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氮、磷是植物生长发育所必须的重要元素,土壤中氮、磷浓度过低或过高都会抑制植物的生长。杨树在我国种植面积广泛,它不仅是重要的经济及绿化树种,近几年也成为重要的能源树种。因此,研究不同氮磷比处理条件下杨树生长、生理特性、氮磷化学计量的变化,探究其生长所需的最适氮磷比具有重要的理论及实践意义。本研究以快速生树种欧美杨和慢生树种小叶杨为研究对象进行盆栽试验。培养两个月后,进行不同的氮磷比处理。设定营养液中磷浓度为1.33mM依次改变氮浓度为0.6mM、4mM、12mM、24mM,得到4个不同的氮磷比0.2、1.4、4.1、8.1;与此对应设定氮浓度为12mM依次改变磷浓度为0.04mM、0.133mM、0.53mM、1.33mM,同样得到4个不同的氮磷比135.5、40.7、10.2、4.1。处理9周后收获,通过测定各项生理指标及进行相关基因表达分析后,得到以下结果:(1)当土壤中磷浓度为定值1.33mM时,氮浓度从0.6mM升高到12mM,两种杨树的生物量、叶面积及光合速率均增大,而氮浓度为24mM时则抑制其生长;当土壤中氮浓度为12mM,磷浓度从0.04mM升高到1.33mM两种杨树生物量、叶面积及光合速率均不断增大。(2)在相同的氮磷浓度条件下,欧美杨的细根表面积、体积、光合速率、ATP含量、硝酸还原酶(NR)及酸性磷酸酶(Aps)活性均大于小叶杨,因此欧美杨对土壤中氮磷的吸收同化能力强于小叶杨。(3)两种杨树不同组织中氮的分配量由大到小的顺序是:叶>根>皮>木材;磷的分配量为:根>叶>木材>皮。两种杨树通过氮磷化学计量对稳态平衡的调控(homeostatic regulation)不同组织中敏感度不同,其中叶片最为敏感,因此叶片中的氮磷比可以作为判断植株生长是受氮限制还是受磷限制的指标。(4)在mRNA水平,当土壤中磷浓度为定值1.33mM时,相对较低的氮浓度(0.6和4mM)可以促进两种杨树细根中与氮吸收转运有关的基因(NRT1.1、NRT2.1)的表达;当营养液中氮浓度为一定值12mM时,较高的磷浓度(1.33mM)可以促进两种杨树细根中与磷吸收转运有关的基因(PHT1.5和PHT1.9)的表达。(5)本试验设定的7个不同的氮磷比中,氮磷比4.1(氮12mM磷1.33mM)更适合两种杨树的生长。