红松大小年结实差异的碳水化合物和氮磷营养生理机制研究

Taking Pinus koraiensis which with evident ON and OFF fruiting characteristic as study tree species, the physiological mechanism of carbohydrate, nitrogen and phosphorus nutrition of ON and OFF year fruiting difference in forest trees was studied. The difference in the distribution and utilization of carbohydrate, nitrogen and phosphorus nutrition in different branch component (needle, phloem, xylem and cone) was compared and analyzed through different branch treatments (cone-bearing, noncone-bearing, removed-cone) in ON and OFF year. The physiological mechanism of nutrients type required for ON year fruiting and the influence to OFF year fruiting was revealed. The source of required carbohydrate, distribution of nitrogen and phosphorus nutrition and correlation between them in ON year fruiting were revealed through girdling and defoliation combining treatment on cone-bearing branches in ON year. Thereby, the distribution, utilization and correlation of carbohydrate, nitrogen and phosphorus nutrition of ON and OFF year fruiting in P. koraiensis will be confirmed. The distribution and utilization mechanism of nutrient of ON and OFF year fruiting in forest trees will be elucidated and it can provide scientific support for establishment of regulating technical system of reasonable and effective to shortening the fruiting period and improving the fruit setting of forest trees.

以具有明显大小年结实特征的红松为研究树种，研究林木大小年结实差异的碳水化合物和氮磷营养的生理机制。以结实大年和小年不同处理（结球果枝、未结球果枝、去除球果枝）树枝各组分（针叶、韧皮部、木质部和球果等）为研究对象，比较分析不同处理各组分中碳水化合物和氮磷营养等在分配利用规律上的差异，揭示红松大年结实所需养分的类型以及对小年结实产生的影响等生理机制；以结实大年对结球果枝进行环剥和去叶相结合处理，揭示红松大年结实所需碳水化合物的来源和氮磷营养的分配及两者的相互关系等生理机制；从而解析确定红松大小年结实的碳水化合物和氮磷营养等的分配利用规律及其内在关联，阐明林木大小年结实的养分分配利用机理，为建立合理高效的缩短林木结实周期、提高结实量等调控技术体系提供科学依据。

红松是我国东北地区极具经济价值的食用坚果树种，自然条件下红松大小年结实特征非常明显，严重制约了红松坚果产业的可持续发展，但是引起红松大小年结实的养分生理机制尚不清楚。本项目在红松结实大年和小年分析不同处理和不同枝型新枝、母枝和雌球果生长及新枝和母枝不同组织和雌球果中碳水化合物（NSC）、氮（N）和磷（P）含量等的差异，分析雌球果数量与母枝中养分库的相关性。结果表明：（1）红松雌球果的发育抑制了下一年雌球果和新枝的发育；红松枝条的性状特征与结实密切相关，生殖枝的枝基径与雌球果数呈显著的正相关关系；雌球果数量与枝中NSC、N和P等养分库大小呈显著的正相关关系，雌球果数随枝中养分含量的增加而增多。（2）红松结实大年对新枝中的碳水化合物影响较小，主要消耗母枝中的淀粉；结实小年新枝中碳水化合物的积累有限，且母枝中消耗的碳水化合物没有得到及时补充；结实大年消耗新枝和母枝中的N和P，结实小年N得到一定恢复，而P没有得到及时恢复，说明结实小年新枝中N和P的积累不足，尤其是P。因此，结实小年新枝中碳水化合物、N和P等养分积累不足是引起红松大小年结实的重要原因。（3）环剥处理对雌球果发育和新枝生长及不同组织和器官中NSC、N和P含量影响显著，去叶处理的影响较小；环剥后母枝木质部和韧皮部中NSC含量显著低于CK，N和P含量显著高于CK，说明红松雌球果发育和新枝生长消耗大量的碳水化合物、N和P等养分，NSC的不足导致母枝、新枝死亡和雌球果败育，母枝本身制造或贮存的碳水化合物和矿质养分不能满足雌球果发育和新枝生长的需求，碳水化合物和矿质养分需要从母枝以外的其他组织输入。本项目的研究成果，尤其是发现碳水化合物、N和P等养分对红松结实的重要作用，为进一步制定缩短结实周期、提高结实量等调控措施奠定了强有力的基础。