小葉楠幼苗對不同施肥處理的生理響應(yīng)

楊秀玲，董妍君，亢亞超，王凌暉，滕維超

（廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西南寧 530004）

施肥可為植物提供所需的營養(yǎng)成分，促進植物生長發(fā)育，提高苗木產(chǎn)量。研究表明，合理的施肥配比能有效提高苗木的生長速度和光合速率，光合速率的提高能有效促進苗木生長[1-4]。王莉珊[5]研究表明3414試驗設(shè)計下海南風(fēng)吹楠（Horsfieldia haina?nensis）氮（N）、磷（P）和鉀（K）最佳施肥配比為3．80 g/株N、0．48 g/株P(guān) 和1．46 g/株K。李桃禎[6]研究顯示240 mg/株N、36 mg/株P(guān) 和162 mg/株K 為促進刨花潤楠（Machilus pauhoi）生長發(fā)育的最佳施肥用量。龍杰超等[7]研究得出長柱十大功勞（Mahonia duclouxi?ana）的氮、磷和鉀最佳施肥配比為2．37～2．85 g/株N、1．38～1．76 g/株P(guān) 和1．19～1．48 g/株K。不同樹種的林木生物學(xué)特性和需肥特性不同，需要根據(jù)具體樹種確定其最佳施肥量。

小葉楠（Phoebe microphylla）為樟科（Lauraceae）楠木屬常綠喬木，分布于我國西南等地區(qū)，是國家Ⅱ級保護樹種，既是極好的綠化樹種，也可與其他用材樹種混交，具有較高的經(jīng)濟價值。廣西林業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃期間，楠木被廣西壯族自治區(qū)林業(yè)局納入廣西重點種植發(fā)展的珍貴樹種。對楠屬植物施肥方面的研究有不同施肥措施對閩楠（P.bournei）的影響[8]、不同施氮量對閩楠幼苗生長生理的影響[9]和不同施肥處理對細葉楠（P.hui）容器苗耐寒性的影響[11]等，對小葉楠配方施肥的系統(tǒng)研究很少。本試驗通過研究不同配方施肥對小葉楠幼苗生長及生理指標(biāo)的影響，揭示幼苗各項指標(biāo)的變化規(guī)律，篩選能提高幼苗質(zhì)量的施肥方案，為小葉楠幼苗的生產(chǎn)及應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 試驗地概況

試驗于2014年12月—2015年10月在廣西大學(xué)林學(xué)院教學(xué)科研實習(xí)基地（108°18'E，22°50'N）展開。該地屬亞熱帶季風(fēng)氣候，冬短夏長，雨量充沛，陽光充足，年均氣溫20～27 ℃，年均降水量1 304．2 mm 左右，年均相對濕度約為79%，適宜小葉楠植株的生長。

1．2 試驗材料

試驗材料為1年生小葉楠幼苗，來自廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院。試驗用土采自廣西大學(xué)林學(xué)院苗圃基地，為偏酸性赤紅壤，試驗前土壤主要理化性質(zhì)為有機質(zhì)含量14．52 g/kg、全氮含量1．55 g/kg、全磷含量0．33 g/kg 和全鉀含量1．97 g/kg，pH 值5．62。土壤與沙子3∶1 均勻混合作為栽培基質(zhì)。供試肥料為尿素（含46．67%N）、過磷酸鈣（含22．22%P2O5）和氯化鉀（含52．70%K2O）。

1．3 試驗方法

2014年12月選取長勢一致且健康無病害的幼苗栽植于25 cm（直徑）×35 cm（高）的塑料盆中，每盆1株，埋土深度為12～15 cm，隔2～3天澆1次水，緩苗至2015年3月底，待幼苗穩(wěn)定后，于2015年5、7和9月的10日進行施肥處理（肥料溶于水后沖施），共3 次。采用3414 正交試驗設(shè)計，設(shè)置氮、磷和鉀3個因素，各4 個施肥水平，共14 個處理[11-12]，其中T1為不施肥對照（CK），每處理30次重復(fù)（表1）。

預(yù)試驗中，土壤N/P=4．70，相對較低，植物生長受到氮限制，因此試驗中適當(dāng)增施氮肥。根據(jù)平衡施肥法確定施肥量，施肥量=苗木需肥量-土壤供肥量[13]。根據(jù)計算所得理論數(shù)據(jù)，綜合各環(huán)境因素，得出施肥因素水平（表1）。

表1 3414正交試驗設(shè)計Tab.1 Design of 3414 orthogonal test

1．4 指標(biāo)測定

1．4．1 生理指標(biāo)測定

2015年6 和10月進行幼苗葉片生理指標(biāo)的測定，每處理3次重復(fù)。葉綠素含量測定采用丙醇-乙醇混合提取法[14]；可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法[15]；可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍G-250法[16]。

1．4．2 光合指標(biāo)測定

2015年10月（13～15）日上午10～12 點（晴朗），每組選擇3 株長勢均勻且生長健康的植株，選取不同方向中部和上部位置成熟健康且無病蟲害的葉片3 片，每片葉子重復(fù)測3 次，測量結(jié)果取3日平均值，采用LI-6400 XT 便攜式光合作用測量儀對植株的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）和氣孔導(dǎo)度（Gs）進行測量[17-19]。

1．4．3 營養(yǎng)元素含量測定

2014年12月（試驗前），每組選擇3 株生長狀況良好且無病蟲害的植株，采其表土約5～10 cm 處土壤，3 處土壤混合均勻后重復(fù)測定3 次養(yǎng)分含量；2015年10月（試驗后），采用同樣方法選擇3 株植株，采集不同方向上、中和下部成熟葉片，剪去主脈，測定葉片營養(yǎng)元素含量，重復(fù)測定3次。全氮和全磷含量測定采用濃硫酸-高氯酸消煮法[20]，全鉀含量測定采用火焰光度計法[21]，有機碳含量測定采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法[22]。

1．5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007和Word 2007統(tǒng)計和繪制圖表，DPS 7．05 軟件進行方差分析，Duncan 法進行多重比較，單因素方差分析進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 葉綠素、可溶性糖及可溶性蛋白對不同施肥組合的響應(yīng)

6月和10月，不同施肥處理小葉楠幼苗葉片的葉綠素含量均高于CK；6月，T6 處理的葉綠素含量最高（3．61 mg/g），T3 處理次之（3．17 mg/g），T2 處理最低（1．94 mg/g），T6 處理是T2 處理的1．86 倍；10月，T6 處理的葉綠素含量最高（4．20 mg/g），T4 處理次之（4．06 mg/g），T9 處理最低（2．82 mg/g），T6 處理是T9處理的1．49倍（圖1a）。

6月和10月，不同施肥處理葉片的可溶性糖含量均高于CK；6月，T6處理的可溶性糖含量最高（3．29%），T3處理次之（3．03%），T13處理最低（1．63%），T6處理是T13處理的2．02 倍；10月，T6處理的可溶性糖含量最高（4．72%），T2處理次之（4．23%），T12處理最低（2．33%），T6處理是T12處理的2．03倍（圖1b）。

6月和10月，不同施肥處理葉片的可溶性蛋白含量均高于CK；6月，T6 處理的可溶性蛋白含量最高（3．26 mg/g），T5 處理次之（3．12 mg/g），T12 處理最低（1．97 mg/g），T6 處理是T12 處理的1．65 倍；10月，T6處理的可溶性蛋白含量最高（5．60 mg/g），T3處理次之（5．02 mg/g），T4 處理最低（4．28 mg/g），T6 處理是T4處理的1．31倍（圖1c）。

方差分析顯示，6月和10月小葉楠幼苗葉片的葉綠素、可溶性糖和可溶性蛋白對不同施肥組合的響應(yīng)差異極顯著（P＜0．01）。單因素分析得知，氮、磷和鉀對葉片的葉綠素、可溶性糖和可溶性蛋白含量影響顯著（P＜0．05）；6月，氮、磷和鉀對葉片葉綠素、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響分別為N＞K＞P、N＞K＞P和N＞P＞K，10月分別為N＞K＞P、N＞K＞P和P＞N＞K。

圖1 小葉楠生理特性對不同處理的響應(yīng)Fig.1 Responses of P.microphylla physiological characteristics to different treatments

2．2 Pn、Gs和Tr對不同施肥組合的響應(yīng)

不同施肥處理對小葉楠幼苗葉片Pn、Gs和Tr的影響差異極顯著（P＜0．01），各施肥處理葉片的Pn、Gs和Tr均高于CK（圖2）。葉片的Pn、Gs和Tr均在T6處理下最大，分別為5．77 μmol·m-2·s-1、0．113 mmol·m-2·s-1和3．41 mmol·m-2·s-1，分別在T14、T8 和T14 處理下最小，分別為1．80 μmol·m-2·s-1、0．048 mmol·m-2·s-1和0．96 mmol·m-2·s-1，最大值分別為最小值的3．20、2．35和3．55倍；極差分析顯示，氮、磷和鉀對葉片Pn、Gs和Tr的作用分別為K＞P＞N、K＞N＞P和K＞N＞P，表明鉀對小葉楠幼苗葉片Pn、Gs和Tr的作用較大。

對氮、磷和鉀進行多重比較，3 種因素的不同水平對幼苗葉片的Pn、Gs和Tr均有一定促進作用。隨著氮和磷濃度的增加，Pn、Gs和Tr均呈先升高后降低的趨勢，均為水平2 下的影響大于水平1 和水平3。隨著鉀濃度的增加，Pn和Tr呈先升高后降低的趨勢；Gs呈上升趨勢，但水平2 和水平3 間差異不顯著，表明施高濃度K 作用不大，根據(jù)節(jié)省經(jīng)濟原則，2 水平K處理下Gs適宜。

圖2 小葉楠光合特性對不同處理的響應(yīng)Fig.2 Responses of P.microphylla photosynthetic characteristics to different treatments

2．3 葉片全氮、全磷、全鉀和有機碳對不同施肥組合的響應(yīng)

各施肥處理下小葉楠幼苗葉片的全氮、全磷、全鉀和有機碳含量均高于CK（圖3）。葉片的全氮含量在T11 處理下最大（43．90 g/kg），T6 處理次之（38．66 g/kg），T2 處理最?。?8．98 g/kg），各處理的平均全氮含量為34．43 g/kg（圖3a）；全磷含量在T7 處理下最大（3．32 g/kg），T6 處理次之（2．84 g/kg），T4處理最?。?．19 g/kg），各處理的平均全磷含量為2．48 g/kg（圖3b）；全鉀含量在T10 處理下最大（7．87 g/kg），T11 處理次之（7．42 g/kg），T8 處理最小（5．50 g/kg），各處理的平均全鉀含量為6．5 g/kg（圖3c）；有機碳含量在T6 處理下最大（43．12 g/kg），T3處理次之（39．48 g/kg），T2 處理最?。?2．16 g/kg），各處理的平均有機碳含量為36．88 g/kg（圖3d）。T2、T3、T6 和T11 處理間比較（P 和K 水平相同），全氮含量為T11＞T6＞T3＞T2；T4、T5、T6 和T7 處理間比較（N 和K 水平相同），全磷含量為T7＞T6＞T5＞T4；T6、T9、T8 和T10 處理間比較（N 和P 水平相同），全鉀含量為T10＞T6＞T9＞T8。

方差分析顯示，小葉楠幼苗全氮對不同施肥組合的響應(yīng)差異極顯著（P＜0．01）。極差分析顯示，氮、磷和鉀對小葉楠幼苗葉片全氮含量、全磷含量、全鉀含量和有機碳含量的作用分別為N＞K＞P、P＞N＞K、K＞N＞P和N＞P＞K。

對氮、磷和鉀進行多重比較，小葉楠幼苗葉片全氮含量的氮、磷和鉀各水平間，氮的各水平間差異極顯著（P＜0．01），磷的各水平間差異顯著（P＜0．05），K0、K1和K2水平間差異顯著（P＜0．05），K2與K3水平差異不顯著；氮、磷和鉀的3個水平對全氮含量的增加均有顯著促進作用，高濃度鉀作用不明顯；隨著氮、磷和鉀濃度的增加，葉片全氮含量呈增大趨勢。葉片全磷含量的氮、磷和鉀各水平間，N0與N1水平差異不顯著，N1與N2水平差異顯著（P＜0．05），N2與N3水平差異不顯著，磷的各水平間差異顯著（P＜0．05），K0與K1和K2水平差異不顯著，與K3水平差異顯著（P＜0．05）；磷的3 個水平對全磷含量均有顯著促進作用，高濃度氮和鉀作用顯著；隨著氮、磷和鉀濃度的增加，葉片全磷含量呈增大趨勢，均在水平3 達到最大。葉片全鉀含量的氮、磷和鉀各水平間，N0與其他水平差異極顯著（P＜0．01），N1與N2水平差異顯著（P＜0．05），N2與N3水平差異不顯著，P3與P0和P1水平差異顯著（P＜0．05），與P2水平差異不顯著，鉀的各水平間差異極顯著（P＜0．01）；氮和鉀的3 個水平對全鉀含量均有顯著促進作用，高濃度氮、磷和鉀作用較大；隨著氮、磷和鉀濃度的增加，葉片的全鉀含量呈增大趨勢，均在水平3 達到最大。葉片有機碳量含量的氮、磷和鉀各水平間，N0與其他水平差異顯著（P＜0．05），N1、N2和N3間差異不顯著，P0與其他水平差異顯著（P＜0．05），P1、P2和P3間差異不顯著，鉀的各水平間差異不顯著；隨著氮、磷和鉀濃度的增加，葉片的有機碳含量呈先增大后降低的趨勢，氮和鉀在水平2 達到最大，磷在水平1達到最大；氮和磷對葉片有機碳含量的作用明顯，但施肥水平間差異不明顯，高濃度鉀對其有一定抑制作用。

圖3 小葉楠葉片營養(yǎng)元素對不同處理的響應(yīng)Fig.3 Responses of leaf nutrients of P.microphylla to different treatments

2．4 各項指標(biāo)的相關(guān)性分析

葉綠素含量和全氮含量與全鉀含量、可溶性蛋白含量與有機碳含量、Pn與Gs和Tr均呈極顯著正相關(guān)（P＜0．01）（表2）。其余各指標(biāo)間均呈正相關(guān)或顯著正相關(guān)（P＜0．05），說明各指標(biāo)間密切相關(guān)。

表2 不同處理下各項指標(biāo)的相關(guān)性分析Tab.2 Correlation analysis of indexes under different treatments

3 結(jié)論與討論

氮是影響幼苗葉綠素、可溶性糖和可溶性蛋白含量的主要因素，磷和鉀也有不可忽視的作用。氮是葉綠素的重要組成元素，增施氮能有效增強葉片的光合作用[23]，鉀能促進葉綠素的生成，改變?nèi)~綠體結(jié)構(gòu)[24]。本試驗結(jié)果顯示隨著氮和磷濃度的增加，小葉楠幼苗葉片的葉綠素、可溶性糖和可溶性蛋白含量均呈先升高后降低的趨勢，N2水平下表現(xiàn)最好；不同施肥處理下葉片的可溶性糖含量均大于CK，可溶性糖含量受磷的影響較大，適量磷能顯著提高可溶性糖含量，濃度過高則會抑制可溶性糖的生成，N2P2K2為最佳施肥組合，與吳春芳等[25]的研究結(jié)果相似。蛋白質(zhì)是生物基本有機碳的重要來源，是構(gòu)成細胞組織的主要材料，也是構(gòu)成生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，與各種形式的生命活動息息相關(guān)，可溶性蛋白的含量在一定程度上決定了植株的生理狀況。本試驗中，氮是蛋白質(zhì)的重要組成元素，可溶性蛋白含量受氮的影響較大，氮濃度過高抑制蛋白質(zhì)形成，N2水平最佳，與敬夫[26]的研究結(jié)果一致。

氮、磷和鉀對Pn的作用為K＞P＞N，對Gs和Tr的作用均為K＞N＞P，鉀是影響小葉楠幼苗光合指標(biāo)的重要因素，氮和磷的作用也不可忽視。相關(guān)研究表明，鉀能調(diào)節(jié)葉片細胞的滲透壓影響Tr的大小，對植物葉片氣孔的開閉起調(diào)節(jié)作用，能增大碳水化合物的形成速率，加快有機物的產(chǎn)生和代謝，促進光合效率[27]。本試驗發(fā)現(xiàn)，鉀對小葉楠幼苗Pn、Gs、和Tr的作用較大，隨著鉀濃度增加，Pn和Tr呈先升高后降低的趨勢，Gs呈上升趨勢但2水平與3水平間差異不顯著，說明高濃度鉀對Pn和Tr有抑制作用，對Gs的增長作用不明顯，合理施鉀能顯著提小葉楠幼苗的Pn、Gs、和Tr，增大其光合作用。

綜合各指標(biāo)因素，葉片全氮、全磷和全鉀含量分別為26～39 g/kg、2～3 g/kg 和4．5～7 g/kg 時，小葉楠幼苗的生長較好，且氮、磷和鉀濃度較低的處理組，其葉片的全氮、全磷和全鉀含量較低；施氮對葉片有機碳含量作用較大，與馬宗桓[28]的研究結(jié)果一致。本試驗對不同處理下小葉楠幼苗的綜合指標(biāo)進行分析，結(jié)果表明各生理指標(biāo)間、各光合指標(biāo)間和各養(yǎng)分指標(biāo)間相關(guān)度均較高，生理指標(biāo)分別與光合指標(biāo)和養(yǎng)分指標(biāo)相關(guān)度高，光合指標(biāo)與養(yǎng)分指標(biāo)相關(guān)度偏小。

科學(xué)合理的施肥能有效促進苗木生理和光合代謝，提高葉片養(yǎng)分含量，增加苗木成活率，高濃度施肥則會對其起到抑制作用，不利于苗木生長和生理發(fā)育[5]。N2P2K2（3．60 g/株N、0．60 g/株P(guān) 和1．20g/株K）施肥組合為小葉楠幼苗生長發(fā)育最佳施肥用量和比例。