施氮及根系分隔處理對間作尾巨桉和降香黃檀幼苗光合生理特性的影響

廖良寧 湯文艷 潘 婷 龍佳峰 許峻模 朱德意 葉紹明

( 1. 廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西 南寧 530004；2. 湖南中彩生態(tài)環(huán)境科技有限公司，湖南 長沙 410000；3. 廣西壯族自治區(qū)林業(yè)勘測設(shè)計院，廣西 南寧 530004)

氮素作為植物體內(nèi)重要的營養(yǎng)元素，是葉綠素的主要組成成分，直接參與植物細(xì)胞分裂、生理代謝、光合特性以及產(chǎn)量形成[1]，在植物生長過程和光合作用中均起重要作用。植物缺氮會抑制植物生長發(fā)育，導(dǎo)致葉綠素含量、光合速率及生物量下降[2]。施氮可延長植物生長周期[3]和延緩葉片衰老[4]，有利于提高植物葉面積指數(shù)、葉綠素含量、光能利用率與光合作用效率等，從而促進植物生長，增加植物生物量[5-7]。一定程度上，氮素直接決定了光合作用，亦間接決定植物干物質(zhì)累積，尤其時對氮素需求量較大的速生樹種生長具有顯著提高作用[8]。但是速生樹種對氮素的利用率極低，故提高速生樹種對氮素的利用率是林業(yè)領(lǐng)域重要研究方向。

桉樹(Eucalyptussp.)是中國南方的主要造林樹種之一，廣泛分布于廣西、云南等地，傳統(tǒng)的純林栽培模式下，其氮肥利用效率低，且多代連栽可導(dǎo)致地力衰退等一系列問題[9]。桉樹與豆科樹種混交是解決這些問題的重要手段，如臺灣相思與桉樹混交改善了土壤結(jié)構(gòu)、微生物生理類群，提高土壤養(yǎng)分的利用率[8]。桉樹與臺灣相思混交優(yōu)勢主要通過地上與地下部分的協(xié)同作用，促進植物對養(yǎng)分的吸收利用，但是該結(jié)果是否也同樣存在于桉樹與其他豆科樹種混交模式中值得進一步研究。本研究以尾巨桉(Eucalyptus urophylla×Eucalyptus grandis)和降香黃檀(Dallergia odorifera)幼苗為研究對象，探討了不同氮素水平及根系分隔方式對尾巨桉與降香黃檀幼苗葉綠素含量、保護酶活性、光能利用率及光合特性的影響，分析間作體系地上部分資源互補的相關(guān)性，探討氮素與根系分隔對尾巨桉和降香黃檀間作體系地上部分產(chǎn)生影響的相關(guān)機制，為營造桉樹混交林提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗在廣西大學(xué)林學(xué)院試驗基地大棚內(nèi)(108°17′09″E， 22°50′28″N)進行，于 2016 年 2 月15日選取3月生的尾巨桉和1年生的降香黃檀進行盆栽(口徑40 cm，高45 cm)，設(shè)3種根系分隔模式：1) 不分隔 (T1)，根系互作與種間競爭關(guān)系同時存在；2) 30 μm孔徑尼龍網(wǎng)分隔(T2)，存在種間競爭關(guān)系，但消除根系互作關(guān)系；3) 2 mm厚度塑料分隔模式(T3)，消除種間競爭與根系互作關(guān)系，相當(dāng)于單植。其中尼龍網(wǎng)及塑料膜將盆栽從中間平均分隔，保證生長空間一致，種植比例為1∶1。土壤取自良鳳江國家公園馬尾松林中齡林林地 (108°17′24″E， 22°55′48″N)，去除石粒及雜質(zhì)，將其風(fēng)干混勻珍珠巖保持透水性 (m(泥土)∶m(珍珠巖)=34∶1)，裝滿盆缽后共35 kg，其中土壤全氮含量為0.42 mg/g，全磷含量為0.3 mg/g，全鉀含量為11.85 mg/g，硝態(tài)氮含量為0.11 mg/g。設(shè)3個氮肥水平(氮肥為普通尿素，氮含量46.7%)：分別為不施肥 (N0)、3.0 g/盤 (N1)、6.0 g/盤 (N2)。種植前將1/2的尿素溶于水均勻的施入土壤，苗木定根后將另一半溶于水，用注射法施入土壤。試驗過程中嚴(yán)格控水，采用刻度壺進行澆水，每盆澆水量一致，且保證其他生長條件一致。每個處理4次重復(fù)，隨機排列。

1.2 測定方法

于2016年8月13日—8月14日的晴朗天氣，使用Li-3000C葉面積儀(Li-Cor公司，美國)測定尾巨桉與降香黃檀幼苗葉面積指數(shù)，采用Li-6400便攜式儀光合測定系統(tǒng)分析儀(Li-Cor公司，美國) 對苗木生長良好的葉片進行定時(每日9：00—11：30)、定位測定凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)。每個重復(fù)測定8片葉。2016年8月15日采用IMAGING-PAM(上海澤泉科技股份有限公司，中國)對尾巨桉與降香黃檀幼苗進行葉綠素?zé)晒鈪?shù)測定，測定前將幼苗進行暗處理30 min，F(xiàn)v/Fm模式下測定光系統(tǒng)II (PS II) 的實際光化學(xué)量子效率(Y(II)) 、PS II處調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)量(Y(NPQ))、光化學(xué)淬滅系數(shù)(qP)、非光化學(xué)淬滅系數(shù)(qN)和相對電子傳遞速率(ETR)，每個處理測定重復(fù)5次。選取新鮮葉片測定相關(guān)生理指標(biāo)，采用丙酮—乙醇混合提取法測定葉片葉綠素含量，采用蒽酮比色法測定可溶性糖 (SS) 含量，分別采用NBT光化還原法、紫外吸收法以及俞創(chuàng)木酚法測定植物超氧化物歧化酶 (SOD)活性、過氧化氫酶 (CAT) 活性和過氧化物酶 (POD) 活性[10]。光合及生理指標(biāo)測定完畢后，將苗木按根、莖、葉收集，置于70 ℃烘箱中烘干至恒重并稱量各部位干物質(zhì)積累量。

1.3 分析方法

對測定指標(biāo)進行描述性統(tǒng)計分析，描述性統(tǒng)計包括平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等，分別采用Shapiro-Wilk檢驗法和levene檢驗法對各指標(biāo)進行正態(tài)分布假設(shè)檢驗和方差齊性檢驗，若指標(biāo)符合正態(tài)分布且方差齊性的假設(shè)成立，則進行方差分析和多重比較(LSD)。數(shù)據(jù)分析和圖形制作分別通過SPSS 19.0和Sigmaplot 10.0完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮素水平與根系分隔處理對幼苗葉面積指數(shù)的影響

氮素水平與根系分隔處理尾巨桉與降香黃檀幼苗葉面積指數(shù)差異見圖1。由圖1可知，施氮顯著提高了尾巨桉與降香黃檀葉面積(P＜0.05)。在T1模式下，施氮顯著增加尾巨桉與降香黃檀幼苗葉片比葉重 (P＜0.05)。N2顯著提高了T2、T3的葉片比葉重(P＜0.05)。不同根系分隔處理，尾巨桉葉面積變化規(guī)律表現(xiàn)為T1＞T3＞T2，降香黃檀則表現(xiàn)為T3＞T1＞T2；尾巨桉比葉重以T1比葉重最大，降香黃檀則是T3最高。尾巨桉幼苗葉片葉面積與比葉重均以T1N2處理組合最佳，降香黃檀則是T3N2組合最佳。說明施氮促進尾巨桉與降香黃檀葉幼苗葉片面積指數(shù)的增長，但不同根系分隔對2個樹種葉面積指數(shù)產(chǎn)生的影響不同。

圖1 氮素水平與根系分隔處理尾巨桉與降香黃檀幼苗葉面積指數(shù)差異Fig. 1 Differences in leaf area of E. urophylla × E.grandis and D. odorifera under different nitrogen levels and root partition treatments

2.2 氮素水平與根系分隔處理對幼苗葉綠素含量的影響

氮素水平與根系分隔處理尾巨桉與降香黃檀葉綠素含量差異見表1。由表1可知，隨著氮素水平增加，尾巨桉和降香黃檀的葉綠素a、葉綠素b與葉綠素總含量呈遞增趨勢變化。尾巨桉T1的葉綠素含量均高于T2與T3，同一氮素尾巨桉葉片葉綠素a含量無顯著差異，但N2水平下，T1顯著高于T2和T3(P＜0.05)。葉綠素b含量在不同施氮水平處理中，T1顯著高于T2和T3(P＜0.05)。尾巨桉葉綠素含量以T1N2最高，比N0提高39.13%。降香黃檀則以T3N2的數(shù)值最大，比N0提高19.63%，分別比 N2水平的 T2與 T1高 21.88%、18.90%。

2.3 氮素水平與根系分隔對葉片光能利用的影響

2.3.1 不同處理對幼苗葉片Y(II)和Y(NPQ)的影響

施氮與根系分隔對尾巨桉與降香黃檀葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響見表2。由表2可知，施氮處理提高尾巨桉與降香黃檀幼苗Y(II)，但降香黃檀N1與N0差異不顯著，整體表現(xiàn)為N2＞N1＞N0。N0的根系分隔對尾巨桉及降香黃檀的Y(II)和Y(NPQ)影響均不顯著，尾巨桉N1、N2水平T1Y(II)顯著高于T2和T3(P＜0.05)；降香黃檀N1水平下T3與T1的Y(II)值顯著高于N0和N2(P＜0.05)。尾巨桉與降香黃檀幼苗Y(NPQ)在同一氮素水平不同模式處理差異不顯著。說明施氮對Y(II)和Y(NPQ)的影響較大，但不同分隔模式對此影響較小。

表1 氮素水平與根系分隔處理尾巨桉與降香黃檀葉綠素含量差異Table 1 Differences in chlorophyll content of E. urophylla × E. grandis and D. odorifera under nitrogen levels and root partition treatments mg/g

表2 施氮與根系分隔對尾巨桉與降香黃檀葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響Table 2 Effects of nitrogen levels and root partition treatments on chlorophyll fluorescence parameters of E. urophylla × E. grandis and D. odorifera leaves

2.3.2 不同處理對幼苗葉片qP、qN和ETR的影響

由表2可知，施氮顯著提高尾巨桉幼苗的qP、qN，N2顯著提高降香黃檀qN(P＜0.05)。大部分施氮處理顯著提高尾巨桉與降香黃檀ETR (P＜0.05)，但N1、N2差異較小。根系分隔對ETR影響也較小，對尾巨桉qP和qN的影響均不顯著；但降香黃檀T3優(yōu)于T1與T2。兩者交互作用對尾巨桉與降香黃檀光能利用影響不顯著。

2.4 氮素水平與根系分隔對幼苗光合特性的影響

2.4.1 不同處理對幼苗葉片Pn的影響

氮素水平與根系分隔尾巨桉和降香黃檀Pn差異見圖2。由圖2可知，尾巨桉和降香黃檀的凈光合速率隨氮素水平的增加而增加。氮肥顯著提高3種栽培模式的尾巨桉Pn(P＜0.05)，T1表現(xiàn)最好。N0水平下，3種間作模式Pn差異不顯著，N1、N2水平下T1顯著高于T2與T3(P＜0.05)。T1N2的Pn最高，比N0提高20.93%。降香黃檀T3的Pn在不同氮素水平均顯著高于T1與T2(P＜0.05)，其中N2的Pn最高，比N0提高71.06%。T1與施氮均能促進桉樹幼苗葉片Pn，但降香黃檀在T3條件下Pn最大。

圖2 氮素水平與根系分隔對尾巨桉和降香黃檀Pn差異Fig. 2 Differences in Pn of E. urophylla × E.grandis and D. odorifera under nitrogen levels and root partition treatments

2.4.2 不同處理對幼苗葉片Gs的影響

氮素水平與根系分隔處理尾巨桉和降香黃檀Gs差異見圖3。

圖3 氮素水平與根系分隔處理尾巨桉和降香黃檀Gs差異Fig. 3 Differences in Gs of E. urophylla × E. grandis and D. odorifera under nitrogen levels and root partition treatments

由圖3可知，施肥能顯著提高尾巨桉與降香黃檀的氣孔導(dǎo)度。T1模式下，尾巨桉與降香黃檀的Gs在不同氮素水平處理均顯著高于T3與T2(P＜0.05)，尤其在N0條件下差異最大，尾巨桉T1分別比T2和T3高37.04%和60.87%，降香黃檀T1均比T2與T3高出20.00%。2種不同樹種均以T1模式N1水平的Gs值最高。說明尾巨桉與降香黃檀間作互惠互利，起到生態(tài)位互補作用。

2.4.3 不同分隔模式和施肥處理下幼苗Ci的變化

氮素水平與根系分隔處理尾巨桉和降香黃檀Ci差異見圖4。由圖4可知，幼苗Ci與Pn、GS的變化趨勢相反，隨著施氮水平的增加，尾巨桉與降香黃檀Ci顯著降低 (P＜0.05)。在不同氮素處理條件下，尾巨桉均以T3最大，分別高于T2與T1的N05.98%和15.07%，差異達(dá)到顯著水平(P＜0.05)。降香黃檀N0與N1水平均以T2最高，N2水平以T1間作模式最高，與T2模式差異顯著 (P＜0.05)，但與T3差異不顯著。降香黃檀幼苗葉片GS最大的為T2模式N0，分別比T1與T3提高7.25%和7.60%。

圖4 氮素水平與根系分隔處理尾巨桉和降香黃檀Ci差異Fig. 4 Differences in Ci of E. urophylla × E. grandis and D. odorifera under nitrogen levels and root partition treatments

2.4.4 不同分隔模式和施肥處理下幼苗Tr的變化

氮素水平與根系分隔處理尾巨桉和降香黃檀Tr差異見圖5。由圖5可知，在不同間作模式處理中，施氮能顯著提高尾巨桉和降香黃檀的Tr(P＜0.05)。同一氮素水平處理的T1模式下，尾巨桉的Tr均顯著高于T3與T2(P＜0.05)，尾巨桉以T1N2處理的Tr最大，比N0高47.34%，且分別比T2與T3的同一氮素水平提高3.05%和35.12%。降香黃檀在N0表現(xiàn)為T1顯著高于T2與T3(P＜0.05)。N1、N2水平則以T3最高。表明施氮可以顯著提高兩不同樹種蒸騰速率。而在施肥情況下，不隔間作提高了桉樹的Tr，但降低了降香黃檀Tr。

圖5 氮素水平與根系分隔處理尾巨桉和降香黃檀Tr差異Fig. 5 Differences in Tr of E. urophylla × E. grandis and D. odorifera under nitrogen levels and root partition treatments

2.4.5 光合作用指標(biāo)方差分析

根系分隔與施氮的條件下幼苗光合作用指標(biāo)方差分析結(jié)果見表3。由表3可知，施氮對尾巨桉和降香黃檀光合作用的影響是顯著的 (P＜0.05)。而根系分隔對尾巨桉光合作用各指標(biāo)的影響也達(dá)到了顯著水平 (P＜0.05)，但是對降香黃檀的Gs和Ci的影響不顯著。同時根系分隔與施氮交互作用對光合作用的影響也不顯著。

2.5 不同處理下幼苗可溶性糖含量的變化

施氮與根系分隔處理尾巨桉與降香黃檀SS含量差異見圖6。由圖6可知，施氮顯著提高桉樹與降香黃檀幼苗SS含量，但T3下N1、N0水平無顯著差異。對比不同根系分隔處理，尾巨桉幼苗均以T1含量最高，施氮處理時顯著高于其他2種種植模式(P＜0.05)，T1的N2水平SS含量最高，比N0提高8.17%，比N2水平T2、T3分別提高了5.15%和6.74%；但降香黃檀則以T3種植模式顯著優(yōu)于T1與T2(P＜0.05)。說明T1間作與施氮對尾巨桉SS含量具有顯著提升作用，但T1抑制降香黃檀SS的產(chǎn)生。

表3 根系分隔與施氮的條件下幼苗光合作用指標(biāo)方差分析Table 3 Variance analysis of the photosynthetic characteristics index of seedling under nitrogen levels and root partition treatments

圖6 施氮與根系分隔處理尾巨桉與降香黃檀SS含量差異Fig. 6 Difference in SS content of E.urophylla × E.grandis and D.odorifera under nitrogen levels and root partition treatments

2.6 尾巨桉與降香黃檀葉片保護酶活性變化

不同氮素水平與根系分隔模式對尾巨桉與降香黃檀葉片保護酶活性的影響見表4。由表4可知，尾巨桉與降香黃檀葉片SOD、POD以及CAT活性因氮素水平與根系分隔不同而差異顯著(P＜0.05)，均表現(xiàn)為N2＞N1＞N0。不同根系分隔處理，尾巨桉和降香黃檀幼苗葉片保護酶活性變化與葉綠素含量、碳水化合物等指標(biāo)變化基本一致，尾巨桉以T1優(yōu)于T2和T3，降香黃檀則以T3最優(yōu)，T1次之，T2最差。但根系分隔與施氮交互作用對保護酶活性的影響不顯著，見表5。

2.7 氮素水平與根系分隔對幼苗干物質(zhì)積累的影響

氮素是植物生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素，施氮與根系分隔處理尾巨桉與降香黃檀干物質(zhì)積累量差異見圖7。

由圖7可知，施氮顯著提高尾巨桉與降香黃檀幼苗的干物質(zhì)積累量 (P＜0.05)。對比不同根系分隔處理，尾巨桉幼苗均為T1含量高于其余2種間作模式，其中N2水平的干物質(zhì)積累量最高，比N0顯著提高55.0% (P＜0.05)，比相同氮素水平的T2、T3間作模式分別提高了5.2%和13.3%；而同一施氮水平下，降香黃檀T3間作模式的干物質(zhì)積累量顯著高于T1和T2(P＜0.05)。

表4 不同氮素水平與根系分隔模式對尾巨桉與降香黃檀葉片保護酶活性的影響Table 4 Effects of nitrogen levels and root partition treatments on activities of protective enzyme in E. urophylla × E.s grandis and D. odorifera leaves U/(min·g）

表5 根系分隔與施氮的條件下幼苗保護酶活性方差分析Table 5 Variance analysis of protective enzyme activity of seedlings under nitrogen levels and root partition treatments

圖7 施氮與根系分隔處理尾巨桉與降香黃檀干物質(zhì)積累量差異Fig. 7 Differences in dry matter accumulation of E. urophylla × E. grandis and D. odorifera under nitrogen levels and root partition treatments

3 結(jié)論與討論

1) 氮素與根系分隔模式對葉面積與葉綠素含量的影響。葉片是植物進行生理代謝的重要器官，具有較強的可塑性和變異性，光合色素含量是植物光合作用的基礎(chǔ)，葉綠素的減少會導(dǎo)致光合速率的降低[11]，影響植物光合作用。氮素是葉綠素的主要組成成分，且大部分存在于葉綠體中[12]，氮素含量的增加可促進葉綠素含量相應(yīng)提高[13]，如施氮可顯著提高小麥 (Triticum aestirum)[14]、甘藍(lán) (Brassica oleracea)[15]、楊樹 (Populussp.)[8]等不同植物葉綠素含量。本試驗中，施氮顯著提高了尾巨桉與降香黃檀葉面積指數(shù)和葉綠素含量，且隨著氮素水平增加而增加，說明氮素可提高葉片質(zhì)量和葉綠素含量。在不同根系分隔模式處理中，尾巨桉葉面積指數(shù)和葉綠素含量以T1最優(yōu)，T2次之，T3最差，但降香黃檀以T3最好，T1次之，T2最差。出現(xiàn)這一現(xiàn)象可能是由于T1間作系統(tǒng)中，尾巨桉在競爭體系中處于優(yōu)勢地位，能更有效地吸收土壤養(yǎng)分，故而T1與T2體系葉面積指數(shù)均優(yōu)于T3；其次是根系互作體系對尾巨桉具有促進作用，增加尾巨桉養(yǎng)分空間生態(tài)位，提高其對氮素的吸收，從而提高其葉面積、比葉重和葉綠素含量。降香黃檀則以T3最優(yōu)，這可能是塑料膜隔消除尾巨桉與降香黃檀種間競爭，降香黃檀幼苗能更有效吸收土壤營養(yǎng)成分。但相比較T2，T1降香黃檀葉面積指數(shù)及其比重較大，推斷可能是T1間作體系中根系互作對降香黃檀也存在一定促進作用，尾巨桉吸收大量養(yǎng)分，進一步刺激降香黃檀生物固氮，更大程度促進降香黃檀對養(yǎng)分的吸收與利用。根系互作中既相互競爭又相互協(xié)調(diào)的關(guān)系，尾巨桉在競爭作用中占優(yōu)勢地位，促進尾巨桉對養(yǎng)分的吸收。

2) 施氮與根系分隔模式對葉片保護酶活性的影響。植物生長過程中體內(nèi)釋放有害物質(zhì)活性氧，破壞植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能，造成植物細(xì)胞死亡，其代謝失衡引起植物衰老[16]。植物受脅迫時會形成相應(yīng)的抗氧化酶保護系統(tǒng)，包括POD、CAT和SOD是植物保護系統(tǒng)的主要成分[17]。抗氧化酶POD、CAT的活性均具有清除植物體內(nèi)歧化反應(yīng)生成的H2O2的功能，與SOD協(xié)同作用維持體內(nèi)活性氧代謝平衡，從而降低植物衰老進程[18]。根系分隔對尾巨桉與降香黃檀幼苗保護酶活性的影響有所差異，不同根系分隔模式，尾巨桉保護結(jié)構(gòu)功能以 T1＞T2＞T3，降香黃檀則以 T3＞T1＞T2，出現(xiàn)不同變化規(guī)律。這可能是由于T1模式促進養(yǎng)分的吸收，增強其抗性。這與前人研究間作提高植物吸收養(yǎng)分，改變植物碳氮代謝，提高植物對環(huán)境脅迫的抗性結(jié)果一致[19]。

3) 施氮與根系分隔模式對葉片光能利用效率的影響。葉綠素?zé)晒鈪?shù)是植物利用光能主要參照指標(biāo)，決定光合機構(gòu)容量與性能[20]，氮素缺乏明顯降低了植物Y(II)、qP、qN和ETR，添加氮素將會刺激植物該指標(biāo)的增加，提高尾巨桉與降香黃檀幼苗PS II反應(yīng)中心的實際量子產(chǎn)量和提高光合相關(guān)電子傳遞能力，但降低了Y(NPQ)。與施氮對旱地小麥灌漿期葉綠素?zé)晒鈪?shù)影響時得出結(jié)論一致，施氮提高光能轉(zhuǎn)換效率、qP和qN，提高光合電子傳遞能力[21]。有研究指出外源NO可以穩(wěn)定干旱水稻PSII反應(yīng)中心的結(jié)構(gòu)和功能，增加其光能利用[22]，CK對不同種植模式尾巨桉幼苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)表現(xiàn)無顯著差異，N1、N2水平T1處理的Y(II)均顯著高于T2與T3，但其他各處理間大部分無顯著差異。這可能是由于施氮與T1間作協(xié)同作用顯著增加了尾巨桉幼苗葉片葉綠素含量，從而促進葉片對電子光能傳遞與捕捉，提高植株光合作用。有研究指出豆科與非豆科作物間作時，存在豆科向非豆科氮素轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，促進非豆科作物生長生理特征[23]。本試驗不同間作根系分隔模式中，尾巨桉以T1模式為最優(yōu)，但降香黃檀則以T3最好，這可能是由于尾巨桉與降香黃檀根系互作時的競爭作用中尾巨桉處于優(yōu)勢地位，氮素由豆科樹種向尾巨桉轉(zhuǎn)移，提高尾巨桉氮素吸收量，通過增加葉片面積指數(shù)及葉綠素a含量等提高其對光能吸收與傳遞。

4) 施氮與根系分隔模式對葉片光合特性的影響。光合作用是植物生長的必需過程，是植物一系列代謝反應(yīng)的總和。植物通過Pn、Tr、Gs、Ci和水分利用效率(WUE)等指標(biāo)反映其光合特性[24]。光合作用受CO2濃度、干旱、光照強度、光質(zhì)、溫度、葉綠素含量、生長期鹽堿度和營養(yǎng)元素等不同因子直接影響[25-30]，尤其是氮素的缺乏對其具有較為直接性的影響。前人研究認(rèn)為，施氮增加降香黃檀容器苗[31]、雷竹(Phyllostachys preacox)幼苗[32]以及巨桉(Eucalyptus grandis)[33]等Pn、Tr和Gs，但降低Ci。本試驗研究得出結(jié)論與其一致，施氮可提高尾巨桉與降香黃檀Pn、Gs、Tr，降低葉片Ci。但也有研究指出，米槁(Cinnamomum migao)Ci隨著氮素水平增加而增大[34]，本實驗結(jié)果與其相反，可能是由于本實驗施氮增加Gs，促進CO2進入細(xì)胞內(nèi)供給光合作用，降低了Ci。豆科與非豆科植物間作處理時2個物種變化趨勢一致，如玉米 (zea mays) 與花生 (Arachis hypogaea) 間作光合特性影響的研究表明間作光合指標(biāo)高于單植[35]，研究玉米與苜蓿 (Medicago sativa) 間作則認(rèn)為間作降低玉米及苜蓿凈光合速率[36]，本研究與前人結(jié)果有所不一致。尾巨桉與降香黃檀間作處理中各光合特性各指標(biāo)與其相關(guān)生理指標(biāo)變化一致，互作促進了尾巨桉的光合作用，但對降香黃檀起抑制作用。這也說明植物葉片生理代謝與光合能力有較強相關(guān)性[37]。出現(xiàn)2種植物光合作用變化趨勢不一樣的現(xiàn)象可能存在2種機制，機制一：豆科植物向非豆科植物轉(zhuǎn)移氮素，促進非豆科植物的生長，同時刺激豆科植物提高生物固氮效率；機制二：尾巨桉與降香黃檀根系互作導(dǎo)致尾巨桉分泌一些未知物質(zhì)，抑制降香黃檀的生長。尾巨桉在間植系統(tǒng)中可能響應(yīng)機制一，但降香黃檀可能同時響應(yīng)機制一與機制二。T1與T2間作氮素發(fā)生氮素轉(zhuǎn)移促進尾巨桉的生理代謝與光合作用，T3消減氮素轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，利于降香黃檀吸收土壤氮素營養(yǎng)，提高生理代謝，增強光合作用，同時尾巨桉分泌的某些物質(zhì)透過尼龍網(wǎng)抑制降香黃檀生長，導(dǎo)致T2處理生長較差，抑制其光合作用。

5) 施氮與根系分隔模式對葉片SS含量的影響。SS是植物的主要營養(yǎng)物質(zhì)，是植物體內(nèi)大分子物質(zhì)的基礎(chǔ)，是光合作用的產(chǎn)物，也是碳水化合物代謝和貯藏的場所，在碳代謝過程發(fā)揮重要的作用[16]。葉片中的SS含量主要用于滿足自身的生長消耗，過剩的則運輸?shù)礁o中以淀粉形式儲存[8]。本試驗得出施氮顯著提尾巨桉與降香黃檀幼苗葉片SS含量，與前人研究結(jié)果基本一致。表明施氮能夠刺激植株的細(xì)胞生理功能，達(dá)到一定活躍值從而促進植株的增長，增加植物生理代謝。不同根系分隔模式處理，尾巨桉與降香黃檀SS含量與葉綠素含量及光合作用表現(xiàn)基本一致。原因可能是SS是光合作用產(chǎn)物，其含量與光合作用強弱具有正向關(guān)系，尾巨桉不隔間作光合能力強于其他2種根系分隔模式，故SS含量較多，而降香黃檀則是塑料膜隔無競爭作用處理含量最高。這可能是根系互作對地下部分養(yǎng)分生態(tài)位的擴展具有一定的作用，促進競爭能力較強的尾巨桉生理代謝與光合作用，抑制了降香黃檀。

通過盆栽試驗發(fā)現(xiàn)，施氮有益于尾巨桉和降香黃檀生理代謝和光合作用的增強，但由于尾巨桉在間作體系中占優(yōu)勢地位，所以根系分隔處理對尾巨桉和降香黃檀生理生長的影響不一致。在根系互作的情況下，尾巨桉的干物質(zhì)積累顯著高于單植處理。由試驗結(jié)果得出高氮水平不隔間作模式最佳，即合理施氮與根系互作同時存在對尾巨桉的生理生長方面具有較強的促進作用，引入具有生物固氮的樹種進行混交是解決桉樹多代連栽引起環(huán)境問題的有效途徑。