全 文 ：*通讯作者
收稿日期:2005 - 01 - 12;修回日期:2005 - 09 - 23
基金项目:黑龙江省自然科学基金项目(C0207)
作者简介:姜丹(1975 -),女 ,黑龙江省宁安市人 ,在读硕士研究生,主要从事草坪生产管理.
光氮互作对草地早熟禾碳氮代谢的影响
姜　丹 , 陈雅君* , 刘　丹 , 胡海辉
(东北农业大学园艺学院 , 黑龙江　哈尔滨　150030)
　　摘要:以草地早熟禾的 3个品种为试验材料 , 研究了高低光照下不同的施氮水平对植株体内碳
氮代谢的影响。对可溶性糖和硝酸还原酶的含量测定结果显示:高低光强下早熟禾的氮素同化能力
均随着氮水平的升高呈现先升高后降低的趋势 , 碳代谢的中间产物可溶性糖随着氮水平的升高呈现
先降低后升高的趋势 ,高低光下糖的含量随着氮水平的升高其品种间差异逐渐减小;在低氮条件下 ,
植物的氮素同化能力较弱 ,光合碳代谢相对较强 ,糖含量较高 , 随着氮水平的增大 , 光合产物逐渐流
向氮素代谢 ,硝酸还原酶含量升高。
　　关键词:光氮互作 ;草地早熟禾 ;碳氮代谢
　　中图分类号:S688. 4;S945. 1　　文献标识码:A　　文章编号:1000-6311(2005)06-0049-05
Effects of Light Condition and Nitrogen Supply on Carbon - Nitrogen Metabolism of
Poa pratensis L. JIANG Dan , CHEN Ya-jun , LIU Dan , Hu Hai-hui (Horticulture
Col lege o f Northeast Agricul tural Univ ersity , Harbin , 150030 , China):Grassland
o f China ,No. 6 ,2005 , pp. 49 ～ 53.
Abstract:The inf luence of di fferent nit rogen supply and light intensity on three Poa
pratensis varieties of Carbon - Nit rogen metabolism were studied by meaturing some
index such as so luble sugar and ni trate reductase. The resul ts showed that abi li ty o f
nit rog en assimilat ion increased first and then decreased. However , middle product
such as soluble sugar w as inverse. The difference in soluble sugar betw een high light
and low light decreased as ni tro gen supply increased. Nitro gen metabo lism ability
w as decreased under low nit rogen ,pho to synthesis w as very st rong relatively and sug-
ar contents w ere higher. More pho tosynthetic production w ere dist ributed into nit ro-
gen assimilat ion as ni trog en supply inceased , nit rate reductase w as increased.
Key words:Effects of lig ht and nit rogen;Poa pratensis L;Carbon-nit rogen metabo-
li sm
—49—
第 27卷　第 6期　　　　　　　　　　　　中　国　草　地　　　　　　　　　　　　2005 年 11 月
Vol. 27　No. 6　 　　　　　　　　　　　Gra ssland of China　　　　　　　　 　　　　Nov. 2005
　　碳氮代谢是植物生长发育的过程中最基本
的代谢过程 ,光合作用是碳代谢的重要部分 ,其
强度与碳代谢强度呈正相关[ 4] 。在一定的光强
范围内 ,植物的光合速率随光照的增强而增加 ,
对养分的需要量随之增加 ,吸收能力增强[ 5] 。
氮代谢强度常用硝酸还原酶活性表示 ,其活性
高低对整个氮代谢的强弱起关键作用[ 3] 。在充
足的氮素供应下 ,硝酸还原酶活性强 ,植物叶片
中的氮含量高 ,叶绿体中的叶绿素含量增加(叶
绿体中的氮占叶片中氮总量的 70%), 光合作
用强度增大[ 7] ,光氮的交互作用影响着植物的
物质生产 、光合产物的形成 、转化分配和碳氮代
谢 ,因此研究草地早熟禾的光氮最佳组合 ,探究
光氮互作与碳氮代谢的关系 ,对于草坪生产实
践具有重要意义。
1　材料与方法
1. 1　试验材料
供试的草地早熟禾三个品种为公园
(Park)、优异(Meri t)、康尼(Conni),产地为
美国 ,均引自哈尔滨三丰园林公司 。
1. 2　研究方法
材料培养分温室基质培养和大田栽培。
基质栽培:本试验在东北农业大学园艺
实验站进行 ,用蛭石做基质播种草地早熟禾
种子 ,塑料花盆 ,播种量为 0. 0871g /盆 , 1周
后出苗 ,每周浇一次(hoag land营养液配方)
营养液。在室内设两个高低光照水平
(5000lx 和 10000lx),每种光处理下设 5个
氮水平 , 硝 酸 铵浓 度 分 别为 0mo l /L 、
0. 004mo l /L 、 0. 008mol /L 、 0. 012mo l /L 、
0. 016mo l /L ,三次重复 ,6周后测定生理指标。
大田栽培:苗期采用田间建坪的方式 ,按
10g /m
2 播种量进行播种 ,播种之前测定土壤
的基础肥力 ,管理期间适当浇水 , 1个月后以
自然光照为对照组 ,进行遮荫处理(70%),同
时施氮肥 , 设 5 个氮水平(0g /m2 、5g /m2 、
10g /m2 、15 g /m 2 、20g /m 2), 3 次重复 ,随机
分组设计 ,处理 1个月后测定生理指标 。
根据高等农业院校试用教材《植物生理
学实验技术》的方法 ,用蒽酮法测定可溶性糖
含量 ,用活体法测定硝酸还原酶活力。
2　结果与分析
2. 1　不同光氮处理对草地早熟禾可溶性糖
含量的影响
基质培养条件下 ,不同光氮处理植株可
溶性糖含量变化见图 1。
图 1　基质培养条件下不同光氮处理对可溶性糖含量的影响
F ig. 1　Effects of lig ht and nitro gen supply on the contents of soluble sugar in cultiv ation
　　注:P(H)为高光处理的公园品种 , P(L)为低光处理的公园品种 , M(H)为高光处理的优异品种 , M(L)为低光处理的优
异品种 , C(H)为高光处理的康尼品种 ,C(L)为低光处理的康尼品种;下图同。
—50—
中国草地　2005 年　第 27 卷　第 6 期
　　草地早熟禾是 C3 植物 ,细胞中可溶性糖
是重要的代谢产物 ,受光合生产和碳代谢的
影响 。由图 1可知 ,高光比低光下糖含量总
体上偏高;高低光强下糖的含量均随施氮量
的增加呈现先降低后升高的趋势 ,高低光照
下康尼糖含量变化的转折点均出现在 N4水
平 ,公园和优异则出现在 N2水平;三个品种
中康尼的糖含量始终最高 ,表明康尼在基质
室内培养条件下碳素的同化能力最强 ,在生
产中耐低光低氮性强于其他 2个品种。方差
分析结果表明(表 1),氮素影响着公园和优
异的糖含量变化 ,光对康尼和优异的糖含量
变化及氮和光的交互作用对每个品种的糖含
量变化都有显著影响。
表 1　基质条件下可溶性糖方差分析的 F 值及对应的 P 值
Table 1　F value and P value of the variance analysis of each variety
品　种 氮 光 光氮互作
公　园 F=644(P<0. 01) F=5(P>0. 05) F=324(P<0. 01)
优　异 F=12(P<0. 05) F=253(P<0. 01) F=11(P<0. 05)
康　尼 F=3(P>0. 05) F=321(P<0. 01) F=788(P<0. 01)
　　田间条件下 ,不同光氮处理对细胞可溶
性糖含量影响见图 2。在露地栽培条件下可
溶性糖含量的变化趋势与基质下的基本相
同 ,自然光下糖含量总体上显著升高 ,变化趋
势的转折点分别出现在 N1 水平(康尼)和
N2水平(优异和公园),转折点之后公园和康
尼变化不大 ,趋于稳定。可见 ,强光下早熟禾
具有较大的光合速率 ,物质生产能力较高 ,碳
代谢相对旺盛 ,随着供氮量的增加 , 越来越
多的光合三碳化合物流向氮素代谢 ,氮素的
同化能力增强 ,因而叶片中可溶性糖含量增
加缓慢。优异的糖含量高光下一直居高不
下 ,低光下却呈现最低值 ,这说明优异品种更
适于高光高氮的条件 ,在生产中需多施氮肥 。
方差分析结果表明(表 2), 光照条件下康尼
和优异的可溶性糖含量变化显著 ,氮素营养
和光氮互作对三个品种可溶性糖含量变化的
影响均是显著的。
图 2　露地条件下不同光氮处理对细胞可溶性糖含量的影响
Fig. 2　Effects of light condition and nitro gen supply on so luble sugar contents in field plants
—51—
姜　丹　陈雅君　刘　丹等　光氮互作对草地早熟禾碳氮代谢的影响
表 2　大田条件下可溶性糖方差分析的 F 值及对应的 P 值
Table 2　F value and P value of the variance analysis of each variety
品　种 氮 光 光氮互作
公　园 F=128(P<0. 01) F=5(P>0. 05) F=275(P<0. 01)
优　异 F=684(P<0. 01) F=14 (P<0. 05) F=379(P<0. 01)
康　尼 F=752(P<0. 01) F=455(P<0. 01) F=783(P<0. 01)
2. 2　不同光氮处理对草地早熟禾硝酸还原
酶含量的影响
　　硝酸还原酶是草地早熟禾利用氮素的限
速酶 ,对光合 、呼吸及碳代谢等也有重要影
响。基质培养条件下 ,不同光氮处理对植株
细胞硝酸还原酶含量的影响见图 3。高低光
强下硝酸还原酶的含量均随施氮量的增加呈
现先升高后降低的趋势 ,弱光下早熟禾在较
低的供氮水平下具有较高的氮素同化能力 ,
而强光下早熟禾的氮素同化能力出现在较高
的氮素水平 。两种光照生长条件下 ,过量供
氮对碳素代谢均有不利的影响 。过量的氮素
供应会使叶片的硝酸还原酶活性下降 ,吸收
利用氮素的能力降低。方差分析结果表明
(表 3), 氮素营养 、光照条件及光氮互作对基
质栽培条件下每个品种硝酸还原酶含量变化
都有显著影响。
图 3　基质培养条件下不同光氮处理对细胞硝酸还原酶含量的影响
Fig. 3　Effects of light and nitrog en supply on the contents o f nitra te reductase in cultivation
表 3　基质条件下各品种硝酸还原酶的 F 值及对应的 P 值
Table 3　F value and P value of the variance analysis of each variety
品　种 氮 光 光氮互作
公　园 F=327(P<0. 01) F=558(P<0. 01) F=498(P<0. 01)
优　异 F=652(P<0. 01) F=754(P<0. 01) F=67(P<0. 01)
康　尼 F=473(P<0. 01) F=32(P<0. 01) F=574(P<0. 01)
　　田间条件下 ,不同光氮处理对植株细胞
硝酸还原酶含量的影响见图 4 。强光下植株
的硝酸还原酶活性高 ,具有较高的氮素同化
能力 。在高低光强下硝酸还原酶的含量均随
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中国草地　2005 年　第 27 卷　第 6 期
施氮量的增加呈现先升高后降低的趋势 ,优
异在高低光下的硝酸还原酶最大值均是 N2
水平 ,但是公园高光相对低光向后推迟了一
个水平 ,康尼则推迟两个水平 ,这表明康尼相
对来说高光下需较多氮 ,对氮素的同化能力
更强 。方差分析结果表明(表 4),氮素营养
对公园的硝酸还原酶含量变化 、光照条件对
公园和康尼的硝酸还原酶含量变化及光氮的
交互作用对每个品种的硝酸还原酶含量变化
都有显著影响 。
图 4　露地条件下不同光氮处理对细胞硝酸还原酶含量的影响
Fig. 4　Effects of lig ht and nitro gen supply on the contents of nitr ate reductase. in field
表 4　大田条件下各品种硝酸还原酶方差分析的 F 值及对应的 P 值
Table 4　F value and P value of the variance analysis of each variety
品　种 氮 光 光氮互作
公　园 F=576(P<0. 01) F=168(P<0. 01) F=48(P<0. 01)
优　异 F=5(P>0. 05) F=7(P>0. 05) F=67(P<0. 01)
康　尼 F=4(P>0. 05) F=20(P<0. 05) F=683(P<0. 01)
3　结语
高低光强下草地早熟禾的氮素同化能力
均随着氮水平的升高呈现先升高后降低的趋
势 ,碳循环的中间产物可溶性糖的变化呈相
反趋势 。高低光下糖的含量随着氮水平的升
高其差异逐渐减小 ,在低氮条件下植物的氮
素同化能力较弱 ,光合碳代谢相对较强 ,糖含
量较高 ,随着氮水平的增大光合产物逐渐流
向氮素代谢 ,硝酸还原能力逐渐增强。
光氮互作对三个品种均有显著影响 ,植
物的碳 、氮代谢关系密切 。由光氮处理后可
溶性糖含量变化规律可知 , 康尼品种适于低
光低氮 ,优异品种适于高光高氮 。光氮处理
后硝酸还原酶含量变化的结果显示 , 康尼品
种高光下需施高氮 ,对氮素的同化能力更强 。
高光下康尼品种的氮素同化能力最强 ,低光
下优异品种的氮素同化能力最强 。由此可
见 ,植物碳氮代谢的平衡对其生长发育和生
理特性均有很大的影响 ,康尼品种的耐荫性
和耐贫瘠性强 ,在自然光条件下 10 g /m2 的
施氮量是最佳组合 ,优异品种的抗性次之 ,自
然光照下在 15 g /m2 是最佳组合 。
(下转第 72页)
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姜　丹　陈雅君　刘　丹等　光氮互作对草地早熟禾碳氮代谢的影响
多少直接影响产量的形成;7 月份一场透雨
使土壤水分得到了补充 ,秋后测定的柠条干
物质产量为 470. 0kg /hm2 ,比上一年同期增
加了 21%。不难看出 ,降水对柠条干物质产
量的形成起着较为重要的作用 。
4　小结
在内蒙古乌海市海南区巴音陶亥乡一棵
树梁的平坦地 、缓坡地种植的柠条林 ,其生长
发育受季节性降水的影响 ,特别是新生枝条
的生长对降水等气候条件较为敏感 。在试验
地区地表温度达50 ～ 60℃、降雨量为150mm
左右的干旱条件下 ,柠条也可以正常生长 ,只
是生长速度较缓慢;在水热条件适宜时 ,柠条
能从根颈部萌生出大量枝条形成稠密的灌
丛 ,发挥生态功能并供放牧等利用 ,但放牧不
能过度 ,否则会影响柠条的生长发育。两年
的观测数据表明 ,天然降水是试验区柠条种
植地土壤水分的唯一补给源 ,柠条的生长发
育与天然降水等气候条件有着密切的关系 ,
并对柠条的干物质产量产生明显影响。
参考文献:
[ 1 ] 　李金贵 . 沙坡头降水特点分析[ J] . 中国沙漠 ,
1991 , 11(1):44-49.
[ 2 ] 　赵一之. 中间锦鸡儿属分类学研究[ J] .内蒙古大学
学报(自然科学版), 1993.
[ 3 ] 　牛西午.关于在我国西北地区大力发展柠条林的建
议[ J]. 内蒙古畜牧科学 , 1999 ,(3).
[ 4 ] 　杨青 ,何清. 塔里木河流域下游的气候变化与生态
环境[ J]. 新疆气象 , 2000 , 39(3):11 - 14.
[ 5 ] 　董志国,张苏江. 干旱荒漠区骆驼刺资源及利用[ J].
中国草地 , 2000 , 22(4):73-75.
[ 6 ] 　高清竹 ,杨劼 ,李国强 ,金争平 ,王正文. 皇甫川流域
百里香群落水分状况的研究[ J] . 中国草地 , 2000 ,
22(5):23-27.
　　(上接第 53页)
参考文献:
[ 1 ] 　肖凯 ,张荣铣 ,钱维朴 . 氮素营养对小麦群体光合碳
同化作用的影响及其调控机制[ J]. 植物营养与肥
料学报 , 1999 , 5(3) :235-243.
[ 2 ] 　宋健民 ,田纪春 ,赵世杰. 植物光和氮代谢之间的关
系及其调节[ J]. 植物生理学通讯 , 1998 , 34(3):34-
36.
[ 3 ] 　李秀章 ,陈祥龙 ,立华. 氮素营养水平对小麦后移栽
棉氮代谢的影响[ J]. 棉花学报 , 1994 , 6 (4):223-
228.
[ 4 ] 　曾希柏 ,侯光炯 ,青长乐. 土壤 -植物系统中光照与
氮素的相互关系研究[ J]. 生态学报 , 2000 , 20(1) :
103-108.
[ 5 ] 　曾希柏 ,青长乐 ,谢德体. 作物生长中光照和氮肥施
用量的相互关系研究[ J]. 土壤学报 , 2000 , 37(3) :
380-386.
[ 6 ] 　赵炳梓 ,许富安. 水肥条件对小麦 、玉米 N、P 、K 吸
收的影响[ J]. 植物营养与肥料学报 , 2000 , 6(3):
260-266.
[ 7 ] 　关义新 ,林葆 ,凌碧莹 . 光氮互作对玉米叶片光合色
素及其荧光特性与能量转换的影响[ J]. 植物营养
与肥料学报 , 2000 , 6(2) :152-158.
《中国草地》2003 ～ 2004年科学计量指标
年份
来源指标
来源文献量 平均引文数 基金论文比
被　引　指　标
总被引频次 影响因子 即年指标 他引总引比 引用刊数 被引半衰期 引用半衰期
2003 94 11. 50 0. 78 729 0. 656 0. 063 0. 90 166 6. 40 8. 21
2004 90 10. 54 0. 65 983 0. 847 0. 100 0. 91 202 6. 02 8. 03
引自《中国期刊引证报告(2003 - 2004)》
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中国草地　2005 年　第 27 卷　第 6 期