缺素对高州油茶幼苗根系的影响

张祥宇，丁晓纲，张应中，刘喻娟，蔡 坚，李永泉

(1.广东省林业科学研究院，广东 广州 510520；2.华南农业大学 林学院，广东 广州 510642)

油茶是世界四大木本油料树种之一，综合开发利用价值潜力较大，是南方丘陵岗地重要的经济林树种，被林民称为“铁杆庄稼”、“绿色油库”[1-3]。高州油茶Camellia gauchowensisChang，是山茶科Theaceae山茶属Camellia常绿木本油料树种，其种植已有1 000多年的历史，其树形高大，果大，单位面积产量高，寿命长，果实出籽率和含油率也较高，是山茶属中一个较优良的物种[4]。

在生长过程中，苗木需要充足的养分维持正常的生长发育，但由于土壤肥力有限，施肥是维持油茶所需养分的重要的人为干预措施，平衡施肥可有效地提高土壤养分含量，改善土壤肥力[5]。我国单位面积肥料使用量高于世界平均水平，但施肥不合理导致肥料利用率不高，不仅造成了资源浪费，还对环境产生了污染，化肥的使用已日益成为农林产业中人们关注的焦点[6-7]。营养缺素症是植物体内营养失调的外在表现，植物营养缺素症状可作为进行形态诊断和合理施肥的重要依据[8]。国内外许多学者对植物缺素症状进行了大量研究，如澳大利亚、新西兰对桉树、松树缺B症的研究[9]；隋方功等采用水培试验对夏谷幼苗进行缺素培养，研究其对P、K、Ca、Mg 4 种矿质营养元素吸收的影响[10]；杨丽娟等研究玉米的缺素症状，结果表明缺少任何元素均会导致玉米植株不同程度的伤害，抑制其生长造成减产[11-12]；秦晓佳等研究不同种源马尾松幼苗对氮、钾吸收利用受低磷胁迫的影响[13]；曹继钊等[14]研究结果表明油茶幼苗对各营养元素的吸收分配具有明显的规律性。

目前对高州油茶的研究集中在选育与丰产、优良无性系和果实方面[15-17]，关于高州油茶幼苗的施肥研究尚未见报道。植物主要通过根系从环境中吸收水分和养分，根系吸收功能的发挥与根系和根毛的形态密切相关，研究如何通过调节土壤营养来影响根系的生长发育有重要意义[18-19]。本试验中研究分析缺素处理对高州油茶根系的影响，旨在为高州油茶的平衡施肥提供数据和理论支持。

1 材料与方法

1.1 材 料

2012年11月，选取生长正常且均匀一致的高州油茶实生苗，地径(2.5±0.5)mm，苗高(24.0±2.5)cm，于广东省林业科学研究院培养温室内进行砂培缺素试验。温室内平均温度25～27℃，湿度75％～85％。培养基质为纯净石英砂，用自来水反复洗去石英砂中的杂质，再用去离子水冲洗干净并晒干后备用。营养杯规格为12cm×10cm，每个营养杯内装入1.65kg基质。为防止水肥流失，盆底套有2层蓝色塑料袋。

1.2 方 法

1.2.1 浇 水

幼苗移栽前需要测定其初始浇水量，方法是：装与营养杯中等量的石英砂于烧杯中，缓慢向烧杯中倾注去离子水，直到恰巧到达移栽苗的根部，记录水量，重复3次，求平均值作为初始浇水量。幼苗移栽时，要先使用去离子水将其冲洗净，然后移植到营养杯内，然后每2d天浇水1次，根据天气状况和苗木生长状况适当调整浇水量。试验期间每隔2周移动1次苗盘以减小边际效应。

1.2.2 施 肥

本试验中共设置7个处理，分别为：全素(CK)、缺氮、缺磷、缺钾、缺钙、缺镁、缺硫，各处理施用配方营养液见表1[16]，用1mol/L的氢氧化钠或盐酸溶液调节各营养液的pH值至6.0。每个处理2个苗盘，每盘24株，合计336株。试验周期为12周，移苗第2周开始进行缺素处理，每周施肥1次，每次使用80mL营养液浇灌每株苗根部，共进行12次，其中前6周施用的营养液浓度减半，之后施用全浓度营养液。

表1 各缺素营养液配方†Table 1 Chemical compositions of CK and the solutions of nutrient deficiencies mol/L

1.2.3 生长指标测定

移苗14、35、56、77d后，分别在每个小区随机抽取3株，利用(Microtek)ScanMaker i800 Plus扫描苗木根系，获取根系图像，运用万深LA-S植物根系分析系统获取根系的各项指标。

充分混合扫描后的根系，并用去离子水洗净、晾干，获取混合样(每个小区1个)，放入65℃的烘箱内48h烘至恒质量，分别称取其干质量。

1.3 数据分析

整理测得的与根系生长量相关的数据，如根系长度、平均直径、体积、表面积以及干质量等，运用Microsoft Excel 2007软件绘制各种图表，并运用SPSS17.0统计软件进行方差分析和Duncan多重比较。

2 结果与分析

不同时期各缺素处理对高州油茶幼苗根系生长指标的影响见表2。由表2可看出，在移苗后第5周，各缺素处理中高州油茶幼苗根系长度、表面积及体积均大于对照，而平均直径均小于对照，分别是对照的65.91％、87.12％、74.24％、78.03％、71.97％和95.45％。在移苗后第8周，除了缺钙处理中苗木的根系表面积和体积(分别是对照的75.20％、61.02％)及缺氮苗木的根系体积小于对照(是对照的83.05％)，其余缺素处理的苗木长度、表面积和体积均大于对照，根系的平均直径均小于对照，根系的平均直径分别是对照的64.60％、79.50％、85.71％、66.46％、67.70％和74.53％。

表2 不同时期各缺素处理对高州油茶幼苗根系生长指标的影响†Table 2 Effects of different nutrient deficiency treatments on root growth indexes of C.gauchowensis seedlings at different stages

试验结束时(即移苗 12 周后)，各缺素处理的根系长度与对照无显著差异，除了缺钾处理的苗木根系长度小于对照外，仅为对照的98.8％，其余缺素处理的苗木根系长度均大于对照；各缺素处理的根系表面积均大于对照且无显著差异；各缺素处理的根系体积均大于对照且无显著差异，其中缺硫处理根系体积最大，为对照的2.21倍，缺钾处理根系仅为对照的1.09倍。各缺素处理的根系平均直径与对照无显著差异，除了缺氮和缺钙的根系平均直径大于对照，缺磷、缺钾、缺镁和缺硫的根系平均直径均小于对照，分别是对照的97％、93％、90％、89％。缺钾的根系干质量显著小于对照，为对照的93.8％，缺镁处理的根系干质量显著大于对照，为对照的1.21倍，其余缺素处理的根系干质量均与对照无显著差异。除了缺钾处理的根系干质量略小于对照外，其余缺素处理的根系干质量均大于对照。由此可知，移苗第12周后，各缺素处理对苗木根系长度的影响由大到小依次为：缺镁、缺硫、缺磷、缺钙、缺氮、缺钾；对苗木根系表面积的影响由大到小依次为：缺硫、缺磷、缺镁、缺氮、缺钙、缺钾；对苗木根系体积的影响由大到小依次为：缺硫、缺磷、缺氮、缺钙、缺镁、缺钾；对苗木根系平均直径的影响由大到小依次为：缺氮、缺硫、缺镁、缺钙、缺钾、缺磷。

3 结论与讨论

(1)试验中各处理根系长度及体积等指标均大于对照，由于在养分有效性不足条件下，为增加养分有效性，使细根能够迅速生长，改变根系形态，促使根系直径增粗或细根生长以适应环境变化[20-25]。

(2)试验结束时(即移苗 12 周后)，除了缺磷处理的根系干质量显著大于对照(是对照的1.96倍)外，缺磷处理的其它根系指标及其余缺素处理的根系长度、表面积、体积、平均直径和干质量均与对照无显著差异，丁立忠等对日本落叶松人工林细根进行研究得出细根可能对P 相对缺乏的一种适应性反应。[26]

(3)各缺素处理对苗木根系各指标影响程度大小不同。各缺素处理对苗木根系长度的影响由大到小依次为：缺镁、缺硫、缺磷、缺钙、缺氮、缺钾；对苗木根系表面积的影响由大到小依次为：缺硫、缺磷、缺镁、缺氮、缺钙、缺钾；对苗木根系体积的影响由大到小依次为：缺硫、缺磷、缺氮、缺钙、缺镁、缺钾；对苗木根系平均直径的影响由大到小依次为：缺氮、缺硫、缺镁、缺钙、缺钾、缺磷。其中，缺镁对苗木的根系长度、表面积影响最大，缺钾对苗木根系长度、表面积则影响较小。缺钾处理能明显抑制幼苗径高的生长，Dewar研究发现缺钾会导致植株对CO2的吸收受阻，降低生物量向地下分配[27]，缺钙处理和缺镁处理在培养中表现出徒长现象，干物质积累较少，根系受抑制明显，这与张丽霞等对阳春砂仁幼苗的研究一致[28]。而试验中缺氮处理对幼苗的根系平均直径生长影响最大，可能是缺氮阻碍了新细胞的形成、分裂和伸长[29]。

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