Effects of Proportional Fertilization on Chlorophyll Fluorescence Characteristics and Photosynthetic Physiology of Carya cathayensis Seedling

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0672

Abstract

Abstract:

This study investigated the effects of proportional fertilization on chlorophyll fluorescence characteristics and photosynthetic physiology in Carya cathayensis seedlings to provide technical guidance for fertilization management during seedlings cultivation. Using an L₉(3⁴) orthogonal experiment design with non-fertilization as control, three fertilization factors (N, P, K) were applied on May 12, 2023. Chlorophyll fluorescence parameters and photosynthetic physiological indices were measured on August 17, followed by comprehensive evaluation of different treatments. Fertilization significantly increased the chlorophyll (a+b) content and net photosynthetic rate (Pn). The T₃ treatment (urea 32.61 g/plant, calcium superphosphate 333.33 g/plant, potassium chloride 129.04 g/plant) achieved the highest Pn [16.59 μmol/(m²·s)]. The T₄ treatment (urea 65.22 g/plant, calcium superphosphate 83.33 g/plant, potassium chloride 64.52 g/plant) showed the highest transpiration rate [Tr=7.49 mmol/(m²·s)], significantly exceeding the control. All fertilization formulas significantly improved photochemical efficiency [Y(Ⅱ)], photochemical quenching (qP), non-photochemical quenching (NPQ), and maximum quantum yield (Fv/Fm). The T₁ treatment (urea 32.61 g/plant, calcium superphosphate 83.33 g/plant, potassium chloride 64.52 g/plant) yielded the highest Y (Ⅱ) (0.53), and CK, T₇ treatment was the lowest (0.49). T₅ (urea 65.22 g/plant, calcium superphosphate 166.66 g/plant, potassium chloride 129.04 g/plant) achieved peak qP (0.79). The T₈ treatment showed maximum NPQ (0.99), and T₃ attained the highest Fv/Fm (0.81). Strong positive correlations were observed between Pn and both Tr (P<0.01) and Y(Ⅱ) (P<0.01). Based on membership function analysis, T₃ demonstrated optimal fertilization effects, exerting the greatest influence on photosynthetic characteristics.

Key words: Carya cathayensis, seedlings, proportional fertilization, chlorophyll fluorescence, physiology, comprehensive evaluation

JI Linlin, SUN Weimin, CHEN Suchuan, WANG Fei, FU Xiaoyao, CUI Can, WU Zhihui, ZHANG Junpei. Effects of Proportional Fertilization on Chlorophyll Fluorescence Characteristics and Photosynthetic Physiology of Carya cathayensis Seedling[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(13): 26-31.

Figures/Tables 7

References 35

[1]	姚小华. 山核桃高效栽培技术[M]. 北京: 金盾出版社, 2012:1-22.
[2]	程晓建, 黄坚钦, 郑炳松, 等. 山核桃研究进展[J]. 浙江林业科技, 2002, 22(3):19-23.
[3]	傅松玲, 张良富, 钱腾, 等. 安徽山核桃[M]. 合肥: 安徽科技出版社, 2017:1-2.
[4]	王静, 吕芳德. 我国山核桃属植物研究进展[J]. 经济林研究, 2012, 30(1):138-142.
[5]	刘力, 龚宁, 夏国华, 等. 山核桃种仁蛋白质及氨基酸成分含量的变异分析[J]. 林业科学研究, 2006, 19(3):376-378.
[6]	章亭洲. 山核桃的营养、生物学特性及开发利用现状[J]. 食品与发酵工业, 2006, 32(4):90-93.
[7]	张鹏. 山核桃的果实特性及制油工艺的研究[D]. 长沙: 中南林业科技大学, 2012.
[8]	季琳琳, 陈素传, 吴志辉, 等. 山核桃果实主要经济性状和养分含量的差异分析[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2021, 46(1):131-137.
[9]	代英超, 夏国华, 朱先富, 等. 大别山山核桃坚果种仁主要营养及功能性成分含量变异分析[J]. 果树学报, 2023, 40(5):959-968.
[10]	夏玉洁, 姚小华, 任华东, 等. 22个山核桃无性系果实营养成分的比较分析[J]. 中国粮油学报, 2018, 33(4):49-55.
[11]	杜洋文, 邓先珍, 周席华, 等. 不同大别山山核桃优树含油率与脂肪酸组分含量分析[J]. 西南林业大学学报, 2019, 39(3):124-131.
[12]	王江铭, 饶盈, 郑永明, 等. 山核桃与大别山山核桃种仁营养成分比较分析[J]. 果树学报, 2020, 37(11):1694-1700.
[13]	季琳琳, 陈素传, 吴志辉, 等. 生草对山核桃林地土壤养分及土壤酶活性的影响[J]. 经济林研究, 2022, 40(1):19-25.
[14]	周樊, 陈文静, 曹凡, 等. 配比施肥对薄壳山核桃幼苗生长和生理特性的影响[J]. 中南林业科技大学学报, 2020, 40(9):96-103.
[15]	唐新瑶, 亢亚超, 梁喜献, 等. 氮磷钾配比施肥对观光木幼苗生理与光合特性的影响[J]. 西北林学院学报, 2022, 37(4):37-42.
[16]	张青青, 周再知, 王西洋, 等. 施肥对柚木光合生理和叶绿素荧光特性的影响[J]. 中南林业科技大学学报, 2021, 41(4):31-38.
[17]	闫杰伟. 施肥对观赏桃‘元春’生长及生理特性的影响[D]. 长沙: 中南林业科技大学, 2016.
[18]	李合生. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京: 高等教育出版社, 2000:134.
[19]	张孟孟, 何招亮, 王成雨, 等. 5种新型肥料土壤养分供给特征对夏玉米光合特性及产量的影响[J]. 安徽农业大学学报, 2023, 50(1):22-28.
[20]	熊伟仡, 徐开未, 刘明鹏, 等. 不同氮用量对四川春玉米光合特性、氮利用效率及产量的影响[J]. 中国农业科学, 2022, 55(9):1735-1748. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2022.09.004
[21]	杜洋文, 邓先珍, 程军勇. 不同尿素施肥量对薄壳山核桃嫁接苗光合作用日变化的影响[J]. 中南林业科技大学学报, 2022, 42(1):27-35.
[22]	田钰君, 许云飞, 郭延平. 叶面喷施钾肥对无花果光合生理和叶绿素荧光特性的影响[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2023, 51(7):1-7.
[23]	黄轩, 李琬婷, 黄晓霞, 等. 铅胁迫对中华常春藤叶绿素含量及荧光特性的影响[J]. 分子植物育种, 2019, 17(16):5469-5475.
[24]	汤文华, 窦全琴, 潘平平, 等. 不同薄壳山核桃品种光合特性研究[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2020, 44(3):81-88. doi: 10.3969/j.issn.1000-2006.201903004
[25]	汪星星, 陈钢, 孟芳芳, 等. 光质对杉木幼苗光合生理及色素的影响[J]. 中南林业科技大学学报, 2022, 42(12):82-90.
[26]	常毅洪, 赵鹏飞, 王锐, 等. 两种根砧嫁接‘洛阳红’光合特性与叶绿素荧光参数的比较[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2019, 47(6):89-96.
[27]	庞进平, 王永生. 油菜幼苗光合及叶绿素荧光参数对干旱胁迫的响应及其抗旱性分析[J]. 西北植物学报, 2023, 43(2):276-284.
[28]	周维. 氮磷钾配比施肥对格木幼苗生长及光合特性影响的研究[D]. 南宁: 广西大学, 2016.
[29]	王祥, 白晶晶, 何茜, 等. 氮磷钾配方施肥对楸树苗期生长及养分利用的影响[J]. 林业与环境科学, 2023, 37(3):276-284.
[30]	张卫强, 黄芳芳, 甘先华, 等. 施肥对银叶树幼苗生长及光合特性的影响[J]. 广西植物, 2021, 41(6):862-871.
[31]	李泽, 谭晓风, 卢锟, 等. 干旱胁迫对两种油桐幼苗生长、气体交换及叶绿素荧光参数的影响[J]. 生态学报, 2017, 37(5):1515-1524.
[32]	铁得祥, 胡红玲, 喻秀艳, 等. 桢楠幼树光合特性对镉胁迫的响应[J]. 生态学报, 2020, 40(11):3738-3746.
[33]	姚春娟, 熊光康, 杨肖华, 等. 施肥对掌叶覆盆子叶绿素荧光参数和生理特性的影响[J]. 华南农业大学学报, 2020, 38(6):51-57.
[34]	刘欢, 王超琦, 吴家森. 氮素指数施肥对杉木无性系苗生长及养分含量的影响[J]. 应用生态学报, 2016, 27(10):3123-3128. doi: 10.13287/j.1001-9332.201610.027
[35]	向芬, 李维, 刘红艳, 等. 氮素水平对不同品种茶树光合及叶绿素荧光特性的影响[J]. 西北植物学报, 2018, 38(6):1138-1145.

处理	净光合速率Pn/[μmol/(m²·s)]	蒸腾速率Tr/[mmo/(m²·s)]
CK	12.27±1.91EFGef	5.64±0.12Ed
T1	14.61±2.31BCDEcd	6.50±1.65ABCDEbc
T2	16.14±1.1.54ABab	6.54±1.1.08ABCDbc
T3	16.59±12.60Aa	7.02±1.07ABab
T4	15.86±0.66ABCab	7.49±0.63Aa
T5	15.13±1.32ABCDbc	6.89±0.59ABCab
T6	12.88±2.00FGf	6.00±0.44CDEcd
T7	14.49±1.18CDEFcde	6.18±1.11BCDEcd
T8	13.59±1.72DEFGdef	5.80±1.11DEd
T9	12.78±1.26Gf	5.70±0.86DEd

处理	净光合速率Pn/[μmol/(m²·s)]	蒸腾速率Tr/[mmo/(m²·s)]
CK	12.27±1.91EFGef	5.64±0.12Ed
T1	14.61±2.31BCDEcd	6.50±1.65ABCDEbc
T2	16.14±1.1.54ABab	6.54±1.1.08ABCDbc
T3	16.59±12.60Aa	7.02±1.07ABab
T4	15.86±0.66ABCab	7.49±0.63Aa
T5	15.13±1.32ABCDbc	6.89±0.59ABCab
T6	12.88±2.00FGf	6.00±0.44CDEcd
T7	14.49±1.18CDEFcde	6.18±1.11BCDEcd
T8	13.59±1.72DEFGdef	5.80±1.11DEd
T9	12.78±1.26Gf	5.70±0.86DEd

处理	Y(Ⅱ)	qP	NPQ	Fv/Fm
CK	0.49±0.01Cd	0.74±0.03Cd	0.77±0.18Cc	0.77±0.01Cc
T1	0.53±0.02Aa	0.78±0.04ABab	0.83±0.16BCc	0.79±0.03Aab
T2	0.51±0.03ABab	0.75±0.02BCcd	0.85±0.15ABCbc	0.80±0.03Aa
T3	0.52±0.23Aa	0.75±0.04BCcd	0.84±0.25ABCbc	0.81±0.02Aa
T4	0.50±0.03ABCbc	0.78±0.05Aa	0.87±0.27ABCabc	0.77±0.03BCc
T5	0.50±0.03ABCbcd	0.79±0.02Aa	0.89±0.13ABCabc	0.77±0.03Cc
T6	0.50±0.02BCbcd	0.76±0.03BCcd	0.83±0.09ABCbc	0.80±0.01Aa
T7	0.49±001Ccd	0.76±0.03ABCbc	0.95±0.18ABab	0.79±0.01Aab
T8	0.50±0.02ABCbcd	0.78±0.05ABab	0.99±0.46Aa	0.78±0.01ABCbc
T9	0.50±0.03ABCbcd	0.74±0.02Cd	0.81±0.20BCc	0.79±0.03ABab

处理	Y(Ⅱ)	qP	NPQ	Fv/Fm
CK	0.49±0.01Cd	0.74±0.03Cd	0.77±0.18Cc	0.77±0.01Cc
T1	0.53±0.02Aa	0.78±0.04ABab	0.83±0.16BCc	0.79±0.03Aab
T2	0.51±0.03ABab	0.75±0.02BCcd	0.85±0.15ABCbc	0.80±0.03Aa
T3	0.52±0.23Aa	0.75±0.04BCcd	0.84±0.25ABCbc	0.81±0.02Aa
T4	0.50±0.03ABCbc	0.78±0.05Aa	0.87±0.27ABCabc	0.77±0.03BCc
T5	0.50±0.03ABCbcd	0.79±0.02Aa	0.89±0.13ABCabc	0.77±0.03Cc
T6	0.50±0.02BCbcd	0.76±0.03BCcd	0.83±0.09ABCbc	0.80±0.01Aa
T7	0.49±001Ccd	0.76±0.03ABCbc	0.95±0.18ABab	0.79±0.01Aab
T8	0.50±0.02ABCbcd	0.78±0.05ABab	0.99±0.46Aa	0.78±0.01ABCbc
T9	0.50±0.03ABCbcd	0.74±0.02Cd	0.81±0.20BCc	0.79±0.03ABab

	Pn	Tr	Y(Ⅱ)	qP	NPQ	Fv/Fm	叶绿素a+b
Tr	0.865^**	1
Y(Ⅱ)	0.618^**	0.498^**	1
qP	0.349	0.592^**	0.242	1
NPQ	0.123	0.060	-0.137	0.592^**	1
Fv/Fm	0.225	-0.031	0.546^**	-0.318	-0.073	1
叶绿素a+b	0.182	0.157	0.080	0.020	-0.312	-0.286	1
叶绿素a/b	-0.039	-0.097	-0.050	-0.203	-0.394^*	-0.303	0.850^**