氮沉降对香榧花芽分化数量和成花质量的调控

Floral transition is an important trait, which is associated with nut tree production. The number and quality of floral transition are determined by both plant itself and environment. However, atmospheric nitrogen (N) deposition serves as an environmental nutrition, and its effects on plant phenology (i.e., floral transition) has often been overlooked. As N deposition is predicted to be increasing in the future, China is facing the challenge to update the traditional strategies of forest and agriculture management. However, how N deposition affects plant phenology remains unclear. Here, Torreya grandis, an important nut tree species is selected for this study. We aim to evaluate the key stage of resource availability that determines floral initiation and demonstrate the mechanism of N deposition effects on flowering. We investigate soil nutrition and the epigenetic and physical responses of T. grandis trees under different doses of stimulated N deposition. Results will not only provide novel data for understanding the physiological machinery that how the increasing N deposition may influence flowering of nut trees, but also provide insights into the improvement of production and management strategies under the background of climate change.

花芽分化决定着果树的产量和品质，它由植物自身和外界环境共同决定。当前，大气氮沉降已成为重要的全球性环境问题之一，作为一种特殊的“环境养分”，它将会对果树花芽分化产生何种影响，其作用机理如何，是目前经济林栽培中亟待解决的问题。本项目拟以珍稀干果树种香榧为试材，在前期已开展3年模拟氮沉降试验的基础上，从香榧根际土壤理化性质和酶活性的变化，分析氮沉降影响香榧花芽分化的土壤学机制；从花芽形态分化时间、数量、成花质量等个体水平，揭示香榧花芽分化对氮沉降的表观响应规律；从与花、果对应的茎、叶、芽中可溶性糖、总氮等营养状态变化，以及与花芽分化密切相关的GA3等激素动态、关键酶活性等林木生理水平，阐明氮沉降影响香榧花芽分化的生理调控机理。研究成果可为全球环境变化背景下科学认识氮沉降的生物学效应，调整经济林经营管理策略，保障我国经济林产业健康发展提供新思路，具有重要的理论和实践意义。

花芽分化是与果树产量密切相关的重要物候学特性。随着我国大气氮沉降日益加剧，氮沉降作为一种特殊的“环境养分”，它将会对果树花芽分化产生何种影响，其作用机理如何，是目前经济林栽培中亟待解决的问题。同时，生物炭作为一种土壤改良剂，对氮沉降效应的缓解作用如何，尚不明确。本研究以浙江特色经济树种香榧为试材，通过模拟氮沉降和施加生物炭试验，调查植株成花强度以及花芽生理分化时期土壤理化性质和植株养分状态，旨在从土壤学和生理学角度揭示氮沉降和生物炭香榧花芽分化的作用机制。结果表明，氮沉降对香榧林地土壤肥力、植株养分状况和花芽分化的利弊影响取决于氮沉降的强度。低强度氮沉降下，部分年份香榧成花强度略微提升，这可能是因为氮沉降作为环境氮源，提升了土壤碱解氮、有机质等含量，为植株花芽分化提供了养分。然而，高强度氮沉降下，土壤酸化较为严重，土壤碱解氮、有效磷等含量下降，可能对植株造成一定胁迫，导致JA等逆境相关激素增加，与植株花芽分化密切相关的碳水化合物显著降低，进而导致次年成花强度降低。在氮沉降下施加生物炭后，有效缓解了土壤酸化。与单一氮沉降相比，施加生物炭后土壤碱解氮、有效磷、有效钾、有机质等含量明显提升，使得植株养分状况得到改善，植株总碳含量增加。同时，内源激素GA3含量降低，ABA等含量增加，可能起到抑制营养生长、促进花芽分化的作用，次年成花强度明显提高。综上，本研究证实在氮沉降日益加剧的背景下，施加生物炭可有效改良香榧林地土壤，促进香榧花芽分化和产量提升。研究结果有助于科学认识氮沉降这一“环境氮源”对于经济树种结实性状的影响，为氮沉降日益加剧背景下改善经济林经营管理措施提供科学依据。