很大一部分(10%50%)是由根呼吸釋放的， 而根呼吸所

3、消耗的碳主要為新根生長(zhǎng)、維持生命活動(dòng)以及吸 收養(yǎng)分提供能量6。根呼吸受土壤養(yǎng)分因素的影響較大， 所有營(yíng)養(yǎng)元素中氮素(n)對(duì)根呼吸的影響最大7。目前關(guān) 于藥用植物的根系呼吸及氮素對(duì)根系呼吸和生物量影響的 研究尚未見報(bào)道。甘草的根系既是藥用部位，又是重要的營(yíng) 養(yǎng)器官，對(duì)藥材的產(chǎn)量和質(zhì)量起著重要的決定作用。研究表 明，在甘草的生產(chǎn)實(shí)踐中，肥水調(diào)控是較常用的人工管理方 式，而氮素對(duì)甘草的生物量有正效應(yīng)8。故本文以甘草播 種苗為研究對(duì)象，研究甘草根系呼吸及生物量積累對(duì)氮素供 給的響應(yīng)特點(diǎn)，揭示通過影響根系呼吸來調(diào)控甘草生物量積 累的途徑，為提高人工栽培甘草的產(chǎn)量提供研究基礎(chǔ)資料。1材料與方法1. 1試驗(yàn)

4、地概況試驗(yàn)地設(shè)于北京中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院藥用植物栽培試 驗(yàn)區(qū)內(nèi)，地理坐標(biāo)為39° 55 n, 116° 28 e,海拔54.7m, 年平均氣溫11.8 °c, 1月份均溫-4.3 °c, 7月份均溫 25. 90 °c,年均地面溫度13. 50 °c,年平均降雨量577 mm, 年平均蒸發(fā)量1 861 mm,年均相對(duì)濕度62%。1. 2試驗(yàn)材料及培育試驗(yàn)所用pvc管圓柱形，管口直徑30 cm,管長(zhǎng)80 cm。2011年4月份將pvc管填埋于試驗(yàn)園中，管口高出地面5 cm, 在管中填充砂壤土，土壤有機(jī)質(zhì)0. 286%,堿解氮為35. 88

5、 mg kg-1,速效磷為 3. 0 mg kg-1,速效鉀為 85. 18 mg kg-1, ph 7.87, cac03 2. 71%o試驗(yàn)用甘草種子來源于內(nèi)蒙古伊克昭盟杭錦旗試驗(yàn)基 地，經(jīng)北京中醫(yī)藥大學(xué)副教授孫志蓉鑒定為甘草g. uralensis fisch.種子。于2011年5月中旬播種,出苗后， 每根pvc管選留4株甘草苗，每周澆1次營(yíng)養(yǎng)液，每管每次 1 l,澆灌營(yíng)養(yǎng)液在上午8： 00-9： 00進(jìn)行。營(yíng)養(yǎng)液配方參 照hoagland營(yíng)養(yǎng)液以及任軍9營(yíng)養(yǎng)液配方，試驗(yàn)中通過改 變營(yíng)養(yǎng)液中nh4n03濃度設(shè)計(jì)5個(gè)濃度梯度，即營(yíng)養(yǎng)液中總 n元素濃度分別為0.5, 1, 2, 4, 8 m

6、mol - l-1,對(duì)照組（ck 組）每周澆等量清水，進(jìn)行正常管護(hù)。1. 3試驗(yàn)設(shè)計(jì)1.3.1根系呼吸的測(cè)定 根系呼吸采用離體根系法測(cè) 定。在6-10月的每月底，選擇晴朗天氣，9： 00-16： 00 取樣測(cè)定。取樣時(shí)，刨出pvc管，縱向劈開后，用噴壺淋澆 至土壤與根系分離，保持根系的完整性。后用蒸憎水清洗干 凈，用濕紗布包裹并及時(shí)測(cè)定。將根系取出后，按主根為0 級(jí)根，支根為1級(jí)根進(jìn)行分級(jí)，分級(jí)后，在根系切面涂抹凡 士林（防止產(chǎn)生創(chuàng)傷呼吸），然后放入li-7000葉室內(nèi)，待 氣體流動(dòng)穩(wěn)定后讀數(shù)，測(cè)定根系釋放的c02的濃度，并根據(jù) c02通量按照測(cè)定樣品的體積計(jì)算得到體積呼吸速率，不能 及時(shí)測(cè)定

7、呼吸的根系置濕紗布內(nèi)短時(shí)間保存，各重復(fù)6次。 全部操作在裝有空調(diào)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，空調(diào)溫度設(shè)定為當(dāng)日10 cm地表溫度。1.3.2根系掃描 將測(cè)定完呼吸值的根系，采用epson expressin 10000xl掃描儀獲取形態(tài)結(jié)構(gòu)圖像，并用專業(yè)的 根系形態(tài)學(xué)和結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用系統(tǒng)winrhizo軟件，對(duì)根系體 積等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定分析。掃描時(shí)盡可能平放根系，避免根系 相互重疊。1.3.3根系生物量測(cè)定 各級(jí)別的根系測(cè)定呼吸通量后 置于80 £烘箱，烘至恒重后進(jìn)行稱量。1.3.4數(shù)據(jù)分析采用spss 19.0數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn) 行。2結(jié)果2. 1不同施n濃度甘草根系呼吸動(dòng)態(tài)變化對(duì)6-10月采集的不

8、同施n濃度甘草播種苗的不同級(jí)別 根系樣品進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算根系體積呼吸速率，得到的數(shù)據(jù)分 析見圖1, 2o由圖1, 2可以看出，甘草播種苗在不同n濃度處理下, 0級(jí)根及1級(jí)根體積呼吸速率隨時(shí)間變化規(guī)律不一致。各濃 度甘草0級(jí)根除ck組呈峰型曲線，在7月份出現(xiàn)峰值外， 其他施n組甘草0級(jí)根的體積呼吸速率基本均隨時(shí)間變化呈 下降趨勢(shì)(p 在觀測(cè)期內(nèi)，甘草播種苗1級(jí)根呼吸速 率均高于0級(jí)根，本文研究結(jié)果與任軍等在林木研究中的結(jié) 論一致9 o2.2不同施n濃度甘草根系生物量動(dòng)態(tài)變化對(duì)6月至10月份采集的不同施n濃度甘草播種苗的不 同級(jí)別根系樣品烘至恒重后稱量，得到不同級(jí)別甘草生物量 數(shù)據(jù)見表2, 3o6-

9、10月，不同施n濃度甘草播種苗的不同級(jí)別根系生 物量測(cè)定結(jié)果見表2, 3o各濃度處理下的甘草0級(jí)根、1級(jí) 根生物量在不同月份具有明顯的差異(p參考文獻(xiàn)1 閻永紅.不同來源甘草的質(zhì)量特征及評(píng)價(jià)研究d. 北京：北京中醫(yī)藥大學(xué)，2006： 10.2 曹君邁，祁金濤，崔建寧，等.甘草對(duì)水分虧缺的適應(yīng)機(jī)制研究j.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009, 269 (16)：202.3 張燕，王繼永，劉勇，等.氮肥對(duì)烏拉爾甘草生長(zhǎng) 及有效成分的影響j.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005, 27 (3)： 57.4 孫志蓉，翟明普，王文全，等.密度對(duì)甘草苗生長(zhǎng) 及甘草酸含量的影響j.中國(guó)中藥雜志，2007, 32 (21)： 222

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18、equirements and rate of protein turnover in vivo determined by the use of an inhibitor of protein synthesis and probe to assess its effectjphysiol plant, 1994, 92： 585.25 ryan m g. foliar maintenance respiration of sub-alpine and boreal trees and shrubs in relation to nitrogen contentj plant cell en

19、viron, 1995,18(7)： 765.effect of nitrogen supply on biomass accumulating and root respirationdynamic changing of glycyrrhiza uralensisguo pei-junl, wu guo-fengl*, liu wen-lan2, fan yu-lingl , niu guang-lil , wu guang-mingl , sun zhi-rong2(1. fenhuangshan mine hopital of jincheng anthracite company,

20、jincheng 048007, china；2. beijing university of chinese medicine, beijing 100102, china)abstract this paper aimed to study the effect nitrogen supplying on biomass accumulation and root respiration dynamic change of glycyrrhiza uralensis and reveal the metabolic pathway of root respiration impact the biomass accumulating of g. uralensis. six groups of one-year-old g uralensis were fertilized with total nutrition containing various nitrogen concentration (0, 0.5, 1, 2, 4, 8 mmol lt) every week. at the end