淹水胁迫对杨树幼苗叶绿素荧光及碳氮磷化学计量特征的影响

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2026.04.011

植物研究 ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (4): 700-711.doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2026.04.011

淹水胁迫对杨树幼苗叶绿素荧光及碳氮磷化学计量特征的影响

刘俊龙¹, 孙慧¹, 吴中能¹, 苗婷婷¹, 宋楠楠¹, 苏晓华²^,³, 丁昌俊¹^,²^,³^,⁴()

^1.安徽省林业科学研究院，合肥 230088
^2.林木遗传育种全国重点实验室，中国林业科学研究院林业研究所，北京 100091
^3.国家林业和草原局滨海林业研究中心，中国林业科学研究院林业研究所，北京 100091
^4.南京林业大学南方现代林业协同创新中心，南京 210037

收稿日期:2026-02-05 出版日期:2026-07-20 发布日期:2026-07-22
通讯作者: 丁昌俊 E-mail:changjund@126.com
作者简介:刘俊龙（1981—），副研究员，主要从事森林培育研究。
基金资助:
“十四五”国家重点研发计划项目(2021YFD2201200)

Effects of Waterlogging Stress on Chlorophyll Fluorescence and Stoichiometric Characteristics of Carbon, Nitrogen, and Phosphorus in Poplar Seedlings

Junlong LIU¹, Hui SUN¹, Zhongneng WU¹, Tingting MIAO¹, Nannan Song¹, Xiaohua SU²^,³, Changjun DING¹^,²^,³^,⁴()

^1.Anhui Academy of Forestry，Hefei 230088
^2.State Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding，Research Institute of Forestry，Chinese Academy of Forestry，Beijing 100091
^3.Coastal Forestry Research Center，National Forestry and Grassland Administration，Research Institute of Forestry，Chinese Academy of Forestry，Beijing 100091
^4.Co -Innovation Center for Sustainable Forestry in Southern China，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037

Received:2026-02-05 Online:2026-07-20 Published:2026-07-22
Contact: Changjun DING E-mail:changjund@126.com

摘要/Abstract

摘要：

为探究杨树对淹水胁迫的生理响应，本研究选取湘林90（Populus deltoides‘Xianglin 90’，编号XL90）、江淮1号杨（P. deltoides‘Jianghuai No.1’，编号江1）、皖林1号杨（P. deltoides‘Wanlin No.1’，编号皖1）、2025杨（P. deltoides‘Zhonghe 1’，编号2025）及巨霸杨（P. deltoides‘Nanyang 1’，编号巨霸）5个主栽杨树品种1年生苗木为材料，采用双因素（品种×淹水）完全随机设计，设置正常灌溉（CK）、浅度淹水（DSY）和深度淹水（GSY）3种处理，测定生长指标、叶绿素荧光参数及叶、茎、根器官的碳（C）、氮（N）、磷（P）含量及计算其化学计量比。结果表明：淹水胁迫显著降低各杨树品种的成活率，并抑制树高与地径增长。品种间耐淹性差异显著：XL90在GSY下成活率（67%）及生长表现相对较好；巨霸在DSY下成活率最高（83%），但对GSY敏感；江1、皖1和2025在2种淹水处理下生长均严重受抑，且DSY下因存活率较低，其生长指标均值可能存在个体偏差。叶绿素荧光分析显示，GSY处理显著降低各品种的实际光化学效率（Φ_PSⅡ）和光化学淬灭系数（q_P），而DSY处理的q_P虽较CK有所降低，但差异不显著。淹水胁迫显著改变各器官C、N、P含量，表现为叶片C含量上升、N含量下降（除皖1外），茎与根的N含量上升；除江1外，根P含量均呈升高趋势。化学计量分析显示，多数品种叶片的C∶N（质量比）和N∶P（质量比）随淹水加剧显著变化，而C∶P（质量比）响应则表现出明显的品种特异性。综合各项指标，5个杨树品种的耐淹性排序为XL90>巨霸>2025>江1>皖1。本研究从光合生理与生态化学计量学角度揭示了杨树响应淹水胁迫的品种差异机制。

关键词: 淹水胁迫, 杨树, 叶绿素荧光, 碳氮磷含量, 化学计量比

Abstract:

This study adopted a two-factor （cultivar and waterlogging） completely randomized design to elucidate the responses of poplar trees to waterlogging stress. One-year-old seedlings of five main poplar cultivars-Populus deltoides ‘Xianglin 90’（XL90）， P. deltoides ‘Jianghuai No.1’（JH1）， P. deltoides ‘Wanlin No.1’（WL1）， P. deltoides ‘Zhonghe 1’（2025）， and P. deltoides ‘Nanyang 1’（Juba）-were subjected to three treatments： normal irrigation（CK）， shallow waterlogging（DSY）， and deep waterlogging（GSY）. Growth indices and chlorophyll fluorescence parameters were systematically measured， and the carbon（C）， nitrogen（N）， and phosphorus（P） contents as well as their stoichiometric ratios in leaves， stems， and roots were analyzed. The results showed that waterlogging stress significantly reduced the survival rate of all cultivars and inhibited the growth of tree height and basal diameter. Significant differences in waterlogging tolerance were observed among the cultivars： XL90 exhibited a relatively higher survival rate（67%） and better growth performance under GSY； Juba showed the highest survival rate（83%） under DSY but was sensitive to GSY； JH1， WL1， and 2025 experienced severe growth inhibition under both waterlogging treatments， and their mean growth parameters under DSY might be biased by individual variation due to low survival rates. Chlorophyll fluorescence analysis showed that the GSY treatment significantly decreased the actual photochemical efficiency（Φ_PSⅡ） and photochemical quenching coefficient（q_P） in all cultivars， whereas q_P under DSY did not decrease significantly compared with CK. Waterlogging stress significantly altered the C， N， and P contents in various organs， manifested by increased leaf C content， decreased leaf N content（except for WL1）， and increased N content in stems and roots. Except for JH1， the P content in roots showed an increasing trend. Stoichiometric analysis indicated that for most cultivars， leaf C∶N and N∶P ratios were changed significantly with increasing waterlogging intensity， while the response of C∶P exhibited clearly cultivar-specific difference. Comprehensive evaluation indicated that the waterlogging tolerance of the five poplar cultivars was ranked as XL90>Juba>2025>JH1>WL1. This study elucidated the mechanisms underlying cultivar differences in responding to waterlogging stress from the perspectives of photosynthetic physiology and ecological stoichiometry.

Key words: waterlogging stress, poplar, chlorophyll fluorescence, carbon, nitrogen and phosphorus contents, ecological stoichiometry

中图分类号:

Q945.11

刘俊龙, 孙慧, 吴中能, 苗婷婷, 宋楠楠, 苏晓华, 丁昌俊. 淹水胁迫对杨树幼苗叶绿素荧光及碳氮磷化学计量特征的影响[J]. 植物研究, 2026, 46(4): 700-711.

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图/表 9

图1

表1

图2

图3

图4

表2

淹水处理对杨树器官碳氮磷质量分数的影响 (mg·g-1)

品种 Variety	处理 Treatment	叶Leaf			茎Stem			根Root
品种 Variety	处理 Treatment	ω（C）	ω（N）	ω（P）	ω（C）	ω（N）	ω（P）	ω（C）	ω（N）	ω（P）
XL90	GSY	427.67±5.36^Ba	21.87±0.32^Cb	1.75±0.02^Cc	419.00±10.41^Aa	8.29±0.73^Bb	1.32±0.16^ABa	431.00±2.65^ABa	6.58±0.20^Aa	1.15±0.02^Aa
	DSY	430.33±2.19^Aa	30.80±0.30^Aa	2.68±0.01^Aa	428.33±2.96^Ba	11.60±0.12^Aa	1.51±0.03^Ba	436.33±6.36^Aa	5.83±0.18^Ab	0.88±0.03^Ab
	CK	405.67±2.85^Bb	32.37±1.32^Aa	2.11±0.02^Ab	426.33±2.19^Aa	9.52±0.06^Ab	1.61±0.01^Ba	436.00±2.65^Aa	5.91±0.09^Ab	0.94±0.01^Ab
江1	GSY	442.33±1.86^Aa	26.07±0.09^Bb	2.02±0.01^Bb	464.67±48.67^Aa	9.15±0.35^Ba	1.42±0.03^ABb	419.67±0.88^Cc	5.16±0.08^Ba	0.87±0.01^Db
	DSY	440.33±3.33^Aa	24.23±0.26^Cc	2.12±0.01^Ca	425.33±1.67^Ba	8.11±0.24^Cb	1.49±0.02^Bb	440.67±3.28^Aa	4.74±0.27^Bab	0.78±0.02^Bc
	CK	385.00±3.21^Db	27.30±0.21^Ba	1.95±0.01^Bc	428.33±0.33^Aa	8.60±0.25^Bab	1.67±0.03^Aa	429.67±1.45^ABb	4.48±0.05^Bb	0.92±0.00^Ba
皖1	GSY	435.33±1.33^ABa	30.73±0.12^Aa	2.87±0.01^Aa	414.00±3.21^Aa	11.70±0.42^Aa	1.52±0.04^Ab	433.00±1.00^Aab	6.48±0.03^Aa	0.97±0.02^Ba
	DSY	429.00±4.36^Aa	25.63±0.66^Bb	2.41±0.03^Bb	427.33±1.33^Ba	9.79±0.36^Bb	1.64±0.03^Aa	437.33±2.73^Aa	4.81±0.35^Bb	0.91±0.04^Aab
	CK	397.00±1.15^BCb	22.20±0.06^Cc	1.52±0.02^Dc	405.00±49.05^Aa	6.53±0.15^CDc	1.51±0.01^Cb	429.33±0.67^Bb	3.77±0.07^CDc	0.87±0.01^Cb
2025	GSY	427.67±2.40^Ba	16.00±0.06^Ec	1.53±0.01^Ec	420.00±4.51^Ab	6.89±0.12^Cb	1.37±0.01^ABa	433.33±2.03^Aa	4.42±0.12^Ca	0.86±0.00^Da
	DSY	430.00±4.16^Aa	22.80±0.12^Db	2.13±0.01^Ca	427.67±1.86^Bb	11.73±0.20^Aa	1.32±0.02^Cb	435.67±0.88^Aa	4.45±0.15^Ba	0.76±0.01^Bb
	CK	417.67±3.76^Aa	26.57±0.30^Ba	1.72±0.01^Cb	445.00±6.25^Aa	6.61±0.13^Cb	1.03±0.00^Dc	426.67±2.33^Bb	3.83±0.05^Cb	0.61±0.00^Dc
巨霸	GSY	444.67±0.88^Aa	19.77±0.24^Dc	1.67±0.00^Db	426.00±1.15^Aa	6.17±0.19^Ca	1.21±0.01^Bb	422.33±5.36^BCa	4.52±0.24^Ca	0.92±0.02^Ca
	DSY	434.00±3.06^Ab	21.70±0.15^Db	1.71±0.01^Da	438.33±2.40^Aa	6.66±0.21^Da	1.16±0.02^Db	433.67±0.33^Aa	4.04±0.15^Bab	0.89±0.01^Aa
	CK	390.67±3.33^CDc	22.77±0.44^Ca	1.38±0.00^Ec	417.67±18.32^Aa	6.11±0.04^Da	1.58±0.01^Ba	427.00±2.31^Ba	3.57±0.05^Db	0.90±0.00^Ba

表2

图5

图6

图7

参考文献 42

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淹水胁迫对杨树幼苗叶绿素荧光及碳氮磷化学计量特征的影响

Effects of Waterlogging Stress on Chlorophyll Fluorescence and Stoichiometric Characteristics of Carbon, Nitrogen, and Phosphorus in Poplar Seedlings

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杨树品种 Poplar variety	处理 Treatment	树高相对增长率 Relative growth rate of tree height/%	地径相对增长率 Relative growth rate of ground diameter/%	成活率 Survival rate/%
XL90	GSY	32.02±5.06^de	24.19±3.88^de	67
	DSY	19.88±7.05^def	13.21±6.66^ef	17
	CK	40.87±9.37^cd	41.21±18.12^cd	100
江1	GSY	10.73±5.58^ef	3.17±5.72^ef	33
	DSY	7.51±6.78^f	0.09±4.26^f	17
	CK	90.82±10.13^a	70.55±8.98^ab	100
皖1	GSY	18.55±5.86^def	14.58±4.28^ef	17
	DSY	10.46±4.05^ef	12.95±5.67^ef	33
	CK	81.50±14.81^ab	88.28±11.35^a	100
2025	GSY	26.72±7.43^def	22.49±7.31^def	17
	DSY	17.05±4.83^def	15.69±5.10^ef	33
	CK	75.40±14.05^ab	55.39±7.16^bc	100
巨霸	GSY	18.85±5.54^def	14.40±6.55^ef	17
	DSY	26.76±8.72^def	15.34±5.26^ef	83
	CK	60.99±11.00^bc	53.05±11.17^bc	100

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