人类活动加速活性氮的排放，1961—2010年中国陆地大气氮沉降速率增长了8倍^[1]，由0.29 g·m^-2·a^-1增加到2.32 g·m^-2·a^-1，这些外源氮的输入对森林生态系统的稳定性带来了巨大影响。氮素对植物生长发育发挥重要影响，是植物叶绿素的组成成分之一，构成了自然生态系统中限制植物生长的基本营养元素^[2]。适量添加氮素可提高植被的氮吸收效率^[3]、增强植物的光合作用^[4]、促进植物生物量的累积^[5]和植物的生长^[6]，而过量的氮输入会造成植物光合能力衰退^[7]、化学计量失衡^[8]，影响森林生态系统稳定性。

闽楠[Phoebe bournei (Hemsl.)Yang]属樟科(Lauraceae)楠属(Phoebe)，为国家二级重点保护植物，已被国家林业和草原局列为重点发展的珍贵用材树种之一。目前对闽楠的研究主要集中在植物病理^[9]、林分生理生态特征^[10]、种群生态^[11]、种源筛选^[12]及木材性质^[13]等方面，对氮梯度加载下闽楠生长特征与叶绿素荧光特性的研究甚少。本研究采用人工模拟氮梯度加载，对2年生闽楠实生苗施加不同浓度的氮素，研究闽楠幼苗的生长指标差异及叶绿素荧光特性的响应规律，为研究氮梯度加载环境下闽楠生态系统结构和影响因子的交互作用提供参考。

试验地位于福建省南平市建阳区，属中亚热带季风性湿润气候，四季分明，雨量充沛，秋冬多雾，年平均日照时间1 802 h，年平均气温15~19 ℃，最高气温41.3 ℃，最低气温-8.7 ℃；无霜期280 d，年平均降水量1 724 mm，年平均相对湿度60%~65%。

采用大棚盆栽试验，选取株高、地径相近[(87.43±2.30) cm、(9.19±1.52) mm]的同一家系2年生闽楠幼苗种植于直径28 cm、高28 cm的轻型无纺布容器袋中，每袋装18 kg土壤，土壤由黄心土、泥碳混匀而成。

采用随机区组试验设计，全株喷施尿素[CO(NH₂)₂]^[14]，氮素有效成分比例为46%，输入梯度为：N0(0 g·m^-2·a^-1)、N1(5 g·m^-2·a^-1)、N2(10 g·m^-2·a^-1)、N3(15 g·m^-2·a^-1)、N4(20 g·m^-2·a^-1)、N5(25 g·m^-2·a^-1)、N6(30 g·m^-2·a^-1)，共7个处理组，其中每组3次重复，每重复10株幼苗，为避免相邻处理组间干扰，株距设定为20 cm。2017年5月开始试验，在5月15日—6月15日幼苗生长恢复期内，每2 d浇灌1次营养液，每盆幼苗每次施加100 mL，以喷雾器均匀喷施。2017年7—12月开始氮梯度输入，每月6和21日将相应质量的尿素加入20 L水中溶解，用喷雾器均匀喷施，对照喷施等量的水。试验期间采用自动喷灌系统维持盆栽土壤水分，保证幼苗对水分的正常需求。

每个处理组随机选择8株幼苗测量苗高和地径，苗高精确到0.1 cm，地径用数显游标卡尺在高于土面1 cm处测定，精确到0.01 mm。

2017年12月底，每个处理组选取3株闽楠幼苗进行全株收获，清水洗净擦干，将植株整株称重并装袋编号，放入105 ℃的烘箱中杀青0.5 h，85 ℃烘干至恒重后称其干重，记为全株生物量。

每个处理组选取3株闽楠幼苗，选取长势一致的闽楠幼苗叶片，采用丙酮-乙醇提取法测定叶绿素含量，避开主叶脉剪成细丝，称量0.2 g样品置于三角瓶内，加入20 mL混合液[V(丙酮):V(乙醇):V(水)=4.5:4.5:1]，室温下避光静置24 h至完全变白。取上清液于光栅型多功能酶标仪(Infinite M200 PRO)测定并计算叶绿素含量。

选择天气晴朗的上午8：00—11：00，采用OS-5P型便携式叶绿素荧光仪(Opti-science，USA)活体测定叶片的叶绿素荧光参数，每个处理组选择标准幼苗3株，选取向阳枝条上完全展开且生长基本一致的功能叶，测定时避开叶片主脉，用暗适应叶夹对待测叶片进行30 min的暗适应，测定和计算出待测叶片光系统(PSⅡ)的最大光化学效率(maximum photochemical efficiency, F_v/F_m)、实际光化学效率(actual photochemical efficiency, Yield)、光化学猝灭系数(photochemical fluorescence quenching, q_P)、非光化学猝灭系数(non-photochemical fluorescence quenching, q_N)。当测量结果变异率＜0.1时，读取数据。

使用Excel 2013软件和SPSS 20软件进行数据处理，采用单因素方差分析(one-way ANOVA)和Duncan法进行显著性检验和多重比较。

闽楠幼苗的苗高和地径方差分析结果如表 1所示。不同氮梯度加载处理下，闽楠幼苗的苗高、地径差异均达到极显著水平(P < 0.01)，氮梯度加载处理对闽楠幼苗生长产生显著影响，幼苗对氮分配的反馈敏感。

对不同处理下的苗高和地径进行多重比较(表 2)，结果显示，随着施氮浓度增加，闽楠幼苗的株高和地径表现出一致的响应趋势，不同氮梯度加载处理下幼苗的苗高和地径均呈现出增→减→增的变化趋势。不同氮输入处理与N0处理组的苗高相比均差异显著(P < 0.05)，N1、N2、N3、N6处理组的苗高显著高于N0处理组(P < 0.05)，而N4、N5处理组苗高显著低于N0处理组(P < 0.05)，说明适量氮输入能促进闽楠苗高增加；N1、N2处理组间无显著差异，但均显著高于其余处理组(P < 0.05)；N1处理组苗高达到最大值(142.41 cm)，且显著高于N0处理组(P < 0.05)，是其1.48倍，说明N1处理组对幼苗苗高生长的促进作用最显著；其次是N2、N3、N6处理组，分别是N0处理组的1.48、1.22和1.18倍；N5处理组的苗高达到最小值(73.20 cm)，显著低于N0处理组(P < 0.05)，比对照组减少22.81 cm，说明N5处理组的氮输入在一定程度上阻碍幼苗正常生长。

N1、N2处理组的地径高于N0处理组，且差异均达到显著水平(P < 0.05)，N3处理组的地径高于N0处理组，但差异未达显著水平；而N4、N5、N6处理组则低于N0处理组，这与苗高表现出较为一致的趋势。所有处理组中，N2处理组地径达到最大值(15.31 mm)，且显著高于N0处理组(P < 0.05)，较N0处理组提高了28.55%，说明N2处理是幼苗地径生长的最适施氮浓度；其次是N1、N3处理组(二者间差异显著)，分别较N0处理组提高25.19%、5.46%；N5处理组地径最小，且显著低于N0处理组(P < 0.05)，较N0处理组降低18.89%，说明N5处理组的氮强度对幼苗地径增长产生了明显的抑制作用。

对7个氮素处理闽楠幼苗的全株生物量进行方差分析，结果表明，在P < 0.01(F=9.63)水平下不同处理间差异总体上均达到极显著水平。

对闽楠幼苗不同处理的全株生物量进行多重比较(图 1)，结果表明：随着氮素水平的增加，幼苗的全株生物量呈现出增→减→增的变化趋势，这也与闽楠幼苗苗高和地径在不同氮素处理条件下的变化趋势较为一致，与N0相比，各施氮浓度处理下的幼苗全株生物量均高于N0，说明适量施加氮素能够促进幼苗全株生物量的增长。在N1、N2、N3处理组的幼苗全株生物量显著高于N0处理组(P < 0.05)，N4、N5、N6处理组则略高于N0处理组，各处理间无显著差异；在不同的施氮处理下，N2处理组幼苗的全株生物量达到最大值(192.22 g)，并且N2处理组显著高于N0处理组(P < 0.05)，其全株生物量较N0提高了114.58%，说明N2处理显著促进了幼苗干物质的累积；在不同浓度氮素处理下，N5处理组全株生物量较其余处理组增长最为缓慢，较N0仅增长了2.22%，说明N5处理对幼苗干物质累积的促进作用有限。从生物量积累角度，闽楠幼苗的最适施氮浓度接近N2处理。

	图 1 不同处理下闽楠幼苗全株生物量 Fig. 1 Total biomass of P. bournei seedlings under different nitrogen levels
图选项

对不同处理下闽楠幼苗叶片的叶绿素总含量进行测定，通过方差分析表明，随着氮输入量的增加，各处理组间叶绿素总量的差异均达到了极显著水平(F=21.26，P < 0.01)。

对不同处理下闽楠的叶绿素总含量进行多重比较(图 2)，结果发现，随着氮素浓度的增加，叶绿素总含量呈现出先升高后降低的变化趋势。通过进行多重比较分析发现：N2和N3处理组幼苗叶绿素总量显著高于N0处理组(P < 0.05)，分别较N0处理组提高9.70%和10.97%，均显著高于其余处理组(P < 0.05)；N1、N4、N5处理组的幼苗叶绿素总量均高于N0，但不同处理组间无显著差异，说明不同氮梯度输入在一定程度上促进闽楠叶片叶绿素总量的增长。其中，N3处理组叶片的叶绿素总量达到最大值(2.63 mg·g^-1)；N6处理组幼苗叶绿素总量最低且显著低于N0(P < 0.05)，仅为1.93 mg·g^-1，较N0处理组下降18.57%，说明N6处理组的氮素水平对幼苗的生长发育和叶片的光合能力产生了一定的抑制作用。

	图 2 不同处理下闽楠幼苗叶绿素总含量 Fig. 2 Total chlorophyll content of P. bournei seedlings under different nitrogen levels
图选项

F_v/F_m为暗适应下植物叶片PSⅡ的最大光化学效率，反映植物叶片的光能转换效率，常作为研究植物逆境胁迫程度和判别植物是否受到光抑制的重要参数。一般而言，植物光抑制程度越高则植物叶片PSⅡ的F_v/F_m越低。F_v/F_o表示植物叶片PSⅡ的潜在光化学活性，对环境变化具有敏感的指示意义，PSⅡ的潜在F_v/F_o越高证明植物叶片有活性的反应中心数量越多。

对闽楠的最大光化学效率(F_v/F_m)、潜在光化学活性(F_v/F_o)、实际光化学效率(Yield)、光化学猝灭系数(q_P)、非光化学猝灭系数(q_N)等参数进行方差分析(表 3)，结果表明：闽楠幼苗的5个叶绿素荧光参数指标无显著差异。

通过多重比较可以看出(表 4)，在不同浓度氮素处理下，闽楠幼苗的F_v/F_m和F_v/F_o均高于N0处理组，但各处理之间未达到显著差异，说明不同氮梯度输入对闽楠幼苗的F_v/F_m、F_v/F_o有一定的促进作用。其中，N3处理组的F_v/F_m和F_v/F_o达到最大值(0.77、3.38)，分别较N0处理组提高了11.59%、41.42%，说明N3处理组幼苗拥有较高的光能捕获效率，能够激发植物的光合潜能，促进幼苗对光能的利用；而N5处理组的F_v/F_m和F_v/F_o与N0处理组相比仅提高了2.90%、6.28%，且差异不显著，可知N5处理对闽楠幼苗的光合作用产生了一定的抑制作用。

实际光化学效率(Yield)是叶片在光环境条件下光系统反应中心部分关闭时的实际原初光能捕获效率，体现光系统反应中心的开放程度，常用来作为植物叶片光合电子传递速率快慢的相对指标^[17]。一般而言，植物叶片PSⅡ反应中心的光能转化效率越高则植物叶片PSⅡ的实际光化学效率越高。氮梯度输入后幼苗叶片Yield多重比较分析结果表明(表 4)：各处理组之间的Yield均未达到显著差异，N2、N3、N4、N5、N6处理组的Yield高于N0处理组，N1处理组低于N0处理组；N4处理组幼苗的Yield值达到最大值(0.10)，其Yield较N0处理组提高了66.67%，说明N4处理组的施氮浓度促进了植物叶片电子传递速率的提高，进而有利于幼苗在光合碳同化中积累所需能量，以促进幼苗有机物的存储；N1处理组Yield最低，仅为0.05，较N0处理组下降了16.67%，说明N1处理组氮强度对闽楠幼苗叶片的光化学效率产生一定程度胁迫作用。

光化学猝灭系数(q_P)是PSⅡ所捕获的光量子转化成化学能的效率，反映了PSⅡ反应中心的光合活性的高低和开放程度^[18]。通过多重比较可见(表 4)，N4处理组q_P值最大，较对照提高了44.83%，N1处理组q_P值最小，较对照下降了62.07%；各处理组与N0处理组之间均未达到显著差异，而N4处理组的q_P值则显著高于N1、N2处理组(P < 0.05)，其余各处理组间无显著差异，说明氮输入在一定程度上会抑制闽楠幼苗光化学反应中心的光合活性。

非光化学猝灭系数(q_N)反映的是PSⅡ天线色素吸收的光能中不能用于光合电子传递而以热的形式耗散掉的光能部分，表示植物叶片PSⅡ反应中心的叶绿体耗散能量的另一种途径，是光合机构一种自我保护机制^[19]。不同处理下的闽楠幼苗叶片q_N的多重比较分析结果表明(表 4)：N4处理组幼苗的q_N达到最大值(0.84)；N1处理组的q_N最小，仅0.61，较N0处理组降低了22.78%，说明氮肥的施用量在适宜的区间时能够提高幼苗对光能的获取与利用，施氮量为5 g·m^-2·a^-1时闽楠幼苗叶片对光能的利用效果最佳。

氮素是影响植物生长过程的主要养分因子之一，适量添加氮素会促进植物生长和生物量累积，对植物的形态指标和生物量都带来直接的促进作用。随着供氮水平增加，闽楠幼苗的苗高、地径和全株生物量总体呈现增→减→增的变化趋势，当氮素水平增至5 g·m^-2·a^-1时其幼苗的各项生长指标达到峰值。有研究认为，随着供氮量的增加，植株幼苗的苗高、地径、生物量呈现先增加后降低的趋势^[20-21]，而本研究中苗高、地径、生物量在N6处理组改变下降趋势转为略有增加，这可能是试验幼苗在高氮加载下的生长应答出现应激反应，植物在亚致死程度的胁迫下会改变植物对相同胁迫的反应^[22]，但闽楠幼苗的这种“应激记忆”还需要后期跟踪研究加以佐证。

叶绿素是植物叶片将光能转变为化学能的重要组成部分，影响到植物的生长发育优劣和光合效能强弱^[23]，植物叶片叶绿素的含量受供氮水平的影响，叶片的氮来源与外界环境中供氮水平有很强的相关性^[24]。在15 g·m^-2·a^-1供氮水平下，闽楠幼苗的叶绿素含量呈现上升趋势，对植物的生长状况起促进作用，但当外界的氮素输入超过阈值(15 g·m^-2·a^-1)后，叶绿素含量出现降低，阻碍植物的合成代谢，对植物生长产生抑制，与杨腾等^[25]的研究结果相似，说明氮素是植物体叶绿素的重要限制因子。

不同氮梯度输入后，闽楠幼苗叶片叶绿素荧光参数有一定的变化，但无显著差异。叶绿素荧光参数是植物光合作用与环境之间关系的内在探针，与叶绿素浓度密切相关。受试幼苗置于覆盖遮阴网大棚下，光照强度下降，使叶片叶绿素浓度不稳定。同时有研究表明氮浓度过高或过低都会影响叶绿素含量^[26]，本研究中叶绿素含量分布也符合该特征，组间叶绿素荧光参数可能在光照强度和氮浓度两者综合作用下导致叶绿素含量不稳定，致使叶绿素荧光参数无显著差异。N4处理组幼苗的Yield值达到最大值(0.10)，说明20 g·m^-2·a^-1供氮水平对闽楠幼苗的叶片产生积极效应，此时叶片具有较高的光合效能，在暗反应的光合碳同化中聚集能量，促进了植物碳同化的高效运转和有机物的积累，有利于植物生长。随着氮浓度的升高，闽楠幼苗的最大光化学效率(F_v/F_m)、潜在光化学活性(F_v/F_o)、实际光化学效率(Yield)呈现增→减→增的变化趋势，这也与闽楠幼苗的株高、地径和全株生物量的变化规律较为一致，而光化学猝灭系数(q_P)、非光化学猝灭系数(q_N)则呈现减→增→减的变化趋势，说明适量添加氮素提高了闽楠幼苗的光合效能，但氮素输入超过阈值后，则会削弱促进效果，降低氮素的利用效率，阻碍幼苗生长。从叶绿素荧光参数角度，15~20 g·m^-2·a^-1是幼苗的最适施氮量，反映了闽楠幼苗对氮胁迫的耐受区间。

综上所述，适度的氮沉降水平能有效提高闽楠幼苗的生长与光合能力，中低水平的氮输入对闽楠初期生长量与叶绿素荧光特性存在促进作用，而氮沉降背景下闽楠幼苗叶片养分分配、不同组织器官养分转移还有待进一步探讨。